混合能源電動汽車的技術應用研究分析

　　隨著經濟的發展，汽車的數量不斷增加，環境污染問題日趨嚴重。因此研究節約能源，降低排放，保護環境的汽車，以綠色環保汽車代替燃油汽車是社會可持續發展戰略的需要，成為世界各國共同關注的問題。電動氣車是一種節約燃油資源、減少污染甚至零排放的理想綠色汽車，是未來汽車的發展方向。發展最早的是純電動汽車，但其充電設施不完善，行駛里程受到限制，也存在廢舊電池難以回收再利用和二次污染的問題，在此背景下，混合能源電動汽車應運而生。

　　2.混合能源電動汽車理念

　　混合能源電動汽車具有節能減排、保護環境、行駛里程不受限制和不改變基本的基礎設施等優點，最主要的是目前技術已經基本成熟，被認為是當前電動汽車中最具有產業化和市場化前景的車型之一。

　　其結構圖如圖1所示。

　　3.能源介紹

　　3.1燃料電池+超級電容

　　燃料電池是能夠持續的通過發生在陰極和陽極的氧化還原反應將化學能轉化為電能的一種能量轉換裝置。只要連續不斷地向燃料電池內輸入氧化劑和燃料，就能不斷提供電能，這是它與常規電池的區別。其優點有以下幾方面：

　　（1）工作時間長：燃料電池具有連續工作時間長和能量轉換效率高兩種優勢。

　　（2）高效：它不通過熱機過程，不受卡諾循環的限制，其能量轉化效率在40-60%；如果實現熱電聯供，燃料的總利用率可高達80%以上。

　　（3）環境友好：以純氫為燃料時，燃料電池的化學反應物僅為水，二氧化碳的排放量大量減少，這對緩解溫室效應起到重要作用。

　　（4）安靜：燃料電池工作部件很少，工作時噪音低。

　　（5）可靠性高：燃料電池經歷了堿性、磷酸、熔融碳酸鹽和固體氧化物等幾種類型的發展階段，其運行非常可靠，可以作為不間斷電源和各種應急電源使用。

　　燃料電池啟動時的反應速度不及內燃機引擎，若提高反應速度則必須保證它的穩定性。它還具有相對較軟的輸出特性，會導致效率下降，為解決此問題，需由燃料電池和有較硬輸出特性的DC／DC變換器組成一個整體，負責對整車供電。

　　為了解決電動汽車續駛里程與加速爬坡性能之間的矛盾，可以采用由主能源--燃料電池提高最佳的續駛里程，而由輔助能源--超級電容在加速和爬坡時提供短時的輔助動力。輔助能源系統的能量可以直接取自主能源，也可以在電動汽車剎車或下坡時回收可再生的動能。超級電容具有負載均衡作用，燃料電池的放電電流減少使電池的可利用能量、使用壽命得到顯著提高。

　　3.2太陽能電池+蓄電池

　　太陽能是一種可再生的綠色能源。太陽能電池是符合可持續發展的一種節能環保電池。在車體上安裝太陽能電池，主要目標是質量小，安全，受到空氣阻力最小和太陽能吸收能量最大化。目前得到廣泛應用的是晶硅電池和薄膜電池，其轉換效率和成本潛力如表1所示。