第7章 燃料电池电动汽车 新能源汽车技术
新能源汽车技术-第2版-第2章-电动汽车的基本结构和工作原理可修改全文
2.1. 2 纯电动汽车的结构
除了车身、 底盘等传统内燃机汽车上具备的组成部分, 纯电动汽车还包括由电驱动系统、 蓄电池系统及电控系统组成的 “ 三 大电” 系统和由电制动、 电转向、 电空调组成的 “ 三小电” 系统。 其中, 由驱动电机和控制系统组成的电驱动系统是 纯电动汽车的动力核心, 也是区别于 传统内燃机汽车的最大不同点, 如图 2-3 所示。 (1) ) 电源 蓄电源为电动汽车的驱动电机提供电能。 目前纯电动汽车使用的动力蓄 电池包括磷酸铁锂蓄电池、 锰酸锂蓄电 池、 三元锂离子蓄电池等。 (2) ) 驱动电机 驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能, 通过传动装置或者 直接驱动车轮和工作装置。 (3) ) 电控系统 电动汽车的各个组成部分都需要由控制单元进行管理和控制, 包括 了整车控制器、 蓄电池管理系统及电机控 制器等, 相互之间通过 CAN 总线或其他方式进行 通信,实现整车的驱动行驶。
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2. 按照动力混合程度分类 混合动力电动汽车按照传统内燃机和电动机动力的混合程度不同, 可分为微度混合型 ( 电动机峰值功率和发动机的额定功 率比不大于 5%)、 轻度混合型 ( 电动机峰值功率和发动机 的额定功率比为 5% ~ 15%)、 中度混合型 ( 电动机峰值功 率和发动机的额定功率比为 15% ~ 40%) 和深度混合型 ( 电动机峰值功率和发动机的额定功率比大于 40%)。 (1)微度混合动力电动汽车 微度混合动力电动汽车也称为起—停混合动力电动汽 车。在微度混合动力电动汽车中, 电动机 仅作为内燃机的起动机或发电机使用, 不为汽车行驶 提供持续动力, 通常是在传统内燃机的起动机上加装传动带驱动起 动机。 如图 2-10 所示, 该 电机为发电/ 起动一体化电动机, 用来控制发动机的起动和停止, 从而取消发动机的怠 速, 降 低了油耗和排放。 一般微度混合技术可以节省油耗 4. 5%。
新能源汽车核心技术考点
新能源汽车技术考点第1章 绪论1、 新能源汽车定义：新能源汽车系指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆动力控制和驱动方面先进技术，形成技术原理先进、具备新技术、新构造汽车。
2、 发展新能源汽车必要性：石油短缺、环境污染、气候变暖。
3、 新能源汽车技术路线：（1）拟定“纯电驱动”技术转型战略；（2）坚持“三纵三横”研发布局。
补充：1、新能源汽车涉及纯电动汽车、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、其他新能源汽车等。
第2章 电动汽车用动力电池1、化学电池：运用物质化学反映发电。
2、化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。
3、额定电压：指电池在原则规定条件下工作时达到电压。
（镍镉电池和镍氢电池额定电压为1.2V，锂离子电池额定电压为3.6V，铅酸电池额定电压为2V。
）4、深度放电：如果电压低于放电终结电压后电池继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电。
5、荷电状态：是电池在一定放电倍率下，剩余电量与相似条件下额定容量比值。
反映电池容量变化。
6、比功率：单位质量电池所能输出功率称为比功率，也称质量比功率。
7、比能量：也称为质量比能量，是指电池单位质量所能输出电能,单位是W.h/kg。
8、自放电率：指电池在存储期间容量下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失速度。
9、放电速率：普通用电池在放电时时间或放电电流与额定电流比例来表达。
10、电动汽车对动力电池规定重要有：（1）比能量高（2）比功率大（3）充放电效率高（4）相对稳定性好（5）使用成本低（6）安全性好11、蓄电池常规充电办法：恒流充电法、分段电流充电法、恒压充电法、恒压限流充电法等。
