昆西空压机在燃料动力锂电池汽车领域的现状及趋势

昆西空压机在燃料动力锂电池汽车领域的现状及趋势

随着能源匮乏和环境破坏问题的日益凸显，燃料动力锂电池技术越来越受到人们的关注。

昆西空气压缩机是车用燃料动力锂电池阴极供气系统的重要部件，通过对进堆空气进行增压，可以提高燃料动力锂电池的功率密度和效率，减小燃料动力锂电池系统的尺寸。但昆西空压机的寄生功耗很大，约占燃料动力锂电池辅助功耗的80%，其性能直接影响燃料动力锂电池系统的效率、紧凑性和水平衡特性。因此，各国的燃料动力锂电池项目对空压机的研究都非常重视。

1、燃料动力锂电池用空气压缩机

典型的燃料动力锂电池空气供应系统由空气过滤器、空压机、电机、中冷器、增湿器和膨胀机等组成。其中，空压机由电机和膨胀机共同驱动。

根据电堆的输出功率，为燃料动力锂电池供应所需压力和流量的干净空气。在空气供应系统中，空气的压力和流量对燃料动力锂电池系统的性能（能量密度、系统效率、水平衡和热损失），成本和电堆的尺寸等有很大的影响。

高压燃料动力锂电池系统不仅能提高电堆的效率和功率密度，同时还能够改善系统的水平衡。

为实现较高的能量转换效率，燃料动力锂电池内部的化学反应对空气的温度、湿度、压力和流量等参数有着严格的要求。但目前广泛应用的工业压缩机无法满足燃料动力锂电池对空气的要求。因此设计一个性能优越并能很好地与燃料动力锂电池系统进行匹配的压缩机，有关燃料动力锂电池的发展至关重要。

适用于燃料动力锂电池的昆西空压机要满足以下要求：

（1）无油。润滑油会使电堆发生中毒，因此空压机要采用水润滑轴承或空气轴承；

（2）高效。空压机的寄生功率巨大，其效率直接影响着燃料动力锂电池系统的性能；

（3）小型化和低成本。燃料动力锂电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动力锂电池汽车的产业化；

（4）低噪声。空压机是燃料动力锂电池系统最大的噪声源之一，空压机的噪声必须被控制；

（5）喘振线在小流量区。可以实现燃料动力锂电池在小流量高压比工况下高效地运行；

（6）良好的动态响应能力。当需求功率发生变化时，空气流量和压力需无延迟地进行调整，以跟踪输出功率的变化。

2、空气压缩机的研究现状

昆西空压机是燃料动力锂电池系统空气供应系统的重要部件，针对不同的燃料动力锂电池系统的性能需求，往往要不同的空气压缩机与其匹配，常用的空压机类型有喷油式、螺杆式、无油式等。

昆西螺杆式空压机利用螺杆之间形成的空气槽来压缩空气，结构简单、高效、可靠、具有宽的流量范围和良好的压比/流量特性，是理想的燃料动力锂电池用空压机。

国外和国内等公司的燃料动力锂电池中都采用了昆西螺杆式压缩机。

某公司在燃料动力锂电池上使用昆西螺杆式空压机，其喷水螺杆式空压机可有效地降低压缩空气的温度，保持燃料动力锂电池的水平衡特性，使系统效率提高4%。并与膨胀机配合工作，回收部分排气能量，减少空压机的寄生功耗。但螺杆式空压机和膨胀机的噪声问题不容忽视，为减小噪声而采取的措施，进一步新增了系统的成本、质量和复杂性。燃料动力锂电池汽车则采用电机驱动的昆西螺杆式空压机，可以有效地改善空气供应系统的压比/流量特性，使压比达到很低，满负荷功耗很低。

昆西空压机的设计和选择应综合考虑系统的噪声、压比、流量、质量和效率等各方面因素，以使燃料动力锂电池系统的性能达到最优。

3、昆西空压机的发展趋势及关键技术

由于空压机的结构和工作原理的不同，空压机的性能优势也不尽相同。

通过比较可以看出喷油式、无油式空压机的综合性能较好。昆西螺杆式空压机的性能最可靠，最稳定，效率最高。

昆西螺杆式压缩机性能比较高，具有更大的性能优势和发展前景。