第四章燃料电池电动汽车
现代电动汽车技术复习资料知识分享
现代电动汽车技术复习资料知识分享现代电动汽车技术复习资料第⼀章绪论1.电动汽车的定义：电动汽车是指汽车⾏驶的动⼒全部或部分来⾃电机驱动系统的汽车，它主要以动⼒电池为车载能源，是涉及机械、电⼦、电⼒、微机控制等多学科集成的⾼科技产品。
2.电动汽车的优点：尾⽓排放少、能源⼴泛化、能量效率⾼、运⾏费⽤低、系统可控性好。
3．发展电动汽车⽬前存在的主要问题：初始成本⾼；续驶⾥程短,载质量⼩；基础设施投⼊⼤；蓄电池的⽐能量和能量密度⽐燃油低得多。
4.电动汽车分为纯电动汽车、混合动⼒电动切换、插电式混合动⼒汽车、燃料电池电动汽车。
5.⼀般发展电动汽车的技术路径是：近期—混合电动汽车；中期—纯电动汽车；远期—燃料电池电动汽车。
第⼆章纯电动汽车1.纯电动汽车的定义：是指利⽤动⼒电池作为储能动⼒源，通过电池向电机提供电能，驱动电机运转，从⽽推动汽车前进的⼀种新能源汽车。
2.纯电动汽车的优点：（1）零排放、零污染、噪声⼩；（2）结构简单、维修⽅便；（3）⾏驶平稳、乘坐舒适、安全性好及驾驶简单轻便；（4）可使⽤多种能源、机械结构多样化等。
3.纯电动汽车的缺点：（1）低的电池能量密度。
（2）过重的电池组。
（3）有限的续驶⾥程与汽车动⼒性能。
（4）电池组昂贵的价格及有限的循环寿命。
（5）汽车附件的使⽤受到限制。
4. 从电⽓构成⾓度，纯电动汽车可分纯电动汽车系统可分为三个⼦系统：电动机驱动⼦系统、能源⼦系统和辅助⼦系统。
1）电动机驱动⼦系统包括：由车辆控制器、功率转换器（电⼒电⼦变换器）、电机、机械传动装置和驱动车轮组成。
2）能源⼦系统由能源、能量管理单元和能量的燃料供给单元构成。
3）辅助⼦系统由功率控制单元、车内⽓候控制单元和辅助电源组成。
5.整车控制器：整车控制器是整个纯电动汽车的核⼼控制部件，它采集加速踏板信号、制动踏板信号及其他部件信号，并做出相应判断后，控制下层的各部件控制器的动作，驱动汽车正常⾏驶。
作为汽车的指挥管理中⼼，动⼒总成控制器主要功能包括：驱动⼒矩控制、制动能量的优化控制、整车的能量管理、CAN⽹络的维护和管理、故障的诊断和处理、车辆状态监视等，它起着控制车辆运⾏的作⽤。
《汽车新技术》教案
《汽车新技术》教案第一章：新能源汽车概述1.1 教学目标1.1.1 知识与技能：了解新能源汽车的定义、分类及发展历程。
1.1.2 过程与方法：通过案例分析，掌握新能源汽车的核心技术。
1.1.3 情感态度价值观：增强学生对新能源汽车产业的认知，提高环保意识。
1.2 教学内容1.2.1 新能源汽车的定义与分类1.2.2 新能源汽车的发展历程1.2.3 新能源汽车的核心技术1.3 教学重点与难点1.3.1 教学重点：新能源汽车的定义、分类及发展历程。
1.3.2 教学难点：新能源汽车的核心技术。
1.4 教学方法与手段1.4.1 教学方法：讲授法、案例分析法、小组讨论法。
1.4.2 教学手段：多媒体课件、案例材料。
1.5 教学过程1.5.1 导入：介绍新能源汽车的概念，引发学生兴趣。
1.5.2 讲解新能源汽车的定义与分类。
1.5.3 分析新能源汽车的发展历程。
1.5.4 讲解新能源汽车的核心技术。
1.5.5 案例分析：分析典型新能源汽车案例，加深学生对知识的理解。
1.5.6 小组讨论：探讨新能源汽车产业的发展前景。
1.5.7 总结与评价：总结本节课的主要内容，进行评价。
第二章：电动汽车技术2.1 教学目标2.1.1 知识与技能：了解电动汽车的原理、分类及关键技术。
2.1.2 过程与方法：通过实验演示，掌握电动汽车的操作与维护。
2.1.3 情感态度价值观：培养学生的创新意识，提高实践能力。