12、镍氢电池特点：（1）比功率高（2）循环次数多（3）无污染（4）耐过充过放（5）无记忆效应（6）使用温度范畴宽（7）安全可靠13、锂离子电池特点：长处：（1）工作电压高（2）比能量高（3）循环寿命长（4）自放电率低（5）无记忆性（6）对环境无污染（7）可以制导致任意形状缺陷：（1） 成本高（2） 必要有特殊保护电路，以防止过充14、当前，车用燃料电池急需解决如下核心问题：(1) 提高车用燃料电池单位质量(或体积)、电流密度及功率，提高车辆所必须迅速起动和动力响应能力；(2) 必要开发质量轻、体积更小、能储存更多氢能车载氢储存器，以便更有效地运用燃料能量，提高续驶里程和载质量；(3) 必要解决好氢气安全问题，在一定条件下，氢气比汽油具备更大危险性，因此无论采用什么储存方式，储存器及其安全办法都必要满足使用规定；(4) 电池组件必要采用积木化设计，开发有效制造工艺，并进行高效自动化生产，从而减少材料和制造费用；(5) 发展构造紧凑及性能可靠质子互换膜燃料电池同步开发应用其他燃料，像甲烷、柴油等驱动质子互换膜燃料电池，这将会拓宽质子互换膜燃料电池应用范畴。
新能源汽车技术与产品推广计划
新能源汽车技术与产品推广计划第1章新能源汽车技术概述 (3)1.1 新能源汽车的发展背景 (3)1.2 新能源汽车的技术类型 (3)1.3 国内外新能源汽车产业现状 (3)第2章新能源汽车关键技术 (4)2.1 电池技术 (4)2.1.1 正负极材料 (4)2.1.2 电解液 (4)2.1.3 隔膜 (4)2.1.4 电池管理系统（BMS） (4)2.2 驱动电机技术 (4)2.2.1 交流异步电机 (5)2.2.2 永磁同步电机 (5)2.2.3 开关磁阻电机 (5)2.3 电控技术 (5)2.3.1 电机控制器 (5)2.3.2 车辆控制系统 (5)2.4 充电设施与技术 (5)2.4.1 传导式充电 (5)2.4.2 无线充电 (6)2.4.3 换电站 (6)第3章新能源汽车产品分类 (6)3.1 纯电动汽车 (6)3.2 插电式混合动力汽车 (6)3.3 燃料电池汽车 (6)3.4 非道路新能源汽车 (7)第4章新能源汽车政策环境分析 (7)4.1 国家政策支持 (7)4.1.1 财政补贴政策 (7)4.1.2 税收优惠政策 (7)4.1.3 产业扶持政策 (7)4.1.4 研发支持政策 (7)4.2 地方政策 (8)4.2.1 地方财政补贴 (8)4.2.2 限行限号政策 (8)4.2.3 基础设施建设 (8)4.2.4 产业链招商政策 (8)4.3 政策对新能源汽车产业的影响 (8)4.3.1 促进产业规模扩大 (8)4.3.2 推动技术创新 (8)4.3.3 优化产业布局 (8)4.3.4 提升产业链水平 (8)4.3.5 增强国际竞争力 (8)第5章新能源汽车市场前景预测 (9)5.1 市场规模及增长趋势 (9)5.2 市场竞争格局 (9)5.3 消费者需求分析 (9)第6章新能源汽车产品推广策略 (9)6.1 产品定位与目标市场 (9)6.1.1 产品定位 (9)6.1.2 目标市场 (10)6.2 品牌建设与宣传推广 (10)6.2.1 品牌建设 (10)6.2.2 宣传推广 (10)6.3 销售渠道与网络布局 (10)6.3.1 销售渠道 (10)6.3.2 网络布局 (10)第7章新能源汽车产业链分析 (11)7.1 产业链结构及特点 (11)7.2 产业链上游：关键零部件供应商 (11)7.3 产业链中游：整车制造企业 (11)7.4 产业链下游：销售与服务环节 (11)第8章新能源汽车技术创新与发展趋势 (11)8.1 电池技术发展趋势 (11)8.2 驱动电机技术发展趋势 (12)8.3 智能网联技术在新能汽车中的应用 (12)8.4 新能源汽车产业未来发展方向 (12)第9章新能源汽车推广过程中的挑战与应对策略 (13)9.1 技术瓶颈与解决方案 (13)9.1.1 电池技术提升：加大研发力度，提高电池能量密度，降低成本，延长续航里程。
新能源电动汽车技术
电动汽车的使用及注意事项：
电动汽车的合理使用方法：
（1）正确掌握充电时间：（2）保护好充电器（3）定期深放电（4）避免充 电时插头发热（5）严禁存放时亏电（6）避免大电流放电（7）电动汽车的正 确清洗
电动汽车的维护和保养注意事项：
维护保养安全 • 坚持“以人为本，安全第一”的原则，确保人身安全与系统安全。电动汽
• 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。
关键零部件的维护和保养
• 1.动力电池系统的检查： • 2.驱动电机的检查： • 3.其他高压系统的检查： • 4.电气线束的检查： • 5.动力转向系统的检查： • 6.制动系统检查
气体燃料汽车一般有两种，一种为普通汽车改装的双燃料汽车， 另一种是专用气体燃料汽车。其中双燃料汽车保留汽油、柴油的供油 系统，外加一套供气系统，技术较为成熟；专用气体燃料汽车可以充 分发挥天然气理化性能特点，价格低，污染少，是最清洁的汽车。
操作人员上岗不得佩戴金属饰物，如手表、戒指等，工作服衣袋内不得有金属物件。 操作人员不得把与工作无关的工具带入工作场地，必须使用的金属工具，手持部分应 作绝缘处理。
