燃料电池电动汽车动力驱动系统试验方法探讨.doc

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1、燃料电池电动汽车动力驱动系统试验方法探讨中国电动车网200L11J2中国科学院电工研究所陆虎瑜北京市汽车工业总公司隗家兴摘要本文简要阐述了质子交换膜燃料电池电动汽车发动机台架试验的必要性。全而探讨了燃料电池电动汽车动力驱动系统台架试验的主要内容。最后，扼耍介绍了燃料电池动力驱动系统试验台的主耍结构与功能。关键词电动汽车，质子交换膜燃料电池,发动机试验一、冃UB百余年来汽车工业的发展给人类做出了巨大贡献，汽车对社会进步的影响意义深远。但是，随着汽车数量的大量增加，汽车尾气对人类生存环境造成的危害逐渐为人

2、们所了解和重视。为实现汽车工业的可持续发展，人们一直在探索开发具有无污染、噪声低、维护简便和易操纵等优点的电动汽车。八十年代以來,许多工业化国家的有关机构和汽车厂商纷纷投入大量资金开发出多种类型的电动汽车。这其中有二次电池电动汽车、混合动力(电源)电动汽车及燃料电池电动汽车等等。近年來，质子交换膜燃料电池技术有了突破性进展,尤其是高的比功率和无需充电的特点，使其在作为电动汽车动力源应用方面极具竞争力,显示出良好的应用前景。质子交换膜燃料电池是以氢气为燃料，空气(02)为氧化剂进行工作的。在燃料供给、运

3、行工况控制等方面与二次电池截然不同。因此，在以燃料电池为动力源的电动汽车开发过程中，质子交换膜燃料电池动力驱动系统的试验方法必须给以特殊的考虑。笔者依据汽车发动机测试标准和试验规范，并结合开发PEMFC移动电源的体会,对PEMFC电动汽车发动机总成台架试验问题进行初步探讨。二、燃料电池动力驱动系统台架试验的必要性1.燃料电池电汽车动力驱动系统的含义根据汽车发动机的概念，发动机总成是一个能独立产生机械功率和扭矩，并可推动汽车轮转动的动力综合体的总称。以此类推，燃料电池电动汽车发动机总成应包括两大部分：将

4、燃料转变为电能的燃料电池组及其辅助系统，简称：“动力源”和将电能转换为扭矩的功率变换器与电动机，简称“动力驭动系统”O燃料电池电动汽车的动力驱动系统主要包括：燃料处理与供给单元、燃料电池组及其运行支持系统与附属设备、功率控制器、变频调速器、电动机与减速器等（见图1）O图1.燃料电池电动汽车动力驱动系统框图2•燃料电池动力驱动系统台架试验的必要性与特殊性依据汽车发动机试验规范，一辆新研制的或重新设计的汽车，在上路考核之前,应进行两项综合性试验：第一，发动机装车前的“发动机（总成）台架试验”:第二，发动机

5、装车后的“整车台架试验”o无论那一种动力源的汽车，“整车台架试验”均可在通用的“底盘测功机”（亦称：转鼓测功机）上进行。汽车发动机（总成）进行台架试验的冃的是，全面测试发动机特性及各项性能，以评估和预测发动机装车后，其整车动力性及各项指标是否能达到设计要求。这是研制汽车过程中不可缺少的极为重要的一环。因此，开发电动汽车也必须进行动力驱动系统的台架试验。对于“发动机（总成）台架试验”，视发动机燃料类型、运行方式，以及被测参量性质的不同，须使用不同的发动机试验台。冃前，除通用的汽车发动机试验台外，二次可充

6、电电池电动汽车动力驱动系统也有了专用的试验台。鉴于燃料电池电动汽车在氢燃料供给、燃料电池运行支持系统及其被测参量等方面的特殊性，质子交换膜燃料电池电动汽车必须使用专用的试验台。三、质子交换膜燃料电池动力驱动系统主要试验内容1.质子交换膜燃料电池系统的构成:质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统构成如图2所示。图2.质子交换膜燃料电池系统构成框图2.PEMFC动力驱动系统主要试验内容汽车内燃机是通过燃料的燃烧过程做功，并经机械传动系统将机械力转变为扭矩。质子交换膜燃料电池是一个电化学发电装置，它产生的电能

7、是通过功率变换器驱动电动机而转变为扭矩的。由此不难看出，内燃机与PEMFC动力驱动系统的工作原理差别很大。但是，作为汽车发动机运行，二者仍有共同点与相似之处:①均有燃料的储存与供给单元；②都需要输送具有一定压力的空气;③发动机都需要保持适当的工作温度；④发动机产生的能量必须转变为扭矩。根据PEMFCI作原理及系统运行特点，参照汽车发动机试验标准与规范，对PEMFC电动汽车动力驱动系统台架试验，应考虑以下两方面内容：第一，与内燃机相同或相近的试验项冃；第二，PEMFC动力驱动系统特有的试验项冃。（1）与

8、内燃机相同或相近的试验项目1.功率试验：包括，总功率、净功率、额定功率及有效功率试验，以及空载特性试验与负载特性试验。此外，还应测定动力驱动系统（发动机）的功率曲线。功率曲线是表示动力驱动系统性能的一条最重要的曲线，它描述在不同转速下燃料电池动力源可能发出的最大功率。2.调整试验：为了研究改进动力驱动系统的性能，常在台架上进行各种比较性的或调整性的试验。改变系统的某个运行参数，观察它对发动机性能的影响，并根据试验结果选出最佳值。3•噪声试验：噪声水平是汽