2.2 教学内容2.2.1 电动汽车的原理与分类2.2.2 电动汽车的关键技术2.2.3 电动汽车的操作与维护2.3 教学重点与难点2.3.1 教学重点：电动汽车的原理、分类及关键技术。
2.3.2 教学难点：电动汽车的操作与维护。
2.4 教学方法与手段2.4.1 教学方法：实验演示法、讲授法、小组讨论法。
2.4.2 教学手段：多媒体课件、实验设备。
2.5 教学过程2.5.1 导入：介绍电动汽车的原理，引发学生兴趣。
2.5.2 讲解电动汽车的原理与分类。
《新能源汽车技术》教学课件 第4章 混合动力汽车
4.1混合动力汽车的结构
4.1.3混合动力汽车的智能控制系统
发动机和混合动力系统都分别有各自的ECU和控制软 件，将它们集成在混合动力车辆中后，利用CAN总线将它 们连接起来，实现信息共享和统一指挥。
4.1混合动力汽车的结构
实现了当混合动力系统工作时，发动机按混合动力系 统供电电子装置的指令工作。当混合动力系统关闭或有故 障时，发动机按油门踏板指令工作。
＋
4.1混合动力汽车的结构
通过在混合动力汽车上使用电机，使得动力系统可以 按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在 综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。混合 动力汽车就是在纯电动汽车上加装一套内燃机，其目的是 减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。
4.1混合动力汽车的结构
4.1混合动力汽车的结构
混合动力汽车常用的动力电池包括飞轮电池、超级电 容、电化学电池和燃料电池等。电池一般是作为混合动力 汽车的辅助能源，只有在汽车起动发动机或电动机辅助驱 动时才使用。
4.1混合动力汽车的结构
1.飞轮电池 飞轮电池是一种以动能方式储能量的机械电池，包括
电机/发电机、功率转换、电子控制、飞轮、磁浮轴承和 真空壳，具有高功率能量比、高功率、长寿命和环境适应 性好。
混合动力汽车
4.1 结构 4.2 分类和工作原理 4.3 普锐斯发动机 4.4 普锐斯底盘 4.5 故障诊断与排除
20世纪90年代以来， 世界各国对改善环保的呼 声日益高涨，各种各样的 电动汽车脱颖而出。但是 电池技术问题阻碍了电动 汽车的应用。现实迫使工 程师们想出了一个两全其 美的办法，开发了一种混 合动力装置的汽车。所谓 混合动力装置就是将电动 机与辅助动力单元组合在 一辆汽车上做驱动力，辅 助动力单元实际上是一台 小型燃料发动机。
燃料电池电动汽车
什么是燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能,并作为主要动力源驱动的汽车.燃料电池电动汽车实质上是电动汽车的一种，在车身、动力传动系统、控制系统等方面，燃料电池电动汽车与普通电动汽车基本相同，主要区别在于动力电池的工作原理不同。
一般来说，燃料电池是通过电化学反应将化学能转化为电能，电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车多是直接采用氢燃料,氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。
纯燃料电池车只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率附和都有燃料电池承担。
目前燃料电池汽车多采用混合驱动形式，在燃料电池的基础上，增加了一组电池或超级电容作为另一个动力源。
主要结构有：能量控制单元，空气压缩机，燃料电池堆,高压储氢瓶，动力电池组，电动机。
高压储氢瓶提供燃料，动力电池组提供而外的功率，让车加速、爬坡和高速运行。
