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[新能源汽车用材] 多重混合动力

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发表于 2015-8-27 19:17:42 | 显示全部楼层 |阅读模式
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多重混合动力

多重混合动力

        混合动力系统大范围的车底配置对大批量生产车辆的内部空间没有影响

        汽油发动机、电动机、燃料电池、超级电容以及氢燃料电池,宝马公司在1系试验车中把不同驱动和能源系统结合在一起进行了尝试。
        宝马公司在一个研究项目中,试图探索城市交通中的无排放车辆,以氢为燃料的能源载体,以及各种驱动技术各自最佳的效率组合。这种多方面、全方位的尝试是在大批量生产的3门1系宝马轿车中完成的。
        车辆构成
        与普通的1系轿车不同,试验车前端安装有88 kW强大功率的汽油发动机用以驱动车辆前轮。与发动机一起布置的是燃料电池(辅助动力系统,简称“APU”)。车辆前端原有的油箱体积进行了缩小,余出的空间用来安装给燃料电池提供能源的氢燃料箱。车辆尾部后桥驱动箱的位置被1台电动机占据,负责驱动车辆的后轴。82kW的功率以及可以在车辆静止状态下直接使用的驱动扭矩,使它具有宝马轿车典型的行驶性能。省略变速器后留下的空间加上省略传动系后留下的空间,都被超级电容所占据。虽然配置紧凑、丰富,但整套配置没有对试验车的批量生产的内部空间造成任何限制,这种试验车的重量仅比批量生产的车辆略大一点。
        动力的产生和使用
        发动机与燃料电池的组合提供了高效利用两种驱动技术的可能性。在设计燃料电池时,就把燃料电池的质量大小限制到了最低。在长途高速行驶时,发动机则又体现了性能优越的优势。在城市里面,APU燃料电池产生的电力能源连续的为有着很高功率密度和超长使用寿命的高容量电容器(超级电容)供电。这一超级电容的工作范围覆盖了车辆的加速和红绿灯行驶方式。在起步—停止行驶方式中,电动机也发挥着发动机的作用:它把产生的电力存储到超级电容中,供下一次加速行驶时使用。借助于氢燃料电池技术,电力驱动系统也无需费时费力、长时间地在充电站充电了。
       

多重混合动力

多重混合动力

        必要时,安装在后桥上的电动机能使轿车成为四轮驱动

        高效能燃料电池
        进行混合动力车辆的研究目的是在城市交通行驶条件下,最大可能地延长行驶距离。这离不开燃料电池的辅助。宝马公司从1997年开始研发低温PEM聚合物电解质膜燃料电池技术。当时的研发目的是:作为车辆的一种辅助动力源,使其有尽可能小的尺寸和尽可能轻的质量。第一次实车试验是在2000年,使用的是BMW 750hL轿车,这款轿车已经配备了能够向汽车电网供电的燃料电池。
        宝马公司研发人员认为把小型的、为汽车电网供电的燃料电池与发动机相结合是非常有意义的。因此,在此之后,宝马集团技术研发有限责任公司已经研发成功了四代APU燃料电池。除了把燃料电池在车辆行驶状态下的使用寿命提高到了5000h以上,还把燃料电池的复杂性也大大地降低了。
        据宝马公司介绍,这一系统的工作压力已接近环境压力,在较大的功率范围内实现的效率高达58%。其中最重要的一点是长期停放后冰点温度下的再启动性能。通过对燃料电池结构的特殊设计,使得宝马公司实现了气体外部加湿,保障了在30s内可以为车辆供电。强化的车辆性能测试,某些甚至于是超极限的测试表明:可以毫无问题地完成数百次严寒环境中的车辆启动。
        类似于BMW 750hL轿车中的情况,新型燃料电池混合动力车辆中的APU燃料电池也为汽车电网供电。所有的车载用电设备都可以由它提供电力。这一能源供应方案也满足了迄今为止要求严格的车载娱乐系统的用电要求。这样,燃料电池混合动力车辆就可以配备标准的空调设备,也可以利用替代能源供应的电力欣赏信息娱乐片。
        结语
        通过对小型燃料电池的持续性研发,宝马公司成为第一家能够利用氢来产生电力并驱动轿车的企业。在APU燃料电池负责持续供电时,超级电容则为短时间的大功率需求提供动力。这种组合实现了高效节能的城市日常行驶。
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