昆西空壓機(jī)在燃料動(dòng)力鋰電池汽車領(lǐng)域的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

隨著能源匱乏和環(huán)境破壞問(wèn)題的日益凸顯，燃料動(dòng)力鋰電池技術(shù)越來(lái)越受到人們的關(guān)注。

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

1、燃料動(dòng)力鋰電池用空氣壓縮機(jī)

典型的燃料動(dòng)力鋰電池空氣供應(yīng)系統(tǒng)由空氣過(guò)濾器、空壓機(jī)、電機(jī)、中冷器、增濕器和膨脹機(jī)等組成。其中，空壓機(jī)由電機(jī)和膨脹機(jī)共同驅(qū)動(dòng)。

根據(jù)電堆的輸出功率，為燃料動(dòng)力鋰電池供應(yīng)所需壓力和流量的干凈空氣。在空氣供應(yīng)系統(tǒng)中，空氣的壓力和流量對(duì)燃料動(dòng)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(dòng)力鋰電池系統(tǒng)不僅能提高電堆的效率和功率密度，同時(shí)還能夠改善系統(tǒng)的水平衡。

為實(shí)現(xiàn)較高的能量轉(zhuǎn)換效率，燃料動(dòng)力鋰電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)對(duì)空氣的溫度、濕度、壓力和流量等參數(shù)有著嚴(yán)格的要求。但目前廣泛應(yīng)用的工業(yè)壓縮機(jī)無(wú)法滿足燃料動(dòng)力鋰電池對(duì)空氣的要求。因此設(shè)計(jì)一個(gè)性能優(yōu)越并能很好地與燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)進(jìn)行匹配的壓縮機(jī)，有關(guān)燃料動(dòng)力鋰電池的發(fā)展至關(guān)重要。

適用于燃料動(dòng)力鋰電池的昆西空壓機(jī)要滿足以下要求：

（1）無(wú)油。潤(rùn)滑油會(huì)使電堆發(fā)生中毒，因此空壓機(jī)要采用水潤(rùn)滑軸承或空氣軸承；

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

（3）小型化和低成本。燃料動(dòng)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(dòng)力鋰電池汽車的產(chǎn)業(yè)化；

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

（5）喘振線在小流量區(qū)?？梢詫?shí)現(xiàn)燃料動(dòng)力鋰電池在小流量高壓比工況下高效地運(yùn)行；

（6）良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力。當(dāng)需求功率發(fā)生變化時(shí)，空氣流量和壓力需無(wú)延遲地進(jìn)行調(diào)整，以跟蹤輸出功率的變化。

2、空氣壓縮機(jī)的研究現(xiàn)狀

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

昆西螺桿式空壓機(jī)利用螺桿之間形成的空氣槽來(lái)壓縮空氣，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(dòng)力鋰電池用空壓機(jī)。

國(guó)外和國(guó)內(nèi)等公司的燃料動(dòng)力鋰電池中都采用了昆西螺桿式壓縮機(jī)。

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

昆西空壓機(jī)的設(shè)計(jì)和選擇應(yīng)綜合考慮系統(tǒng)的噪聲、壓比、流量、質(zhì)量和效率等各方面因素，以使燃料動(dòng)力鋰電池系統(tǒng)的性能達(dá)到最優(yōu)。

3、昆西空壓機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)及關(guān)鍵技術(shù)

由于空壓機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理的不同，空壓機(jī)的性能優(yōu)勢(shì)也不盡相同。

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

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