每次通高压电源之前，操作人员应检查各高压电器周边有无杂物，并通知无关人 员远离上述部件，合闸时要有高声提示。
汽车专业毕业论文
汽车专业毕业论文题目：新能源汽车技术的发展趋势及其市场应用一、引言随着环保意识的日益提高，新能源汽车技术作为减少环境污染和降低能源依赖的重要手段，越来越受到全球的关注。
作为汽车工业的新兴领域，新能源汽车具有巨大的发展潜力，将在未来的汽车市场中占据主导地位。
本文将对新能源汽车技术的发展趋势及其市场应用进行深入探究。
二、新能源汽车技术的发展趋势1、电动汽车：电动汽车是新能源汽车的主要类型之一，其技术发展已经相对成熟。
为提高续航里程和充能效率，电池技术和充电设施的发展将是未来的主要研究方向。
2、燃料电池汽车：燃料电池汽车是新能源汽车技术的另一重要方向。
尽管其商业化程度还不如电动汽车，但燃料电池汽车具有续航里程长、加氢时间短等优势，更符合未来可持续交通的需求。
3、智能网联汽车：随着人工智能和通信技术的发展，智能网联汽车将成为新能源汽车技术的又一重要方向。
通过与互联网、物联网的连接，智能网联汽车可以实现车辆间的信息共享和协同控制，大大提高行车安全性和效率。
三、新能源汽车技术的市场应用1、个人用车市场：随着新能源汽车技术的不断成熟，其将在个人用车市场得到广泛应用。
电动汽车、燃料电池汽车和智能网联汽车将逐渐取代传统燃油车，成为人们日常出行的主要选择。
2、公共交通领域：公共交通领域是新能源汽车技术的重要应用场景。
通过发展电动公交、电动出租车等，可以有效降低城市交通的碳排放，提高公共交通的绿色环保性能。
3、物流运输行业：随着电商和物流行业的快速发展，新能源汽车将在物流运输行业中得到广泛应用。
电动货车、燃料电池货车等将逐渐取代传统燃油货车，成为物流行业的主要运输工具。
四、结论新能源汽车技术是未来汽车工业的发展趋势，其将在个人用车市场、公共交通领域和物流运输行业中得到广泛应用。
为推动新能源汽车技术的进一步发展，政府、企业和学术界需要共同努力，加大研发投入，完善相关政策法规，培养专业人才，以提高新能源汽车的竞争力和市场接受度。
《新能源汽车技术(第2版)》项目七 燃料电池电动汽车技术
任务7.1 认识燃料电池
7.1.2 燃料电池的结构和工作原理
燃料电池主要由阴极、阳极、电解质和 外部电路组成。
燃料电池的工作原理与普通电化学电池 类似，燃料( 氢气)在阳极氧化，氧化剂( 氧 气)在阴极还原，电子从阳极通过负载流向 阴极构成电流回路，如图所示。
燃料电池的工作原理
燃料电池的工作原理
任务7.1 认识燃料电池
质子交换膜是质子交换膜燃料电池最重要的部件，其性能好坏直接影响电池 的性能和寿命。 质子交换膜不仅是一种将阳极的燃料与阴极的氧化剂隔开的隔 膜材料，还是电解质和电极活性物质( 催化剂)的基底，即兼具隔膜和电解质的 作用；另外，它还是一种选择透过性膜，只允许氢离子通过。
任务7.1 认识燃料电池
7.1.3 燃料电池的分类
任务7.1 认识燃料电池
7.1.1 燃料电池的性能指标
功率密度：燃料电池单位活性面积的功率。 寿命：燃料电池在一个规定的运行条件下，从首次启动到其电压降至 低于规定的最低可接受电压时的时间间隔。 效率：设备输出的有用能量流和输入能量流的比，与能源利用率密切 相关，是燃料电池的重要指标。
燃料电池的电流强度不与电极面积成正比，这与燃料电池的类型和 设计等因素有关。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
达成目标
知识目标
（1）掌握燃料电池的结构 及工作原理。 （2）熟悉燃料电池的分类 和特点。 （3）掌握燃料电池电动汽 车的结构及工作原理。 （4）熟悉燃料电池电动汽 车的分类和特点。 （5）掌握燃料电池电动汽 车的关键技术。
技能目标
（1）能够分析燃料电池 的工作原理和特点。 （2）能够分析燃料电池 电动汽车的工作原理和特 点。 （3）能够分析燃料电池 电动汽车的性能。
思政目标
新能源汽车技术概论 第七章 燃料电池电动汽车
本章课程结束
3）需要配备辅助电池系统
燃料电池可以持续发电，但不能充电和回收再生制动的反馈能量。通常在燃料电池汽 车上须增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和在燃料电池汽车减速时接受再生 制动时的能量。
燃料电池电动汽车基本机构
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽 车的所有功率负荷都由燃料电池承担。其主要缺点有： 燃料电池的功率大，成本昂贵。
（1）当输入直流电压在一定范围内变化时，能输出负载要求的变化范围的 直流电压。
