燃料电池汽车动力总成方案分析
车辆动力系统架构设计方案
车辆动力系统架构设计方案随着汽车工业的不断发展，车辆动力系统的架构设计也变得越来越重要。
一个好的动力系统架构设计方案可以确保车辆具备高性能、低排放以及良好的燃油经济性。
本文将介绍一个车辆动力系统架构设计方案的主要组成部分和功能。
1.发动机：发动机是车辆动力系统的核心组成部分。
在动力系统架构设计方案中，应选择适当的发动机类型，如内燃机、电动机或混合动力发动机等。
发动机应具备高效能、低排放以及可靠性。
同时，发动机应与车辆的整体设计和重量分布相匹配。
2.动力转换装置：动力转换装置用于将发动机产生的动力传输到车辆的驱动轮上。
根据车辆类型和设计要求，可以选择传统的变速器、电子控制变速器、无级变速器等。
动力转换装置应具备高效率、可靠性和快速响应的特点，以确保车辆具备良好的加速性能和燃油经济性。
3.能源存储系统：能源存储系统用于储存和释放电能，主要包括电池组、超级电容器和燃料电池等。
能源存储系统的设计应考虑能量密度、功率密度、充放电效率和可靠性等因素。
同时，还应考虑能源存储系统与车辆其他部件的集成和重量分布。
4.控制系统：控制系统用于监测和控制车辆动力系统的各部分，以实现最佳性能和燃油经济性。
控制系统应具备高精度、高可靠性和快速响应的特点，以应对不同驾驶条件和驾驶方式的变化。
同时，还应考虑控制系统与车辆其他部件的集成和通信。
5.车辆动力总成管理系统：车辆动力总成管理系统用于协调和优化车辆动力系统的各部分，以确保整体系统的高效率和可靠性。
车辆动力总成管理系统应包括能源管理、动力管理、故障诊断和车辆控制等功能。
车辆动力总成管理系统的设计应考虑不同驾驶条件和驾驶方式的变化以及车辆整体性能和燃油经济性的要求。
总之，一个好的车辆动力系统架构设计方案应包括发动机、动力转换装置、能源存储系统、控制系统和车辆动力总成管理系统等主要组成部分和功能。
这些部分和功能应相互匹配和集成，以确保整体动力系统的高性能、低排放和良好的燃油经济性。
燃料电池汽车混合动力系统参数匹配与优化
优 点是 ： 电池 可 回收 再 生 制 动 的 能 量 和 吸 收燃 蓄
机控制器和燃料电池之间增加必要的功率部件进
行阻抗 匹配 。
（） ２ 车用燃 料 电池 作 为单 一 电源 其 启 动 时 间 长、 动态 响应速 度较 慢 ， 法满 足 车辆 运行 过 程 中 无
负载的快 速变化 需求 ； 料 电池 功 率 密度 较低 、 燃 成 本高， 若仅 以燃 料 电池 满 足 峰值 功 率需 求 ， 必会 势
（） ｄ
转速
图 ２ 电机外特性
必 须按 照性 能 指标 的要 求 ， 足最 高 车速 时 的功 满 率 要求 Ｐ ； 且 能 为 车 辆 提供 加 速 功 率 Ｐ ｅ并 ｏ和 爬 坡 功率 Ｐ ， ｃ因此 功 率参 数 的选 择要 依 照 车辆具 体 的 行驶 工 况 ， 比 各 工 况 下 的需 求 功 率 值 ， 虑 对 考
采用序列二次规划 算法对 混合动力系统 的两种能量管理策略进行优化仿真 ， 其结果符合设计要求。
【 ｂｔ ｃ】 Ｆ ｓｙａｃｎｇｒ ｉ ｈｍ ｆ ｙｒ ｏ ｅ ｒ ｎ ｙ ｅ ｄｐ ｄｂｓ ｅ Ａ ｓ ａｔ ｒ ｉｔ ， ｏｆ ｕ ｔｎｓ ｅ ｅ ｂ ｄｐｗ ｒａ ｓ ｍ ｉａｏｔ ａｅ ｏ ｔ ｒｌ ｉ ａ ｏ ｃ ｏｈ ｉ ｔｉｓ ｔ ｓ ｅ ｄ ｎｈ
【 主题词】 混合动力
燃料电池
汽车
电动汽车动力总成系统控制器的工作原理
电动汽车动力总成系统控制器的工作原理1. 介绍随着环境保护和能源危机的日益严峻，电动汽车作为一种清洁能源交通工具逐渐受到人们的关注和认可。
而电动汽车的核心部件之一就是动力总成系统控制器，它负责协调和控制电动汽车的发动机、电池、单个电机和变速器等各个部件的工作，以实现车辆的动力输出和行驶控制。
2. 动力总成系统控制器的组成电动汽车的动力总成系统控制器由多个模块组成，主要包括以下几个部分：2.1 电池管理系统（BMS）电池管理系统负责对电池组中的每个电池进行监测和管理，包括电池的电压、电流、温度等参数的监测和控制，以及对电池进行充放电平衡控制和故障诊断等功能。
BMS的工作原理主要通过采集电池组各个单体电压、电流和温度等参数，并根据预设的算法和策略对电池进行管理和控制。
