基于氢燃料电池和金属空气电池的电动汽车仿真分析

基于氢燃料电池和金属空气电池的电动汽车仿真分析

由于严格的环境保护法规限制和对能源安全性的考虑，汽车工业正在经历从传统化石能源向现代清洁能源的转变。目前，采用锂离子电池的电动汽车因其具有较好的性能稳定性和较成熟的技术，已经在市场占据了十分明显的份额。但是，纯电动汽车始终存在两个明显的缺点，即充电时间较长和能量密度较低，这导致纯电动汽车的续驶里程较短，限制了其应用范围。为解决该问题，汽车制造商开发出了多种不同的汽车结构用来扩展续驶里程。

目前，已经开发出来的电动汽车包括发动机增程式电动汽车、氢燃料电池增程式电动汽车、金属-空气电池增程式电动汽车，结合原本的锂离子电池电动汽车共4种结构电动汽车。以美国通用雪佛兰汽车公司生产的2015款科迈罗（Camaro）为基础，将其改造为上述4种不同的电动汽车结构。利用汽车建模软件Autonomie建立4种电动汽车结构的仿真模型。同时，建立改造前Camaro的仿真模型，将其作为对比标准。基于建立的仿真模型进行百公里加速、整车整备质量、总行驶里程、尾气排放和温室气体排放的计算。结果显示，Camaro改造前以及改造为发动机增程式电动汽车、氢燃料电池增程式电动汽车、金属-空气电池增程式电动汽车、锂离子电池电动汽车时，百公里加速分别为6.4、5.9、5.9、5.9、6.2s，整车整备质量分别为1679、2008、1969、2075、2232kg，总行驶里程分别为567、603、526、462、448km，尾气排放分别为251、124.1、0、0、0g/km，温室气体排放分别为377.2、186.1、3.24、63、63g/kW·h。从结果可以看出，氢燃料电池汽车在行驶里程和温室气体排放方面具有最优的结果，同时在其它方面也保持较好的性能。要确定最具推广潜力的电动汽车结构类型，还需要对制造成本、消费者接受程度以及技术成熟度进行分析。

John Catton et al.SAE 2017-01-1258.

编译：王祥