（2）输出负载要求的直流电流（范围）：能够输出足够的直流负载电流， 并且能够允许在足够宽的负载变化范围的情况下设备能正常运行。
（3）变换器是能量传递部件，因此需要转换效率高，以便提高能源的利用 率；
（4）为了降低对燃料电池的输出电压要求，变换器应具有升压功能； （5）由于燃料电池输出的不稳定，需要变换器闭环运行进行稳压，为了给 驱动器稳定的输入，需要变换器有较好的动态调节能力；
燃料电池发动机系统
驱动电机 DC/DC变换器的基本功能：
（1）直流电机驱动系统采用换向器和电刷，保证了励磁磁动势与电枢磁动 势的严格正交，易于控制。但直流电机结构复杂，其高速性能和可靠性受换 向器和电刷的影响较大。 （2）交流电机坚固耐用、结构简单、技术成熟、免维护、成本低，尤其适 合恶劣的工作环境。其缺点在于损耗大、效率低、功率因数低，进而导致控 制器容量增加，成本上升。
功率跟随模式 开关模式。
五、 典型的氢燃料电池汽车
图7-14 2017款本田FCX Clarity燃料电池车
Honda FCX Clarity主要动力部件的整车布置图
Honda FCX Clarity动力系统结构主要由动力控制单元 （Power Control Unit），燃料储气罐（Hydrogen Storage Tank），驱动 电机（Electric Motor），燃料电池堆（Fuel Cell Stack ），高功率的锂
1新能源汽车的主要类型和技术有哪些
1新能源汽车的主要类型和技术有哪些新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车、氢动力汽车、气动力汽车、甲醇汽车、飞轮储能汽车和超级电容汽车。
新能源汽车是指采用先进技术原理、新技术、新结构，以非常规车用燃料为动力源，集成了汽车动力控制和驱动先进技术的汽车1.混合动力电动汽车。
混合动力是指那些使用传统燃料，并配备电机和发动机以改善低速动力输出和油耗的车辆。
根据燃料种类的不同，可以分为汽油混合动力和柴油混合动力。
2.纯电动汽车。
顾名思义，纯电动汽车主要靠电力驱动。
大多数车辆都是由电动机直接驱动的，有些电动机安装在发动机舱内，有些直接用车轮作为四个电动机的转子。
难点在于储能技术3.燃料电池汽车。
燃料电池汽车是指使用氢、甲醇等的汽车。
作为燃料，通过化学反应产生电流并由马达驱动。
电池的能量通过氢和氧的化学作用直接转化为电能，而不是通过燃烧。
燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，所以燃料电池汽车是无污染汽车;4.氢动力汽车。
氢动力汽车是真正的零排放汽车，排放的是纯水。
它具有无污染、零排放、储量丰富等优点。
因此，氢动力汽车是传统汽车最理想的替代品。
5.燃气汽车。
燃气成分单一，纯度高，与空气混合均匀，燃烧完全，一氧化碳和微粒排放低，发动机低温起动和运行性能好。
其缺点是运输性能比液体燃料差，发动机容积效率低，点火延迟时间长，动力性能降低。
6.甲醇汽车。
使用甲醇代替石油燃料的汽车;7.飞轮储能车。
飞轮的惯性储能用于储存发动机未满载时的剩余能量和车辆下坡增长减速时的能量，回馈给发电机发电，再驱动或加速飞轮转动。
作为混合动力汽车中的辅助，它具有提高能量利用效率、重量轻、储能高、能量进出响应快、维护量少、使用寿命长等优点，但缺点是成本高、汽车转向会受到飞轮陀螺效应的影响。
8.超级电容车。
超级电容器是基于双电层原理的电容器。
在超级电容器两个极板上的电荷产生的电场的作用下，在电解质和电极的界面上形成相反的电荷，以平衡电解质内部的电场。
中职教育-《新能源汽车技术》第二版课件：第7章 电动汽车传动系统.ppt
2、轮毂电动机种类和结构
图7-6所示为通用开发的为150t重型货 车设计的高速内转子轮毂电动机。内转子式 则采用高速内转子电动机，配备固定传动比 的行星减速器，又称轮边减速器，为获得较 高的功率密度，电动机的转速可高达 10000r/min。内转子式轮毂电动机在功率 密度方面比低速外转子式更具竞争力。电动 机的最高转速主要受线圈损失、摩擦损失以 及变速机构的承受能力等因素的限制，所选 用的行星齿轮变速机构的传动比一般为 10∶1，而车轮的转速范围则降为 0～1000 r／min。
3、轮毂电动机的优点
2、可实现多种复杂的驱动方式
由于轮毂电动机具备单个车轮独立驱动的特性，因此无论是前驱、后驱还 是四驱形式，它都可以比较容易实现，全时四驱在轮毂电动机驱动的车辆上实 现起来非常容易。同时轮毂电动机可以通过左右车轮的不同转速甚至反转实现 类似履带式车辆的差动转向，大大减小车辆的转弯半径，在特殊情况下几乎可 以实现原地转向（不过此时对车辆转向机构和轮胎的磨损较大），对于特种车 辆很有价值。
第四节
活塞连杆组故障诊断与修复
AMT在新能源汽车上的应用
