内燃机和燃料电池增程器的对比分析

内燃机和燃料电池增程器的对比分析

电动汽车具有节能环保的优势，因而受到各国重视。但是，电动车动力电池的价格较高、能量密度较低以及充电时间较长等问题，限制了其续驶里程，进而阻碍了电动汽车的推广应用。而增程式电动汽车的动力系统由动力电池系统、动力驱动系统、增程器和整车控制系统组成。其中，常用的增程器包括内燃机和燃料电池。通过仿真对这两种增程器的性能进行对比。

首先，内燃机式增程器与传统汽车的内燃机不同，可以通过对其控制而在最优工作状态下运行，具有排放少等特点。燃料电池式增程器则能够实现零污染，且不会产生噪声和振动，这为汽车工程师提供了更大的设计空间。对两种增程器的燃料消耗进行分析时，选用一个典型的B级电动汽车模型，并分别连接建立的内燃机式增程器模型和燃料电池式增程器模型。其中，内燃机式增程器模型的原型为一台排量为0.66L的自然吸气式发动机，燃料电池式增程器模型的原型为英国智能能源公司的“Gen4”空气冷却燃料电池系统。仿真时，采用相同的功率分配策略，分别进行新欧洲驾驶循环和城市驾驶循环，计算两种循环下不同增程器的燃料消耗。仿真结果显示：①在给出的这两种城市循环工况下，整个循环周期的大部分时间燃料电池式增程器都在运行，而内燃机式增程器则运行时间较短，这主要是由于在走走停停的城市环境下内燃机响应较慢造成的；②在燃料消耗方面，应用这两种增程器的电动汽车在行驶距离相同时，应用燃料电池增程器的电动汽车燃料消耗低于应用内燃机式增程器电动汽车40%，这主要是由于燃料电池可以精确地满足汽车行驶功率需求，减少了电池和直流/直流（DC/DC）转换器的充放电损失。

Stuart Chubbock et al.SAE 2016-01-1188.

编译：李臣