在车辆滑行时，能量控制单元将驱动电机变为发电机，从而将部分汽车动能变为电能给动力电池充电。
也就是说采用混合动力形式后，不仅可以采用功率较小的电池系统，还可以实现制动能回收。
还可以是燃料电池系统的运行工况相对比较稳定，有利提高燃料电池系统效率和寿命。
特点1）能量转化效率高。
燃料电池的能量转换效率可高达60～80％，为内燃机的2～3倍；2）零排放，不污染环境。
燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水；3)氢燃料来源广泛，可以从可再生能源获得，不依赖石油燃料.我国在燃料电池电动车领域的研究水平与发达国家相差无几，由清华大学和北京富源新技术开发总公司联合研制的我国第一辆质子交换膜燃料电池电动旅游观光车，展示了国内研制电动车的最新技术.有关专家指出,我国完全有能力在这一领域赶超世界先进水平.目前，所有领先的汽车制造厂都在积极开发燃料电池发动机技术，并且许多国家在燃料电池的研究方面取得了可喜的成绩.如今，燃料电池的功率密度已超过1.1kW/L。
15. 燃料电池电动汽车的基本组成和结构讲述
4.848 18.3 76.3
汽车爬坡试验
Performances
Motor power： 24kW (60 kW)
FCE power： 30 kW
Battery ：
50AH
Max speed： 110 km/h
Grade ability ： > 20％
Acceleration： 15.9s
1、燃料电池车工作原理
急剧加速状态下，对应于峰值功率指令，燃料电池 系统与峰值电源两者都向电动机驱动装置供给牵引 功率； 在制动状态下，电动机运行于发电机状态，将部分 制动能量变换为电能，并储存在峰值电源中； 当负载功率小于燃料电池系统的额度功率时，峰值 电源也能从燃料电池系统补充、恢复其能量。
2、燃料电池控制策略
燃料电池的优势：
（1）效率高，燃料电池的化学反应不受卡诺循环的限制， 理论上能量效率可接近80％，实际效率已达50～70%。 （2）清洁无污染。 （3）效率随输出功率变化的特性好，燃料电池的效率在额 定功率附近可达60％，部分功率下运行时效率会高于额定功 率下的效率，可达约70%，过载功率下运行时效率略低于额 定功率的效率，可达50～55％。燃料电池的效率随输出功率 变化的特性比内燃机更适合于汽车的实际运行。 （4）过载能力强，燃料电池的短时过载能力可达200％的额 定功率，更适合于汽车的加速、爬坡等工况。 （5）设计方便性 （6）低噪音
照片4 – 时间: 1分, 30 秒，
照片 5 – 时间: 2 分, 20 秒 – 内部爆燃
照片 6 – 时间: 2 分, 40 秒 – 驾驶座侧后轮胎爆裂
照片 7 – 时间: 2 分, 40 秒 – 驾驶座侧后轮胎
爆裂的残片飞到乘客侧
燃料电池电动汽车原理
燃料电池电动汽车原理
燃料电池电动汽车是一种利用燃料电池作为能量源的汽车。
燃料电池是一种将化学能转化为电能的装置，其原理是利用氢气和氧气的反应来产生电能。
具体来说，燃料电池电动汽车的原理如下：
1. 氢气供应：燃料电池电动汽车使用氢气作为燃料。
氢气可以从氢气储存罐中储存，并通过供氢系统供应给燃料电池。
2. 氧气供应：燃料电池电动汽车从空气中获取氧气，一般通过空气滤清器和进气道进入系统中。
氧气与氢气在燃料电池中进行反应。
3. 化学反应：燃料电池中的阳极和阴极之间存在电解质层，其中阳极通常为氢气供应电极，阴极则是氧气供应电极。
在电解质层内，氢气从阳极通过一系列化学反应转化为电子和正电离子，这些正电离子会穿过电解质层到达阴极。
4. 电子流动：电子流经过外部电路以供电。
这些电子在电路中形成电流，是燃料电池电动汽车工作的主要能量来源。