2.2 电机控制器（MCU）电机控制器是电动汽车动力总成系统控制器的核心部分，它负责控制电动汽车的电机工作状态，包括启动、加速、减速和制动等。
电机控制器的工作原理主要通过接收车辆操作指令和传感器反馈信号，以及对电机的零序电流控制、矢量控制和转矩控制等来实现对电机的精确控制。
2.3 整车控制器（VCU）整车控制器是电动汽车动力总成系统控制器的上位机，它负责对各个子系统的协调控制和整体调度，以实现电动汽车的动力输出和行驶控制。
整车控制器的工作原理主要包括接收来自车载传感器、驾驶员操作和车辆网络的信号，以及通过控制车辆的各个执行器，如电机控制器、刹车控制器和转向控制器等，来实现对整车的全面控制和管理。
3. 动力总成系统控制器的工作流程动力总成系统控制器的工作流程主要包括以下几个步骤：3.1 信号采集首先，动力总成系统控制器需要通过车载传感器采集来自车辆各个部件的信号，包括车速、转速、加速度、刹车状态、转向状态等。
3.2 数据处理接下来，动力总成系统控制器对采集到的各个信号进行处理和解析，包括信号滤波、数据校验、故障检测和故障排除等。
3.3 控制策略根据车辆的工况和驾驶员的操作指令，动力总成系统控制器会选择相应的控制策略，如电机启动策略、电池管理策略和整车调度策略等。
燃料电池汽车工作原理
燃料电池汽车工作原理
燃料电池汽车以燃料电池为动力源，将氢气与氧气反应产生电能，从而驱动电动机转动并推动车辆前进。
其工作原理主要包括氢气供应、氢气反应以及电能输出三个方面。
首先，燃料电池汽车需要从氢气供应系统中获取氢气。
氢气可以通过水电解、天然气重整或从氢气供应站中购买获得。
然后，氢气通过氢气进气系统进入燃料电池堆。
在燃料电池堆中，氢气与氧气进行反应。
这个反应过程是通过电解质膜隔离阴极和阳极两侧的氢气和氧气，并在阳极上进行氧化还原反应。
具体来说，氢气在阳极催化剂表面发生氧化反应，从而释放出电子和氢离子。
而氧气则通过空气进气系统进入燃料电池堆的阴极，与进入电解质膜的氢离子发生还原反应。
这个反应产生的电子在阴极一侧通过外部电路，从而形成电流。
最后，燃料电池生成的电流通过电气控制和调整，提供给电动机驱动车辆运行。
同时，该电流也供给其他车辆部件的电力需求，如辅助电器、电热器和蓄电池。
与传统内燃机车辆相比，燃料电池汽车不需要燃烧燃料，没有明显的机械运动，因此也没有排放有害尾气。
总的来说，燃料电池汽车的工作原理是通过利用氢气与氧气的反应产生电能，并将其转化为机械能驱动车辆。
这种清洁、高效、零排放的技术正逐渐受到关注和应用。
燃料电池汽车整体布置
燃料电车客车总体布置
燃料电池动力总成包括: 氢气罐总成、蓄电池总成、燃料 电池堆总成、动力输出系统总成等。其中, 储氢罐一般放 置于底盘的中部, 或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿车 的油箱位置) , 将氢气罐分散存储。除了燃料电池动力总 成外, 对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应 作相应的调整和测试。特别是随着轮毂电机技术的发展, 使燃料电池汽车在电动机的放置有了新的选择, 增大了汽 车内部空间。而各电动轮的驱动力也可直接控制, 提高恶 劣路面条件下汽车的行使性能。底盘布置应把绝大多数 的负载均匀分配在底盘的前后端, 降低车辆的总体重心,使 轿车具有良好的操控性能, 并改善车辆的整体安全性
• 1车载供氢系统。为整车提供燃油储备，氢气通过高压注到氢气 瓶中并通过管路输送到燃料电池系统中。按照续驶里程要求， 动力系统采用7个氢瓶，布置在车顶前部。 • 2燃料电池系统。系统将氢气和氧气反应产生电能，为整车提供 主要动力来源。燃料电池系统主要包括燃料电池系统、空气供 应系统、氢气供应系统、燃料电池冷却循环系统、控制系统等。 燃料电池系统需满足工作环境温度-10~42℃、绝缘≥60kΩ、耐久 性指标4000 h、氢气利用率95%等技术要求。动力系统中两个燃 料电池堆布置在车身后部。 • 3 动力电池系统。动力电池系统由多个动力电池单体、动力电 池箱组、电池管理系统、高压电安全系统、热管理系统等组成。 能为整车提供辅助能源，并可在紧急情况下为整车提供动力。 动力系统中动力电池布置在前轮后部的舱门内。 • 4电驱动系统。电驱动系统将电能转化为机械能，并对转矩、转 速进行一定的控制，使输出满足车辆驱动的要求。动力系统中 采用单电机驱动的结构方式。 • 整车控制系统。对整车功率、能量管理等进行检测、诊断、控 制。
