3深层讲解:电动车辆技术问题

组合体中贵重金属如何降低使用量之外，开发耐高温(200℃)与耐不纯物的质子交换膜等都是当前重要的课题。

　　现阶段燃料电池电动车普及化最大的课题是，氢气的储存方式与供给体制。如何增加氢气储存效率(开发高效率储氢合金材料)与氢气供应站的普及化都是燃料电池电动车技术能否普及化的因素。而欲促进燃料电池电动车普及化，现阶段与未来应朝下列几个方向发展：

　　1、增加重组过程中富氢气的比例

　　2、改善反应气体供应方式

　　3、改善氢气的使用效率

　　4、改善燃料系统对硫成分的抗性

　　5、缩短启动时间

　　6、动力系统的热管理

　　7、动力系统的最佳化设计

　　8、减少燃料电堆的容积与重量

　　三、混合动力汽车(HEV)

　　1.定义 目前，关于“混合动力”的定义比较多，一般比较通行的是：一辆汽车，同时拥有两种、或两种以上的动力装置(也有的用“能源装置”术语，但不够严谨)，其中有一种必须是电能动力。

　　而一般来说，除了电力之外的动力，另一种都是车用内燃机。所以“混合动力”又常被称作“油电混合”。

　　2.基本工作原理

　　与纯电动车和燃料电池车(以及单纯太阳能汽车等)方案相比，可以说混合动力采用的是一种不那么激进的“中庸之道”。

　　其全部能源归根结底还是来自车载燃油，燃油还是通过传统热力学过程由热机转化成机械能。

　　也就是说，混合动力整车的能源利用率不会高于车载内燃的最佳热效率。

　　其节能减排的基本出发点是：优化发动机的工作区间。

　　(可以类比无级变速器。无级变速器可以在某功率下寻求燃油消耗率最小的工作点，而混合动力可以将发动机控制在整个万有特性图中的最经济点。)

　　例如，发动机的最经济工作点是：n=2000rpm，Pe=40Kw。

　　当车辆负荷较轻时，比如，仅需要20Kw的功率。此时，发动机仍工作在最经济点，输出40Kw功率;多余的20Kw由电系统回收，储存在电池中。(或者发动机完全关闭，单纯由电系工作。)

　　转速和车速的协调由传动系的传动比实现，所以很多HEV配置无级变速器。

　　当车辆负荷较大时，比如，需要60Kw的功率。此时，发动机仍工作在最经济点，输出40Kw功率;不足的20Kw由电系统提供，电池对外放电。(或者发动机完全关闭，单纯由电系工作。)

　　混合动力技术能够提高燃油经济性和排放性的具体原因，可参阅《汽车理论》第二章 第五节。

　　就目前技术水平而言，与常规动力车辆相比，混合动力车辆的油耗可以降低一半左右，排放污染物水平减少的幅度更大。

　　3.技术类型

　　混合动力车辆，根据“油”与“电”的不同组合方式，有串联、并联和混联之分。较常见的是前两者。

　　(1)所谓“串联”，就是发动机-发电机-电动机-车辆传动装置…成线形串成一列。在发电机和电动机之间是蓄电池端口，由控制器控制。能量基本流程：

　　①发动机工作在最经济点，燃油的化学能由内燃机转化成机械能(或者关闭发动机，完全由电池提供能源);

　　②带动发电机全部转化成电能;

　　③如果发电量不足，则由电池补充;如果发电量超过需求，则将多余的部分储存在电池中;

　　④电能经过电池的调节后传递给电动机，再次转化成机械能;

　　⑤机械能带动车辆传动系统，提供驱动轮驱动力…

　　由于所有能量都要经过发电-电动的反复转换，效率较差;而且由于串行布置，所有动力总成都要满足车辆最大功率的需求，体积和质量都难以控制。

　　但串联式方案由于发动机和驱动轮之间没有直接的联接，发动机工作不受行驶环境和驾驶员意图的影响，容易控制在理想工作点，整套控制系统也较简单(相对并联和混联)。

　　目前，如选用效率较高的发电机和电动机，串联式混合动力车辆的效能还是可以接受的。

　　(2)所谓“并联”，指的是“油”和“电”都可以单独驱动汽车行驶。它的核心电系是一个在控制器控制下的电机，可以适时的充当电动机或者发电机。

　　①发动机工作在最经济点，燃油的化学能由内燃机转化成机械能(或者关闭发动机，完全由电池提供能源);

　　②如果该功率不足，则电池放电，电机对外输出机械功，在动力合成装置的协调下该机械功与来自内燃机的机械功汇合，共同驱动车辆;如果发动机功率过剩，那么动力合成装置将一部分功率分配给电机，电机发电，将剩余的能量储存起来;

　　③从动力合成装置输出的机械功驱动车辆…

　　很显然，并联式方案更复杂，而且发动机与驱动轮存在机械连接，对控制器的要求更高。

　　但其最大的优点是效率高。驱动轮输出功率中的很大一部分直接来自发动机，而不需要发电-电动的转换。另外，由于内燃机和电机的功率是相加后共同满足行驶需求，它们各自的额定功率都可以远小于整车的功率需求，可以做到小型化、轻量化，这对于许多小型车辆而言是必须的。

(3)还有一种“混联”。从理论上说，其综合