5. 氧化还原反应：正电离子与到达阴极的氧气发生氧化还原反应，产生水。
这是一个放出能量的过程，并产生一定的热量。
6. 电能输出：通过电流控制器将电能输出给电动机，从而驱动汽车行驶。
电能的输出可以控制来调节汽车的速度。
总之，燃料电池电动汽车利用燃料电池将氢气和氧气反应产生电能，从而驱动电动机进行汽车的行驶。
与传统燃料发动机相比，燃料电池电动汽车具有零排放、高能量转化效率等优点，是一种环保且高效的交通工具。
燃料电池电动汽车示范运行读书笔记
《燃料电池电动汽车示范运行》读书笔记目录一、内容概括 (2)二、燃料电池电动汽车技术概述 (3)1. 燃料电池基本原理 (4)2. 燃料电池电动汽车技术特点 (5)3. 燃料电池电动汽车主要技术路线 (7)三、示范运行实施过程 (8)1. 示范运行区域选择 (9)2. 示范运行车辆选择 (10)3. 运行数据收集与分析方法 (12)四、示范运行结果分析 (13)1. 运行效率分析 (15)2. 节能环保效益分析 (16)3. 技术可靠性分析 (17)4. 用户反馈与接受度分析 (19)五、燃料电池电动汽车面临的挑战与前景展望 (20)1. 当前面临的挑战 (21)2. 技术发展趋势 (22)3. 政策与市场前景展望 (23)六、结语 (25)1. 对燃料电池电动汽车技术的认识深化 (26)2. 示范运行对实际应用的启示 (27)3. 对未来工作的展望与建议 (28)一、内容概括《燃料电池电动汽车示范运行》是一本关于燃料电池电动汽车技术发展的专业书籍，旨在为读者提供燃料电池电动汽车的相关知识、技术和实践经验。
本书从燃料电池电动汽车的基本原理、关键技术、系统集成、示范运行等方面进行了全面系统的阐述，为我国燃料电池电动汽车的发展提供了有力的理论支持和技术指导。
本书首先介绍了燃料电池电动汽车的基本概念、特点和优势，分析了其在能源、环保、经济等方面的应用价值。
对燃料电池电动汽车的关键技术进行了深入剖析，包括燃料电池系统、电堆、氢气供应系统、动力总成系统等方面的技术原理和发展趋势。
在此基础上，本书还详细介绍了燃料电池电动汽车的系统集成方法和优化策略，以及示范运行中的关键问题和解决方案。
本书还关注了燃料电池电动汽车在我国的政策环境、产业布局、市场前景等方面的研究，为政府、企业和科研机构制定相关政策和技术路线提供了参考依据。
本书还对燃料电池电动汽车的未来发展趋势进行了展望，提出了一些具有前瞻性的思考和建议。
《燃料电池电动汽车示范运行》一书具有很高的学术价值和实用价值，对于推动我国燃料电池电动汽车领域的技术创新和产业发展具有重要意义。
燃料电池电动汽车课件
优点
③燃料多样化，优化了能源消耗结构。
燃料电池所使用的氢燃料来源广泛，自然界 中，氢能大量存储在水中，可采用水分解制 氢，也可以从可再生能源获得，可取自天然 气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生 能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安 全和利用现有的交通基础设施（如加油站 等）。燃料电池不依赖石油燃料，各种可再 生能源可以转化为氢能加以有效利用，减少 了对石油资源的依赖，优化了交通能源的构 成。
燃料电池技术虽已取得快速发展，但要使其装载使用达到规模，仍 有一些难题需要解决，例如氢的制取、储存及携带成本高、基础设 施建设投资大等。当前研究和开发工作的重点是降低成本和开发大 规模制造工艺。随着燃料电池的体积功率和质量功率的逐步提高， 生产成本的不断降低，制造材料和工艺的进一步改进和完善，以燃 料电池作动力的汽车将会得到广泛使用。
04
现实事例