1、电动客车AMT变速器
部分混合动力客车是在不改变原车机械变速器主体结构的基础上，通过加 装AMT电控单元控制装置取代原机械变速器由人工操作完成的离合器切换、 选挡和换挡动作，实现变速器内部换挡过程的自动化。国内AMT自动变速系 统技术具有自主知识产权，经过10多年的研究开发已基本成熟，在大客车上应 用将会越来越广泛，能够有效地改善车辆的制动效能和制动时的方向稳定性， 减轻了车辆制动器的工作负荷，从而降低制动器故障率，延长制动器配件的使 用寿命，从而提高了公交营运的经济效益。另外城市混合动力客车行驶速度低， 其中的超载、起步、加速、减速和停车非常频繁，平均每天踩离合器的次数在 2000～3000次之间，驾驶人劳动强度大，AMT的使用会大大减轻驾驶人的工 作强度。
《新能源汽车技术》——06 燃料电池电动汽车
1
燃料电池电动汽车概述
2 燃料电池电动汽车的结构与原理
3 燃料电池电动汽车关键技术
4 燃料电池电动汽车实例及性能分析
17
第三节 燃料电池电动汽车关键技术
燃 燃料电池系统 料 电 车载储氢系统 池 车载蓄电系统 电 动 电动机及其控制技术 汽 整车布置 车 关 整车热管理 键 整车与动力系统的参数选择与优化设计 技 术 多能源动力系统的能量管理策略
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4.3 奔驰B级F-CELL燃料电池车
梅赛德斯-奔驰首款量产燃料电池 车首批200辆小规模量产的B 级燃料电 池车，在2011年年初起逐渐交付欧洲和 美国的客户。B级燃料电池车的核心技 术是新一代燃料电池驱动系统，这种燃 料电池尺寸紧凑、动力强劲、使用安全， 且完全适用于日常使用。燃料电池能够 在行车过程中产生电力，而产生的唯一 排放物质是水，实现了绝对的零排放零 污染。
车载蓄电 系统 3
车载蓄电系统包括铅酸蓄电 池、镍-氢电池、锂离子电池 等蓄电池及超级电容、飞轮电 池等。
19
燃料电池系 统 4
驱动电动机是燃料电池电动 汽车的心脏，正向大功率、高 转速、高效率和小型化方向发 展。
车载储氢系 统 5
然料电池电动汽车在整车布 置上有以下关键问题： 燃料电池及电动机的相关
02 并联式燃料电池电动汽车
并联式燃料电池电动汽车动力系统由燃料电池和蓄电池共同向电动 机提供电力。并联式燃料电池电动汽车可分为大燃料电池型电动汽车 和小燃料电池型电动汽车，分类依据为燃料电池与蓄电池能量大小配 置不同。
5
1.1 燃料电直接燃料电池电动汽车
直接燃料电池电动汽车的燃料主要是纯氢，也可以用甲醇等作为燃 料。直接燃料电池电动汽车的燃料排放无污染，被认为是最理想的 汽车，但存在氢的制取和存储困难等特点。
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（3）各种结构件有足够的强度和可靠性。 （4）FCEV除排放达到零污染的要求外, 动力性能要求基本达到或接近
内燃机汽车的动力性能的水平, 性能稳定可靠。
（5）各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可能地
减小, 以符合FCEV的装车要求。
（6）燃料充添方便、迅速, 燃料电池能够方便地进行电极和催化剂的
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7.2.2 辅助动力源
•在FCEV上燃料电池发动机是主要电源，另外还配备有辅助动力源。根据
FCEV的设计方案不同，其所采用的辅助动力源也有所不同， 可以用蓄电 池组、飞轮储能器或超大容量电容器等共同组成双电源系统。在具有双电 源系统的FCEV上，驱动电动机的电源可以出现以下驱动模式。
新能源汽车技术
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7.1 概述
7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
• FCEV按主要燃料种类可分为
（1）以纯氢气为燃料的FCEV； （2）经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV。
•FCEV按“多电源”的配置不同，可分为
（1）纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV； （2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV； （3）燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV； （4）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC&CHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY
7.2.1 燃料电池发动机
１驱动轮 ２驱动系统 ３驱动电动机 ４ＤＣ／ＡＣ逆变 器 ５辅助电源装置 ６燃料电池发动机 ７空气压缩机 8 氢气储存罐 ９氢气供应系统辅 助装置 １０中央控制器 11 ＤＣ／ＤＣ 变换器
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•（1）当输入直流电压在一定范围内变化时，能输出负载要
求的变化范围的直流电压，例如，输入电压最低时也能达到 最高输出电压，输入电压最高时也能达到最低输出电压等。
（1）增加了超级电容，整个系统的质量将可能增
加；
（2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难
度也随之增大。
•总的来说，如果能够对系统进行很好的匹配和优化，
这种结构带来的汽车的良好的性能具有很大的吸引力。
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
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7.2.1 燃料电池发动机
•1.以氢为燃料的燃料电池发动机系统
•图7.5是以氢为燃料的燃料电池发动机系统，图7.6
是以氢气为燃料的FCEV的总布置基本结构模型。
•（1）氢气供应、管理和回收系统。 •（2）氧气供应和管理系统。 •（3）水循环系统。 •（4）电力管理系统。
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7.2.1 燃料电池发动机
在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证PEMFC
组的正常工作，除以PEMFC组为核心外，还装有氢 气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系统、反应 生成物的处理系统、冷却系统和电能转换系统等。 只有这些辅助系统匹配恰当和正常运转，才能保证 燃料电池发动机正常运转。
（1）在FCEV起动时，由辅助动力源提供电能带动燃料电池发动机起动，
或带动车辆起步。
（2）车辆行驶时，由燃料电池发动机提供驱动所需全部电能，剩余的
电能储存到辅助动力源装置中。
（3）在加速和爬坡时，若燃料电池发动机提供的电能还不足以满足
FCEV驱动功率要求，则由辅助动力源提供额外的电能。
（4）贮存制动时反馈的电能，以及向车辆的各种电子、电器设备提供
•FCEV采用的辅助电源（蓄电池和超级电容器）在充电和放电
时，也是以直流电的形式流动，但电流的方向是可逆性流动。
•FCEV上的各种电源的电压和电流受工况变化的影响呈不稳定
状态。
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7.2.3 DC/DC变换器
2．DC/DC变换器的基本功能
（3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
3．燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV
• 这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是
把蓄电池换成超级电容。相对于蓄电池，超级电容充 放电效率高，能量损失小，比蓄电池功率密度大，在 回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿命长，但 是超级电容的能量密度较小。随着超级电容技术的不 断进步，这种结构将成为一种新的重要研究方向。
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第7章 燃料电池电动汽车
主讲：郑竹安
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第7章 燃料电池电动汽车
7.1 概述
7.2 燃料电池电动汽车的基本结构
7.3 燃料电池电动汽车传动系统参数设计
•在三种混合驱动中，FC+B+C组合被认为能够最大限度满足整
车的起动、加速、制动的动力和效率需求，但成本最高，结 构和控制也最为复杂。目前燃料电池电动汽车动力系统的一 般结构是FC+B组合。这是因为它具有以下特点：
（1）燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，而且
