Comsol新能源汽车的传输线电场计算

新能源汽车

      新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。根据不同的动力来源， 新能源汽车分为纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。

      纯电动汽车采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，通过电池向电动机提供电能，驱动电动机运转，从而推动汽车行驶。混合动力汽车的主要驱动系统由至少两个能同时运转的单个驱动系统组合，其行驶功率主要取决于混合动力汽车的车辆行驶状态。燃料电池电动汽车在催化剂的作用下用氢气、甲醇、天然气、 汽油等作为反应物与空气中的氧在电池中燃烧，进而电能为汽车提供动力源。氢发动机汽车以氢动力燃料电池为燃料。增程式电动汽车通过电池向电机提供动能，驱动电机运转，从而推动车辆行驶。甲醇汽车使用甲醇代替石油燃料供能。气动汽车利用高压压缩空气为动力源 , 将压缩空气存储的压力能转化为其他形式的机械能，从而驱动汽车运行。飞轮储能汽车的车辆减速滑行或制动减速过程中车辆的部分动能或者重力势能转化成其他形式的能量存储到高速飞轮之中以备车辆驱动使用。超级电容汽车利用双电层原理的电容器。在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。超级电容与蓄电池组成的混合电源完全可以满足车辆行驶时的能量需求，并且可以缓冲瞬时大功率对储能系统的冲击，延长蓄电池的使用寿命。并且，超级电容可以瞬时大电流充电，能够更高效地回馈能量。

   

图1. 新能源汽车

物理模型

      搭建了传输线和新能源汽车物理计算模型，建立和求解新能源汽车在运动过程中受到的高压传输线的影响。计算模型和材料参数设置如图2和3所示。

   

图2. 三维计算模型

   

图3. 材料参数

物理场边界条件

图4展示了新能源汽车的传输线电场计算物理场边界条件。本模型采用基于泊松方程的静电场物理模块进行计算，详细的物理场及边界条件设置如图4所示，网格剖分及质量分布如图5所示。

   

图4. 物理场边界条件

   

图5. 网格分布图

结果展示

      通过计算得到新能源汽车的传输线电势、电场和电力线分布如下所示。

   

图6. 电势分布

   

图7. 电场分布

   

图8. 电力线分布