昆西空壓機在燃料動力鋰電池汽車領域的現(xiàn)狀及趨勢

隨著能源匱乏和環(huán)境破壞問題的日益凸顯，燃料動力鋰電池技術越來越受到人們的關注。

昆西空氣壓縮機是車用燃料動力鋰電池陰極供氣系統(tǒng)的重要部件，通過對進堆空氣進行增壓，可以提高燃料動力鋰電池的功率密度和效率，減小燃料動力鋰電池系統(tǒng)的尺寸。但昆西空壓機的寄生功耗很大，約占燃料動力鋰電池輔助功耗的80%，其性能直接影響燃料動力鋰電池系統(tǒng)的效率、緊湊性和水平衡特性。因此，各國的燃料動力鋰電池項目對空壓機的研究都非常重視。

1、燃料動力鋰電池用空氣壓縮機

典型的燃料動力鋰電池空氣供應系統(tǒng)由空氣過濾器、空壓機、電機、中冷器、增濕器和膨脹機等組成。其中，空壓機由電機和膨脹機共同驅動。

根據(jù)電堆的輸出功率，為燃料動力鋰電池供應所需壓力和流量的干凈空氣。在空氣供應系統(tǒng)中，空氣的壓力和流量對燃料動力鋰電池系統(tǒng)的性能（能量密度、系統(tǒng)效率、水平衡和熱損失），成本和電堆的尺寸等有很大的影響。

高壓燃料動力鋰電池系統(tǒng)不僅能提高電堆的效率和功率密度，同時還能夠改善系統(tǒng)的水平衡。

為實現(xiàn)較高的能量轉換效率，燃料動力鋰電池內部的化學反應對空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數(shù)有著嚴格的要求。但目前廣泛應用的工業(yè)壓縮機無法滿足燃料動力鋰電池對空氣的要求。因此設計一個性能優(yōu)越并能很好地與燃料動力鋰電池系統(tǒng)進行匹配的壓縮機，有關燃料動力鋰電池的發(fā)展至關重要。

適用于燃料動力鋰電池的昆西空壓機要滿足以下要求：

（1）無油。潤滑油會使電堆發(fā)生中毒，因此空壓機要采用水潤滑軸承或空氣軸承；

（2）高效?？諌簷C的寄生功率巨大，其效率直接影響著燃料動力鋰電池系統(tǒng)的性能；

（3）小型化和低成本。燃料動力鋰電池受其功率密度和成本的限制，小型化和低成本有助于燃料動力鋰電池汽車的產業(yè)化；

（4）低噪聲?？諌簷C是燃料動力鋰電池系統(tǒng)最大的噪聲源之一，空壓機的噪聲必須被控制；

（5）喘振線在小流量區(qū)。可以實現(xiàn)燃料動力鋰電池在小流量高壓比工況下高效地運行；

（6）良好的動態(tài)響應能力。當需求功率發(fā)生變化時，空氣流量和壓力需無延遲地進行調整，以跟蹤輸出功率的變化。

2、空氣壓縮機的研究現(xiàn)狀

昆西空壓機是燃料動力鋰電池系統(tǒng)空氣供應系統(tǒng)的重要部件，針對不同的燃料動力鋰電池系統(tǒng)的性能需求，往往要不同的空氣壓縮機與其匹配，常用的空壓機類型有噴油式、螺桿式、無油式等。

昆西螺桿式空壓機利用螺桿之間形成的空氣槽來壓縮空氣，結構簡單、高效、可靠、具有寬的流量范圍和良好的壓比/流量特性，是理想的燃料動力鋰電池用空壓機。

國外和國內等公司的燃料動力鋰電池中都采用了昆西螺桿式壓縮機。

某公司在燃料動力鋰電池上使用昆西螺桿式空壓機，其噴水螺桿式空壓機可有效地降低壓縮空氣的溫度，保持燃料動力鋰電池的水平衡特性，使系統(tǒng)效率提高4%。并與膨脹機配合工作，回收部分排氣能量，減少空壓機的寄生功耗。但螺桿式空壓機和膨脹機的噪聲問題不容忽視，為減小噪聲而采取的措施，進一步新增了系統(tǒng)的成本、質量和復雜性。燃料動力鋰電池汽車則采用電機驅動的昆西螺桿式空壓機，可以有效地改善空氣供應系統(tǒng)的壓比/流量特性，使壓比達到很低，滿負荷功耗很低。

昆西空壓機的設計和選擇應綜合考慮系統(tǒng)的噪聲、壓比、流量、質量和效率等各方面因素，以使燃料動力鋰電池系統(tǒng)的性能達到最優(yōu)。

3、昆西空壓機的發(fā)展趨勢及關鍵技術

由于空壓機的結構和工作原理的不同，空壓機的性能優(yōu)勢也不盡相同。

通過比較可以看出噴油式、無油式空壓機的綜合性能較好。昆西螺桿式空壓機的性能最可靠，最穩(wěn)定，效率最高。

昆西螺桿式壓縮機性能比較高，具有更大的性能優(yōu)勢和發(fā)展前景。