采用氢燃料电池增程器的电动汽车

电动汽车是解决当前能源危机和环境污染的一项有效措施，但纯电动汽车存在续驶里程短、充电时间长等问题。增程式电动汽车通过增程器的使用，使电动汽车的续驶里程得到扩展，因而对增程式电动汽车的研究更具有现实意义。常用的增程器包括超级电容、氢燃料电池等，由于氢燃料电池增程器能够使电动汽车实现更长的续驶里程，且具有较高的能源效率，因而将获得更为广泛的应用。

图1 采用氢燃料电池增程器的试验电动汽车

加拿大麦格纳斯泰尔（Magna Steyr）汽车公司主导了一项关于氢燃料电池增程器开发的项目。该项目基于德国奔驰（Benz）汽车公司生产的唯雅诺（Viano），对其进行电动汽车改造，并采用氢燃料电池增程器扩展其续驶里程，如图1所示。通过对电动汽车的改造以及氢燃料电池增程器的使用，不仅可实现零排放和增加续驶里程，而且降低了添加燃料所需的时间，同时可实现四轮驱动行驶。进行氢燃料电池增程器的设计时，首先需要进行氢燃料电池反应堆的选择，采用质子交换膜（PEM）HyRange氢燃料电池，并进行模块化设计，以满足使用需求；其次进行储氢装置的选择，为尽可能携带更多的氢燃料，采用承受压强超过70MPa的储氢罐，其质量为70kg，能够存储2.88kg的氢燃料，同时所选择储氢罐氢燃料的最大传输速率能够达到1.5kg/h，以保证汽车的动力性需求；最后进行相关传动系统的配置以及热管理、能源管理策略的制定。添加氢燃料增程器之后的试验电动汽车应能够具备以下模式：DEFAULT模式（标准行驶模式）、ECO模式（限制汽车性能和舒适性，最大化续驶里程的行驶模式）、AWD模式（全时四驱行驶模式）、EV模式（纯电动行驶模式）和H2模式（只消耗氢燃料的行驶模式），且能够达到130km/h的最高行驶车速、27kW持续功率输出下的100km/h车速。在新欧洲标准驾驶循环（NEDC）下，采用氢燃料电池增程器的电动汽车可实现70km的纯电动行驶里程和350km的综合行驶里程。

Patrick Salman etal.SAE 2017-01-1185.

编译：王祥