在车辆起动、爬坡和加速等峰值功率需求时，动力电池提供 峰值功率；
7.1.2 燃料电池电动汽车的特点
2.燃料电池电动汽车的主要缺点
（1）燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高,燃
料电池发动机的制造成本居高不下，使用成本过高， 燃料电池汽车还有相当的距离。
（2）辅助设备复杂，且质量和体积较大
（3）起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高。
采用氢气为燃料的FCEV起动时间一般需要3分多钟， 而采用甲醇或者汽油重整技术的FCEV则长达10多分钟， 比起内燃机汽车起动的时间长得多，影响其机动性能。
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7.1.5 燃料电池电动汽车主要技术指标
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7.2 燃料电池电动汽车的基本结构
目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃
料电池驱动系统，有并联式和串联式两种。
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7.2.1 燃料电池发动机
１氢气储存罐 ２氢气压力调节 仪表 ３热交换器 ４氢气循环泵 ５冷凝器及气水 分离器 ６水箱 ７水泵 ８空气压缩机 ９加湿器及去离 子过滤装置 １０燃料电池组 １１ 电源开关 １２ ＤＣ／Ｄ Ｃ变换器 １３ ＤＣ／ＡＣ 逆变器 １４ 驱动电动 机
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
优点：
（1）由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组，系 统对燃料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的 降低，从而大大地降低了整车成本； （2）燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工 作时燃料电池的效率较高；
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动 （FC+B+C）的FCEV
•燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车
的动力系统结构也为串联式混合动力结构。在该动力 系统结构中，燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱 动电动机提供能量，驱动电动机将电能转化成机械能 传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱 动电动机变成发电动机，蓄电池和超级电容将储存回 馈的能量。
的FCEV。
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
1．纯燃料电池驱动的FCEV
•纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽
车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
•优点：
（1）系统结构简单，便于实现系统控制和整体布置； （2）系统部件少，有利于整车的轻量化； （3）较少的部件使得整体的能量传递效率高，从而提高整
车的燃料经济性。
•缺点：
（1）燃料电池功率大、成本高； （2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要
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7.1.3 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求
（1）燃料电池的比能量不低于150～200Wh /kg, 比功率不低于300～
400 W/kg。
（2）可以在- 20 ℃的条件下起动和工作, 有可靠的安全性和密封性,
求；
（3）不能进行制动能量回收。
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7.1.1 燃料电池电动汽车的类型
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV