电动汽车技术_2.pptx

燃料电池电化学反应原理 负极：H2 + 2OH- → 2H2O + 2e正极：1/2O2 + H2O + 2e- → 2OH电池反应：H2 + 1/2O2== H2O
燃料电池与蓄电池相比有以下优缺点：
• （1）洁净、安全。排放基本达到零，属于“超低污染”。 • （2）节能、转换效率高。（3）多燃料系统。 • （4）运行功率高。（5）无振动和噪声且寿命长。 • （6）结构简单、运行平稳。（7）燃料种类单一。 • （8）要求高质量的密封。（9）价格高。
燃料电池的分类：
离子膜氢氧燃料电池：用阳离子交换膜作电解质的酸性燃料电池,现代采用全 氟磺酸膜。电池放电时,在氧电极处生成水，通过灯芯将水吸出。这种电池在 常温下工作、结构紧凑、重量轻,但离子交换膜内阻较大,放电电流密度小。 培根型燃料电池：属碱性电池。氢、氧电极都是双层多孔镍电极(内外层孔径 不同)，加铂作催化剂。电解质为80%～85%的苛性钾溶液，室温下是固体，在 电池工作温度(204～260°C)下为液体。这种电池能量利用率较高，但自耗电 大，起动和停机需较长的时间（起动需24小时，停机17小时）。
2.电源：
• 电源为电动汽车的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化成机 械能。
• 目前制约电动汽车快速发展的关键因素是动力蓄电池技术。应用最广泛 的电源是铅酸蓄电池，但其能量低，充电速度慢，寿命短等缺点逐渐被新 型蓄电池所代替。正在发展的电源有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料 电池等。
燃料电池：
• 电动汽车是以电池为动力源，全部或部分由电机驱动，集中了机、电、 化等各学科领域的高新科技，是汽车、电力拖动、功率电子、自动化控制、 化学能源、计算机、新能源、新材料等工程技术中最新成果的集成产物。
• 发展电动汽车的关键技术包括整车技术、电池技术、驱动电机及其控制 技术、整车控制技术、电动车充电技术和燃料电池技术。
燃料电池的工作原理：
• 燃料电池更类似于汽油或柴油发动机，它的燃料（主要是氢气） 氧化剂（纯氧气或空气）不是存储在电池内部，而是在电池外的储 存罐中，当电池发电时，需连续不断的向电池内部输送燃料和氧化 剂，并排出反应产物水。
• 确切的说，燃料电池是一个氢氧发电装置，它最大的特点是反应 过程不涉及燃烧，能量转换效率高达80%以上，并无污染物产生。
电动汽车工作过程：
• 根据从制动踏板和加速踏板输入的信号，电子控制器发出相应的控制指 令来控制功率转换器功率装置的通断，功率转换器的功能是调节电机和电源 之间的功率流。当电动汽车制动时，再生制动的动能被电源吸收，此时功率 流的方向是反向。能量管理系统和电控系统一起控制再生制动及其能量的回 收，能量管理系统和充电机一同控制充电并监测电源的使用情况。辅助动力 供给系统供给电动汽车辅助系统不同等级的电压并提供必要的动力，他主要 给动力转向、空调、制动及其他辅助装置提供动力。
驱动电机基本类型
• 目前电动汽车用电动机主要有直流电动机（DCM）、开关磁阻 电动机（SRM）、感应电动机（IM）、永磁无刷电动机（PMBLM） 4类。
• 按照目前技术状态和车辆驱动原理，电动汽车分为混合动力电 动汽车（HEV）、纯电动汽车（PEV）和燃料电池电动汽车(FCEV) 三种类型。
电动汽车
纯电动汽车 混合动力电动汽车 燃料电池电动汽车
插电式混合动力电动汽车 非插电式混合动力电动汽车
电动汽车的基本结构：
• 电子驱动系统由电子控制器、功率转换器、电机、机械传动装置和 驱动车轮组成；能源子系统由主电源、能量管理系统和充电系统构成； 辅助控制子系统具有动力转向、温度控制和辅助动力供给等功能。
燃料电池的分类：
石棉膜燃料电池：也属碱性电池。氢电极由多孔镍片加铂、钯催化剂制成， 氧电极是多孔银极片，两电极夹有含35%苛性钾溶液的石棉膜，再以有槽镍 片紧压在两极板上作为集流器,构成气室,封装成单体电池。放电时在氢电极 一边生成水,可以用循环氢的办法排出,亦可用静态排水法。这种电池的起动 时间仅15分钟，并可瞬时停机。
（10）需要配备辅助电电动机的作用是将电源的电能转化成机械能，通过传动装置或直 接驱动车轮工作的装置。
• 由于蓄电池提供的是直流电源，因此直流电动机最早被电动汽车所应 用。但直流电动机由于存在换向火花，功率小，效率低，维修保养工作 量大的缺点，逐渐被交流感应电动机、永磁电动机或开关磁阻电动机所 取代。
• 单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车上的，它必须和燃料供 给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统及能使上述各系统 协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。
燃料电池的结构：
• 燃料电池系统主要由燃料电池组、辅助装置和关键设备组成。其 中辅助装置和关键设备主要包括：燃料和燃料存储器（包括碳氢化合 物转化的重整器）、氧化剂和氧化剂存储器、供给管道系统和调节系 统（包括气体输送泵、热交换器、气体分离和净化装置）、水和热管 理系统。
动机逆变器、各种传感器（加速踏板位置传感器、制动踏板开关、 转向盘转角传感器等）、机械传动装置（变速器和差速器）和车 轮等组成。
3）工作原理：
• 电力驱动控制系统以驾驶人的操作（主要是以加速踏板位置的操作）为 输入，经过驱动系统电子控制器的变换后，输出转矩给定值提供给电动机逆 变器，电动机逆变器控制驱动电动机的输出转矩，从而使电动汽车以驾驶人 预期的状态行驶。当电子控制器同时收到制动和加速信号，则以制动信号优 先。其中，最关键的是电动机逆变器，电动机逆变器的主要功能是调节动力 电动机和动力电池之间的电流频率和幅值，使其达到匹配，将动力电池的直 流电逆变成交流电提供给驱动电动机，将电能转换成机械能，电动机输出的 转矩经传动系统驱动车轮，使电动汽车行驶。
电动汽车主要部件：
• 1.电力驱动系统： • 1）作用： • 电力驱动系统是电动汽车的心脏部分，也是区别于内燃机汽车
的最大不同点。其主要任务是在驾驶员的控制下，高效的将蓄电 池的能量转化成为车轮的动能，或者制动时将车轮的动能反馈到 蓄电池中。
2）组成： • 纯电动汽车驱动系统主要由中央电子控制器、驱动电动机、电