新能源动力总成
新能源动力总成新能源动力总成是指以新能源作为动力的汽车总成系统，包括电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车等。
新能源动力总成技术的发展是解决环境污染和能源消耗问题的一个重要途径，具有环保、高效和可持续发展的特点。
新能源动力总成的核心技术是电动机和电池技术。
电动机是新能源汽车的动力来源，它可以将电能转化为机械能，驱动汽车的运动。
电池则是存储电能的装置，为电动机提供能量。
目前，锂电池被广泛应用于新能源汽车，它具有能量密度高、重量轻、充电时间短等优势，为新能源汽车提供了可靠的能源供应。
新能源动力总成的另一个重要组成部分是控制系统。
控制系统是用来控制和管理新能源动力总成的运行状态和性能的，包括电机控制器、电池管理系统等。
电机控制器负责控制电机的转速、转向和扭矩等，以实现汽车的动力输出。
电池管理系统则监测和管理电池的充电和放电过程，以保证电池的安全和寿命。
新能源动力总成还需要与车辆的传动系统和辅助部件相匹配。
传动系统用于将电动机的动力传递给车轮，以产生车辆的运动。
在电动汽车中，一般采用单速或多速变速器，配合差速器和轴传递动力。
辅助部件主要包括空调、制动系统和供电系统等，用于提供舒适的驾驶环境和安全性能。
新能源动力总成技术的发展离不开政府政策的支持和推动。
各个国家纷纷制定了鼓励和支持新能源汽车发展的政策措施，包括购车补贴、免税政策和建设充电桩等。
这些政策的出台促进了新能源汽车市场的快速增长，加速了新能源动力总成技术的创新和进步。
新能源动力总成的发展还面临一些挑战。
首先是技术成本的问题。
目前，新能源动力总成的成本相对较高，导致新能源汽车价格昂贵。
其次是充电基础设施的不完善。
新能源汽车的续航里程有限，需要频繁充电，但充电桩的建设还不完备，造成用户充电不便。
同时，电池的充电时间也相对较长，需要进一步提高充电效率。
总的来说，新能源动力总成是未来汽车发展的趋势，具有巨大的市场和发展潜力。
随着技术的进步和政策的支持，新能源动力总成的性能将得到进一步提升，价格也会逐渐下降，为人们提供更加环保、高效和可持续的出行方式。
新能源商用车动力总成趋势及关键技术
Ø 扭矩通过多档变速箱放大最大可输出 30000Nm,满足整个系列商用车
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* 电驱动总成技术路线分析 Technical Route Analysis of Electric Drive System
电驱动桥技术 Electric Drive Axle Technology
Ø 受限于体积和重量, 目前量产的外转子轮毂电 机仅适用于大型客车、公交车及以下商用车。
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* 电驱动总成技术发展趋势 Development Trend of Electric Drive System Technology
趋势一: 变(减)速器的应用增多 Trend 1 Increased Application of Transmission Ø 适应复杂工况 Ø 提高爬坡等动力性 Ø 协调电机最大限度的工作在高效率区间 Ø 缩小电机规格，减少总成重量
纯电驱动系统中变速器从无到有
从借用传统变速器到专用变速器
输出扭矩: 2800N 最 高转速: 2500rpm 功 率: 135/196Kw 重量
: 298kG
输出扭矩: 2900N 最 高转速: 3500rpm 功 率: 120/180Kw 重量
: 200kG
变速箱档位: 8档 变 速箱重量: 450kG 噪
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* 电驱动总成技术发展趋势 Development Trend of Electric Drive System Technology
趋势五: 模块化 Trend 5: Modularization
Ø 模块化组合满足系列化车型
×1
功率: 70/140kW
功率: 140/280kW ×2
新能源汽车电驱动总成及制造技术
1 序言发展新能源汽车是我国从汽车大国迈向汽车强国的必由之路，新能源汽车概念最早于“863”计划中提出。
在新能源汽车发展规划中提出了“三纵三横”的技术研发布局，即以纯电动车、插电式混合动力（含增程式）汽车、燃料电池汽车为“三纵”，布局整车技术创新链，强化整车集成控制创新。
以动力电池和管理系统、驱动电动机与电力电子、网联化与智能化技术为“三横”，构建关键零部件技术供给体系，提升产业基础能力。
2022年中国新能源汽车持续爆发式增长，全年销量680万辆，市场渗透率25.6%。
2023年预计为900万辆，同比增长35%。
我国新能源汽车市场培育了全球最大的电动车市场，电池供应链体系远远领先美国和欧洲，但是品牌竞争力弱，尚未被全球市场广泛接受。
2 电驱动总成电驱动总成是新能源电动车的心脏，等同于传统燃油车的动力总成——发动机+变速器，作用是把化学能转化成电动车的动能，是直接决定车辆动力、能耗等性能的核心部件。
电驱动总成是以电动机作为动力能源的驱动系统，包括电动机控制器、电动机及传动机构。
电驱动总成是电动车中至关重要的机构，直接影响到汽车寿命以及驾驶员的安全。
纯电动车的电驱动总成有四种形式，分别为传统布置、电动机&驱动桥组合式、电动机&驱动桥整体式、轮边/轮毂电动机。
四种电驱动总成的特点见表1。
表1 四种电驱动总成的特点电动车驱动系统是电动车中最关键的系统，电动车运行性能主要决定于电动机驱动系统的类型和性能。
电动车驱动系统一般由牵引电动机、控制系统（包括电动机驱动器、控制器及各种传感器）、机械减速和传动装置、车轮等构成。
它有四种组合形式，分别为机械驱动系统、机电集成化驱动系统、机电一体化驱动系统及轮毂电动机驱动系统。
四种驱动系统的特点见表2，几种典型的驱动系统如图1所示。
表2 四种驱动系统的特点图1 典型的电驱动系统随着中国新能源汽车销量的逐步增加，电动化将催生电驱动总成成为继电池系统之后的第二个赛道，预计2025—2030年中国新能源汽车电驱动市场规模将达到866亿～1572亿元。
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能 源与 环境 是 各 国政府 密切 关 注 的可持 续 发展 战 略 问 题 。全球变 暖和能源危 机迫使人们 重新考虑 未来汽 车的动力
问题 。燃 料电池汽车 以其清洁 、 高效 的特性逐渐成为公认 的未 来最 有前途的新能源 汽车… 。
ｄ ｉ ｓ ｔ ｒ ｉ ｂ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍａ ｌ ｌ ｙ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｂ ａ ｔ ｔ ｅｒ ｙ ａｎ ｄ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： ｆ ｕ ｅ Ｉ ｃ ｅ ｌ ｌ ； ｐ ｏ ｗｅ ｔｒ ｒ ａｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ； ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ； ｔ ｒ ｅ ｎ ｄ
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匹配 、 能量分配 的优化控 制是进一步提高燃料 电池 车性 能的关键。
关键词 ： 燃 料 电池 ； 动力总成 ； 配置方案 ； 趋 势
中图分类号 ： Ｔ Ｍ ９ １ １
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ： １ ０ ０ ２ — ０ ８ ７ Ｘ （ ２ ０ １ ７ ） ０ １ — ０ １ ６ ５ — ０ ４