丰田Mirai燃料电池汽车
本田Clarity Fuel Cell
丰田Mirai燃料电池汽车——整车
丰田Mirai燃料电池汽车——子系统
01
02
燃料电 储能 池堆 电池
03
04
05
高压储 氢气罐
驱动电机 和FC升压 变频电机
动力控 制装置
燃料电 池堆
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
储能 电池
为了提高效率，Mirai 后备箱中有一块镍氢储 能电池，用于吸收燃料 电池组输出剩余的电能 和车辆行驶过程中回收 的电能，供汽车急加速 或车载电池使用。
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
驱动 电机
动力控 制装置
FC升 压变频
器
TFCS系统中，燃料电池发出的电能 还需要经过升压变频器的升压才能 供给电动机使用，最大输出电压为 650V。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰， 在奥巴马政府期间，美国能源部宣布从美国振兴计划中 拨款4190万美元支持燃料电池特种车的研发和示范，另 在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电池 和氢能技术研发。
加拿大、韩国、澳大利亚、巴西、法国和英国等国家政 府积极支持燃料电池汽车和氢能研发。
4、整车燃油经济性水平、车外噪声水平 我国燃料电池汽车与国外同类型汽车处于同一水平
甚至领先地位。
燃料电池发动机技术
1、集成度
燃料电池堆 国外 国内
质量功率密度 体积功率密度
1600W/kg
2700W/L
700W/kg
1000W/L
我国轿车用燃料电池发动机输出功率等级、功率密度等 性能参数明显低于国外同类型燃料电池汽车用燃料电池 技术性能。
甲醇、天然气和汽油也可以替代氢（从这 些物质里间接地提取氢），不过将会产生极度 少的二氧化碳和氮氧化物。
1.2 燃料电池电动汽车的特 点
优势：
（1）工作效率高 以氢气为燃料的FCV效率可达到
50%——70%左右，甲醇重整产生氢气的FCV效率可达 30%左右，内燃机汽车的效率为11%左右。
（2）节能、环保 （3）结构简单和运行平稳
量化技术水平，我国燃料电池汽车整车加速性能明显低 于世界主流燃料电池汽车加速性能。
3、车辆续驶里程 到目前为止，我国基本掌握了35MPa高压储氢和加注
系统关键技术，实现高压氢气瓶等部件国产化开发，但 某些关键阀门、传感器还依赖进口，70MPa氢气存储关 键技术和关键部件仍然处在研发阶段，其直接制约了我 国燃料电池汽车续驶里程提高。
2009年，戴姆勒、福特、通用、丰田、本田和现代汽车6 个世界主要汽车公司签署备忘录，持续开展燃料电池汽 车研发，计划于2015大力推广燃料电池汽车，并快速形 成几十万辆燃料电池汽车保有量。
经过长时间、持续稳步的支持，国外燃料 电池汽车产品的可靠性、环境适应性(如低 温启动性能)取得了重大突破，示范运行不 断深入，并陆续推出用于租赁商业化示范 的先进燃料电池汽车，燃料电池汽车进入
现ห้องสมุดไป่ตู้电动汽车技术
第四章 燃料电池电动汽车
主要内容
概述 燃料电池系统的组成和工作原理 燃料电池电动汽车的系统组成和
工作原理 燃料电池汽车的关键问题 典型的燃料电池车结构
1、概述
1.1 概念
燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池 的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是 经过燃烧，直接变成电能获得。
我国燃料电池汽车面临着发展后劲不足，技术创新突破 难、产业化基础薄弱、专业人才缺乏等难题，严重阻碍 了我国燃料电池汽车技术进步。
1.3.1 国外燃料电池汽车发展现状
2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划， 计划拿出4.7亿欧元持续资助燃料电池汽车及基础设施 技术研发。
德国政府高度重视燃料电池汽车及氢能研发，拟与企业 联合资助14亿欧元用于燃料电池汽车、氢能等关键技术 研发。
2、环境适应性 低温冷启动性能
3、可靠性及寿命
4、成本控制关键技术研究
国外一方面研究低铂燃料电池技术，减少催化剂用量，另一方 面研究催化剂抗毒性，降低其运行成本，同时还开发非铂催化剂来 代替贵重金属Pt。
高压储氢系统技术
目前国外主流燃料电池汽车车型均采 用70MPa的氢气存储和供给系统；
国内燃料电池汽车的高压氢气存储系 统压力仍然维持在35MPa水平，这一定程 度上影响了我国燃料电池汽车整车续驶里 程能力。
日本政府在过去30年时间内先后投入上千亿日元用于燃 料电池汽车和氢能的基础科学研究、技术攻关和示范推 广。2011年1月，包括丰田、本田、尼桑等在内的日本 13家汽车和能源企业共同决定在东京、大阪、名古屋和 福冈四大都市圈的市区和高速公路上建立100座加氢站， 并通过完善设计、改善生产技术等方法大幅降低燃料电 池汽车生产成本，培育燃料电池汽车市场。
国内35MPa的氢气存储和供给系统中 的传感器、阀门等零件还依赖进口，直接 导致氢气存储与供给系统成本过高。
1.4 燃料电池车示例
燃料电池大客车
Fuel Cell Bus of Daimler-Chrysler
面临问题：
（1）造价高 （2）氢气的储存、制备和运输 （3）加氢站等基础设施建设
1.3 燃料电池汽车发展现状
在众多的新能源汽车中，燃料电池汽车因其具有零排放、 效率高、燃料来源多元化、能源可再生等优势而被认为 是未来汽车工业可持续发展重要方向，是解决全球能源 问题和气候变化的理想方案。
国际燃料电池汽车现已进入技术与市场示范阶段。
研制的“超越”系列、“上海牌”、“帕萨特”、 “奔腾”、“志翔”等燃料电池汽车经受住了大规模、 高温、大强度示范考核，成功服务于2008北京奥运会 和2010年上海世博会。
1.3.3 国内外技术状态对比分析
燃料电池整车集成技术
1、燃料电池汽车车型开发平台
国外已经由基于传统车辆平台改造形成燃料电池车模式 走向为燃料电池汽车打造全新整车平台阶段，如本田汽 车公司Clarity，丰田汽车公司FCHV，戴姆勒奔驰公司FCell和通用公司Chevrolet Equinox。
在国内，以上汽股份、上海大众、一汽、长安、奇瑞等 公司为代表开发的燃料电池轿车均基于传统内燃机车辆 进行改制，尚未掌握燃料电池汽车专用车身开发、底盘 开发、底盘动力学主动控制等关键技术，与国外存在较 大差距。
燃料电池整车集成技术
燃料电池整车集成技术
2、车辆动力性能 主要受限于燃料电池功率输出水平和整车集成及轻
技术与市场示范阶段。产品成本控制与配 套基础设施建设成为制约燃料电池汽车商
业化推广主要因素。
1.3.2 国内燃料电池汽车发展现状
在国家“十五”“863”计划电动汽车关键技术 重大科技专项和“十一五”节能与新能源汽车 重大项目支持下，我国燃料电池汽车技术研发 取得重要进展，基本掌握了整车、动力系统与 关键零部件的核心技术；建立了具有自主知识 产权的燃料电池汽车动力系统技术平台；形成 了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC变换器、 驱动电机、储氢与供氢系统等关键零部件配套 研发体系，具有百量级燃料电池汽车动力系统 平台与整车生产能力。