未來(lái)道路交通和全球汽車工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn)是在促進(jìn)未來(lái)個(gè)人移動(dòng)交通科技的同時(shí)減少能源消耗、減少CO2的排放。全球各個(gè)主要城市開(kāi)始禁止高污染車輛進(jìn)入市中心以減少有害物排放，這種措施也進(jìn)一步增強(qiáng)了汽車行業(yè)清潔能源解決方案的必要性。

1混合動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)

為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，采用電池和燃料電池技術(shù)的電動(dòng)汽車將成為關(guān)鍵的推動(dòng)者。這兩種技術(shù)都提供了從油箱到車輪(TTW)的零排放動(dòng)力系統(tǒng)方法，也包括從油井到車輪(WTW)的綠色電力和可再生能源產(chǎn)生的氫氣的方案。針對(duì)不同程度油電混合電動(dòng)車系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)最高的能源效率，AVL結(jié)合電池和燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)了一種專一的混合動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)。

電池電力動(dòng)力系統(tǒng)更適合小型車輛和短程(城市)用車輛，對(duì)于行駛距離長(zhǎng)，功率需求大的中大型車輛，則可以采用燃料電池技術(shù)來(lái)支持。迄今為止，汽車行業(yè)的新發(fā)展模式已冉冉升起，逐漸開(kāi)始專注于純電池與純?nèi)剂想姵氐母?jìng)爭(zhēng)，比如現(xiàn)代ix35（使用燃料電池的混合動(dòng)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(guó)旗艦項(xiàng)目KeyTech4EV采用了更創(chuàng)新的混動(dòng)方案，并且目前正在開(kāi)發(fā)演示用燃料電池汽車。AVL燃料電池技術(shù)的集成推進(jìn)了KeyTech4EV項(xiàng)目混合動(dòng)力演示車的開(kāi)發(fā)進(jìn)程，在每一次加氫后，可以幫助實(shí)現(xiàn)行駛里程超過(guò)600 km，其中加氫時(shí)間僅為3 min，因此與同類純?nèi)剂想姵睾碗姵仉妱?dòng)汽車相比，降低了整體動(dòng)力系統(tǒng)的成本。

2KeyTech4EV項(xiàng)目

KeyTech4EV項(xiàng)目具有橫向、縱向高度一體化的特點(diǎn)，項(xiàng)目中技術(shù)團(tuán)隊(duì)資源著實(shí)龐大，首先包括工業(yè)工程供應(yīng)商AVL List，頂尖零部件和子系統(tǒng)制造商ElringKlinger、 Magna Steyr 工程公司、Hobiger公司等，還有格拉茨理工大學(xué)、維也納理工大學(xué)以及IESTA公司等的加入。KeyTech4EV動(dòng)力系統(tǒng)的概念是將兩種技術(shù)——電池和燃料電池，結(jié)合成一個(gè)專用的混合動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)，從系統(tǒng)所有可用的協(xié)同增效中獲益。AVL依賴于系統(tǒng)觀察的整體方法，不會(huì)將其觀點(diǎn)局限于單個(gè)組件的開(kāi)發(fā)。其創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)最終被應(yīng)用到演示車輛中，開(kāi)發(fā)重點(diǎn)是使電氣化動(dòng)力系統(tǒng)的能源效率最大化。因此，混合動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的所有主要部件，如燃料電池系統(tǒng)、電子驅(qū)動(dòng)、電力電子和控制系統(tǒng)，都是基于AVL的廣泛的工程專業(yè)知識(shí)而開(kāi)發(fā)的。

為了提高燃料電池系統(tǒng)的效率，實(shí)現(xiàn)改進(jìn)后的電力平衡裝置(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(tǒng)集成了1個(gè)被動(dòng)氫再循環(huán)裝置和1個(gè)特殊的空氣壓縮機(jī)。因此，可以減少整個(gè)燃料電池堆的大小，同時(shí)保持高的凈功率輸出。為了提高演示混合燃料電池汽車的能源效率，AVL開(kāi)發(fā)的e-drive實(shí)現(xiàn)了巧妙的平衡，可以減少部件的數(shù)量和轉(zhuǎn)換損失，同時(shí)降低系統(tǒng)的質(zhì)量。在綜合、廣泛的仿真活動(dòng)基礎(chǔ)上，確定了最合適的電池-燃料電池混合動(dòng)力總成的組成，以滿足C級(jí)轎車的駕駛性能指標(biāo)。因此，該項(xiàng)目車輛由功率為55 kW的 AVL燃料電池系統(tǒng)和電能為10 kW·h 鋰離子電池提供動(dòng)力，AVL擁有最先進(jìn)的100 kW e-drive解決方案，采用的車輛最大輸出扭矩為290 N·m。

該KeyTech4EV項(xiàng)目方法克服了實(shí)現(xiàn)高電遷移率的難題，針對(duì)設(shè)定的系統(tǒng)版本車型平臺(tái)的駕駛性能和性能目標(biāo)，包括爬升性能和行駛里程，保證了客戶和市場(chǎng)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(shí)保證車輛駕駛的高效率，公司需要將功能和復(fù)雜的車輛系統(tǒng)控制和校準(zhǔn)方法結(jié)合到演示車輛中。

3在線監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)

AVL的混合控制和燃料電池控制單元為電池、燃料電池系統(tǒng)和電子驅(qū)動(dòng)牽引單元的相互作用提供了基礎(chǔ)。因此，了解這些組件的當(dāng)前壽命狀態(tài)、操作狀態(tài)和功能(特別是作為核心傳動(dòng)系統(tǒng)組件的燃料電池堆)非常重要。新型演示車采用了與常規(guī)燃料電池汽車傳感器相結(jié)合的非侵入式在線監(jiān)測(cè)和診斷技術(shù)。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(yīng)信號(hào)中提供反饋，屬于一種車輛在運(yùn)行過(guò)程中的診斷和保護(hù)策略。

4車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)

為了進(jìn)一步滿足行駛里程范圍和成本目標(biāo)，KeyTech4EV項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還特別注重車載儲(chǔ)氫系統(tǒng)的提升。與研究伙伴HyCentA合作的Magna Steyr工程公司定義了一種概念，通過(guò)將單個(gè)組件或功能集成到模塊化組件中來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)布局，從而簡(jiǎn)化儲(chǔ)氫罐系統(tǒng)。這樣，就減少了燃料箱的質(zhì)量、部件的質(zhì)量、相應(yīng)的裝配時(shí)間和系統(tǒng)的成本，同時(shí)保持了超過(guò)5 kg的車載儲(chǔ)氫罐容量。因此，AVL相信這種概念上的動(dòng)力系統(tǒng)方法將進(jìn)一步提高公眾對(duì)電動(dòng)汽車的接受程度，因?yàn)樗考訚M一次氫就可提供超過(guò)600 km的行駛距離，并且加氫的過(guò)程僅花費(fèi)大約3 min的時(shí)間。與此同時(shí)，該項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證實(shí)，與其他純?nèi)剂想姵睾途哂蓄愃菩旭偫锍痰碾姵仉妱?dòng)汽車相比，采用這種混合動(dòng)力系統(tǒng)架構(gòu)的總成本可以降低。