Ｃｏ ｍｐａ ｒ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｆ ｕｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｉｇ ｆ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎｓ
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蓄 电池 的 动 力方 案 与 其 他 方 案 相 比具 有 成 本 低 、 可 靠－ 陛高等 优 点 ， 是 未来 的发 展 趋 势 。同 时 分 析 表 明 电 堆 和 电 池 之 间的
源技 术
燃 料 电池汽 车动 力总成 方案分 析
元 勇伟 ， 许 思传 ， 万 玉
（ 同济大学 新能源 汽车工程 中心 ， 上海 ２ ０ １ ８ ０ ４ ）
摘要 ： 燃 料 电池 车 动 力 系统 配 置 对 提 高 燃 料 电 池 电 堆 效 率 ， 延长 电堆寿命 。 以 及 优 化 整 车 的 性 能 至 关 重 要 。分 析 了 燃 料
第一种是基于目前加氢设施14燃料电池加蓄电池加超级电容mel不足在车上装一个rfcregenerativecell装置这个装置这种模式是在燃料电池电堆加蓄电池的基础上再并联超有两种运行模式当充电器充电时砌c是一个电解槽生成级电容器它可以在启动加速时提供峰值电流在紧急制动时的氢气和氧气分别存到相应的高压氢气瓶和氧气瓶中
ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｖ ｅ ｈ ｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｎ ｉ ｔ ｓ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｔ ｒ ａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ． Ｓｅ ｖ ｅ ｎ ｄ ｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ｗｅｒ ｅ ｐ ｒ ｅ ｓ ｅ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｔｒ ｒ ａｉ ｎ ｃ ｏｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｖ ｅ ｈｉ ｃ ｌ ｅ ｉ ｎ ｄ ｅ ｔ ａ ｉ ｌ ． Ｄｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｅ ｆ ｒ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｓ ｃ ｈ ｅ ｍｅ ｓ ｗｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ， ｔ ｈ ｅ
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Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｔ ｗａ ｓ ｃ ｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｍｐ ｏ ｒ ｔ ａ ｎ ｔ ｔ ｏ ｉ ｍｐ ｒ ｏ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｅ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ， ｐ ｒ ｏ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｌ ｉ ｆ ｅ ｓ ｐ ａ ｎ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｆ ｕ ｅ ｌ ｃ ｅ ｌ ｌ ｓ ｔ ａ ｃ ｋ ａ ｎ ｄ ｏ ｐ ｔ ｉ ｍｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