【譯】汪格格
未來道路交通和全球汽車工業面臨的主要挑戰是在促進未來個人移動交通科技的同時減少能源消耗、減少CO2的排放。全球各個主要城市開始禁止高汙染車輛進入市中心以減少有害物排放，這種措施也進一步增強了汽車行業清潔能源解決方案的必要性。
1 混合動力系統架構
為了應對這些挑戰，採用電池和燃料電池技術的電動汽車將成為關鍵的推動者。這兩種技術都提供了從油箱到車輪(TTW)的零排放動力系統方法，也包括從油井到車輪(WTW)的綠色電力和可再生能源產生的氫氣的方案。針對不同程度油電混合電動車系統實現最高的能源效率，AVL結合電池和燃料電池技術開發了一種專一的混合動力系統架構。
電池電力動力系統更適合小型車輛和短程(城市)用車輛，對於行駛距離長，功率需求大的中大型車輛，則可以採用燃料電池技術來支持。迄今為止，汽車行業的新發展模式已冉冉升起，逐漸開始專注於純電池與純燃料電池的競爭，比如現代ix35（使用燃料電池的混合動力版本）、豐田Mirai和本田Clarity。與這些燃料電池車型相反，由AVL牽頭的跨國旗艦項目KeyTech4EV採用了更創新的混動方案，並且目前正在開發演示用燃料電池汽車。AVL燃料電池技術的集成推進了KeyTech4EV項目混合動力演示車的開發進程，在每一次加氫後，可以幫助實現行駛里程超過600 km，其中加氫時間僅為3 min，因此與同類純燃料電池和電池電動汽車相比，降低了整體動力系統的成本。
2 KeyTech4EV項目
KeyTech4EV項目具有橫向、縱向高度一體化的特點，項目中技術團隊資源著實龐大，首先包括工業工程供應商AVL List，頂尖零部件和子系統製造商ElringKlinger、 Magna Steyr 工程公司、Hobiger公司等，還有格拉茨理工大學、維也納理工大學以及IESTA公司等的加入。KeyTech4EV動力系統的概念是將兩種技術——電池和燃料電池，結合成一個專用的混合動力系統架構，從系統所有可用的協同增效中獲益。AVL依賴於系統觀察的整體方法，不會將其觀點侷限於單個組件的開發。其創新的關鍵技術最終被應用到演示車輛中，開發重點是使電氣化動力系統的能源效率最大化。因此，混合動力傳動系統的所有主要部件，如燃料電池系統、電子驅動、電力電子和控制系統，都是基於AVL的廣泛的工程專業知識而開發的。
為了提高燃料電池系統的效率，實現改進後的電力平衡裝置(BoP)組件是首要先決條件。為了降低BoP部件的能源功耗，汽車的燃料電池系統集成了1個被動氫再循環裝置和1個特殊的空氣壓縮機。因此，可以減少整個燃料電池堆的大小，同時保持高的淨功率輸出。為了提高演示混合燃料電池汽車的能源效率，AVL開發的e-drive實現了巧妙的平衡，可以減少部件的數量和轉換損失，同時降低系統的質量。在綜合、廣泛的仿真活動基礎上，確定了最合適的電池-燃料電池混合動力總成的組成，以滿足C級轎車的駕駛性能指標。因此，該項目車輛由功率為55 kW的 AVL燃料電池系統和電能為10 kW·h 鋰離子電池提供動力，AVL擁有最先進的100 kW e-drive解決方案，採用的車輛最大輸出扭矩為290 N·m。
該KeyTech4EV項目方法克服了實現高電遷移率的難題，針對設定的系統版本車型平臺的駕駛性能和性能目標，包括爬升性能和行駛里程，保證了客戶和市場的接受度。為了在增加行駛里程、更好的性能和更好的駕駛性能的同時保證車輛駕駛的高效率，公司需要將功能和複雜的車輛系統控制和校準方法結合到演示車輛中。
3 在線監測與診斷技術
AVL的混合控制和燃料電池控制單元為電池、燃料電池系統和電子驅動牽引單元的相互作用提供了基礎。因此，瞭解這些組件的當前壽命狀態、操作狀態和功能(特別是作為核心傳動系統組件的燃料電池堆)非常重要。新型演示車採用了與常規燃料電池汽車傳感器相結合的非侵入式在線監測和診斷技術。AVL公司的這一專利方法被稱為全諧波失真分析(AVL THDA)，能夠從非線性頻率響應信號中提供反饋，屬於一種車輛在運行過程中的診斷和保護策略。
4 車載儲氫系統
為了進一步滿足行駛里程範圍和成本目標，KeyTech4EV項目團隊還特別注重車載儲氫系統的提升。與研究夥伴HyCentA合作的Magna Steyr工程公司定義了一種概念，通過將單個組件或功能集成到模塊化組件中來優化系統佈局，從而簡化儲氫罐系統。這樣，就減少了燃料箱的質量、部件的質量、相應的裝配時間和系統的成本，同時保持了超過5 kg的車載儲氫罐容量。因此，AVL相信這種概念上的動力系統方法將進一步提高公眾對電動汽車的接受程度，因為它每加滿一次氫就可提供超過600 km的行駛距離，並且加氫的過程僅花費大約3 min的時間。與此同時，該項目團隊已經證實，與其他純燃料電池和具有類似行駛里程的電池電動汽車相比，採用這種混合動力系統架構的總成本可以降低。
閱讀更多 汽車與新動力 的文章
