汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)-第四章-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)課件

汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)本科生專(zhuān)業(yè)必修課課程教學(xué)大綱及教學(xué)安排目錄第一章緒論第二章純電動(dòng)汽車(chē)第三章混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)第四章

燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)第五章電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)第六章電動(dòng)汽車(chē)的車(chē)載能量源系統(tǒng)第七章電動(dòng)車(chē)輛的電動(dòng)化輔助系統(tǒng)第八章電動(dòng)汽車(chē)的基礎(chǔ)設(shè)施汽車(chē)電驅(qū)動(dòng)技術(shù)第四章燃料電池電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的概念燃料電池概念：是一種把燃料氧化的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的“發(fā)電裝置”。燃料電池電動(dòng)汽車(chē)：是電動(dòng)汽車(chē)的一種基本類(lèi)型，用于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛的電能主要來(lái)自“燃料電池”，整車(chē)的燃料補(bǔ)給不同于動(dòng)力電池電動(dòng)汽車(chē)的充電方式(化學(xué)反應(yīng)過(guò)程)，而采用機(jī)械式充電方式(燃料的裝填和加注，物理過(guò)程)。概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)

工作效率高。內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的效率為11％左右，而以氫氣為燃料的燃料電池汽車(chē)效率可達(dá)到50％~70％左右，甲醇重整產(chǎn)生氫氣的燃料電池汽車(chē)效率可達(dá)到30％左右?？梢?jiàn)燃料電池汽車(chē)的效率高于內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)。

節(jié)能、環(huán)保。燃料電池汽車(chē)使用能源主要是氫氣，排放的主要物質(zhì)是水，對(duì)于環(huán)境問(wèn)題日益突出的地球來(lái)說(shuō)，燃料電池汽車(chē)是內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的理想替代。

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和運(yùn)行平穩(wěn)。由于燃料電池汽車(chē)能量轉(zhuǎn)換不涉及燃燒和熱機(jī)做功，因此所需零件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，振動(dòng)和噪聲小。PNGVFreedomCAR長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，氫燃料汽車(chē)是長(zhǎng)途旅行的理想交通工具，混合動(dòng)力汽車(chē)適于中距離的駕駛，而純電動(dòng)汽車(chē)最好用于短途通勤。燃料電池汽車(chē)的續(xù)駛里程已經(jīng)可超過(guò)500英里。概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視中國(guó)科技部”十五“863電動(dòng)汽車(chē)重大專(zhuān)項(xiàng)項(xiàng)目超越三號(hào)-S3000超越三號(hào)-MPV超越三號(hào)-東方之子BK6110FCHEV型樣車(chē)BF6120FCHEV型樣車(chē)概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視中國(guó)科技部”十一五“863節(jié)能與新能源汽車(chē)重大項(xiàng)目

概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、動(dòng)力蓄電池、超級(jí)電容驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)傳動(dòng)系總成、發(fā)動(dòng)機(jī)新材料、新器件、共性技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)技術(shù)各

類(lèi)

整

車(chē)

產(chǎn)

品

檢測(cè)試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)政策法規(guī)示范運(yùn)營(yíng)產(chǎn)業(yè)融資知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)信息整車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)集成技術(shù)整車(chē)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)關(guān)鍵零部件技術(shù)共性基礎(chǔ)技術(shù)公共支撐平臺(tái)建設(shè)代用燃料汽車(chē)研發(fā)及新型燃料應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)“節(jié)能與新能源汽車(chē)”重大項(xiàng)目總體布局燃料電池汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)混合動(dòng)力汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)得到各國(guó)重視開(kāi)展燃料電池電堆、發(fā)動(dòng)機(jī)及其關(guān)鍵材料核心技術(shù)研究。把握世界新能源汽車(chē)發(fā)展動(dòng)向，對(duì)其他類(lèi)型的新能源汽車(chē)技術(shù)加大研究力度。

節(jié)能與新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃以純電驅(qū)動(dòng)為新能源汽車(chē)發(fā)展和汽車(chē)工業(yè)轉(zhuǎn)型的主要戰(zhàn)略取向，當(dāng)前重點(diǎn)推進(jìn)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化，推廣普及非插電式混合動(dòng)力汽車(chē)、節(jié)能內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)，提升我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)整體技術(shù)水平。

概述-燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的缺點(diǎn)造價(jià)高。目前在燃料電池汽車(chē)上廣泛使用的質(zhì)子膜燃料電池需要貴金屬Pt作為電催化劑，但是Pt的價(jià)格昂貴、資源匱乏，使得質(zhì)子交換膜燃料電池的成本居高不下，限制了其大規(guī)模運(yùn)用。氫氣的儲(chǔ)存、制備和運(yùn)輸。地球上的氫氣資源豐富，但是如何獲取且安全的安裝到汽車(chē)上是燃料電池汽車(chē)所面臨的一個(gè)難題。加氫站等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。目前制約燃料電池汽車(chē)商業(yè)化的難題之一就是加氫站和基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。教學(xué)提綱

燃料電池系統(tǒng)的組成和工作原理

典型的燃料電池汽車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)

燃料電池汽車(chē)的系統(tǒng)組成和工作原理

燃料電池汽車(chē)的示范運(yùn)行和關(guān)鍵技術(shù)燃料電池的定義和工作原理燃料電池是一種把燃料氧化的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能的“發(fā)電裝置”，是電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生器。燃料電池的反應(yīng)機(jī)理是將燃料中的化學(xué)能不經(jīng)燃燒而直接轉(zhuǎn)化為電能。氫氧燃料電池實(shí)際上就是一個(gè)電解水的逆過(guò)程，通過(guò)氫氧的化學(xué)反應(yīng)生成水并釋放電能。氫氣和氧氣分別是燃料電池在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中的燃料和氧化劑。

燃料電池參與反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)，如氫和氧，是由燃料電池外部的單獨(dú)供氣系統(tǒng)供給的，只要保證物質(zhì)供應(yīng)的連續(xù)性，就可以保證能量輸出的連續(xù)性。從這個(gè)意義上來(lái)講，燃料電池本身是一個(gè)開(kāi)放的發(fā)電裝置。

燃料電池的定義和工作原理燃料電池的類(lèi)別燃料電池種類(lèi)：

高溫≥750℃

直接式燃料電池

中溫200～750℃

低溫≤200℃

間接式燃料電池

再生式燃料電池

汽車(chē)用燃料電池的要求：常溫下工作；電流密度高；免維護(hù)性好；耐振性與耐沖擊性好；能夠從低負(fù)荷到高負(fù)荷進(jìn)行高效率運(yùn)轉(zhuǎn)；可以放置在冰點(diǎn)以下環(huán)境中。

燃料電池的類(lèi)別陽(yáng)極反應(yīng)：陰極反應(yīng)：燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜

質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜電堆優(yōu)點(diǎn)：環(huán)境友好;效率較高，達(dá)60％~80％;對(duì)燃料適應(yīng)性強(qiáng)，既可用純氫，也可用轉(zhuǎn)化燃料，氧化劑可用空氣;工作溫度低;比功率與比能量高;可變負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。技術(shù)難關(guān)：

質(zhì)子交換膜：杜邦的Nafion、日本的Asahi

電極催化劑：鉑金

雙極板：無(wú)孔石墨板

燃料電池的組裝

反應(yīng)氣體的供給系統(tǒng)

水、熱管理系統(tǒng)燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜燃料電池特點(diǎn)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的組成

增壓式質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)

增壓式質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池的類(lèi)別-質(zhì)子交換膜燃料電池系統(tǒng)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)

常壓式質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)

常壓式質(zhì)子交換膜燃料電池燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)

增壓與常壓式質(zhì)子交換膜燃料電池比較燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)水熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)內(nèi)增濕燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)外增濕燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)86kW燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)90kW燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)理論電池電壓實(shí)際電池電壓活化極化損失歐姆極化損失濃差極化損失輸出電流輸出電壓燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)-工作特性

燃料電池電堆的效率

燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的效率燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)-工作特性輸出電流效率燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)-工作特性

啟動(dòng)特性

綜合性能燃料電池發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)-工作特性教學(xué)提綱

燃料電池系統(tǒng)的組成和工作原理

典型的燃料電池汽車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)

燃料電池汽車(chē)的系統(tǒng)組成和工作原理

燃料電池汽車(chē)的示范運(yùn)行和關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)現(xiàn)代TUCSONFECV現(xiàn)代TUCSONFECV燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)整備質(zhì)量：1765kg續(xù)駛里程：300kg，油箱：350bar氣灌(3.5kg）燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)VWHyMotionTourAnFECV燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)VWHyMotionBoraFECVFCE:75kW/255Nm,0-100kph12.6s,350km/液氫(-2530C)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellBus燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellBus燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellBus燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellBus燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellCar燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)ToyotaFuelCellCar燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)HondaFCXFuelCellCar燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)HondaFCXFuelCellCar燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)HondaFCXFuelCellCar燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)DaimlerChryslerF-Cell燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)DaimlerChryslerF-Cell燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)DaimlerChryslerF-Cell燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)DaimlerChryslerCitaro燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)梅塞德斯奔馳Citaro燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)12mMercedes-BenzCitaro:續(xù)駛里程：200km(125miles)載客量：70；FCE:>200kW壓縮氫車(chē)頂布置：350bar(5,000psi)最高車(chē)速：80km/h(50mph).電機(jī)＋AT后置.三個(gè)上車(chē)門(mén)（無(wú)臺(tái)階）超低地板設(shè)計(jì)DaimlerChryslerCitaro燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)燃料電池汽車(chē)的整車(chē)技術(shù)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)傳統(tǒng)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)控制相對(duì)容易

動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能差無(wú)法吸收制動(dòng)回饋能量電機(jī)控制器須有較寬的電壓范圍燃料電池功率過(guò)高設(shè)計(jì)

能量型燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較好高的系統(tǒng)電壓有利于蓄電池實(shí)現(xiàn)制動(dòng)回饋能量吸收

對(duì)于穩(wěn)態(tài)負(fù)載效率較低

功率型燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能較好效率最優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)回饋能量吸收

系統(tǒng)控制復(fù)雜對(duì)燃料電池要求較高DC/DC須要支持雙向變換電機(jī)控制器須有較寬的電壓范圍

燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理

工作特性互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)效率優(yōu)化；

實(shí)現(xiàn)再生能量回收燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理

燃料電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)模式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理

加速助力模式

輔助電池充電模式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理

再生制動(dòng)能量回收模式燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)工作原理燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

提高可靠性Ballard考核2000h/100000km

提高低溫啟動(dòng)性能燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

提高功率密度燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

降低成本燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

發(fā)展動(dòng)向燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)

燃料電池汽車(chē)DC/DC變換器

提高比功率，效率

雙向DC/DC

燃料電池汽車(chē)燃料制取技術(shù)

廉價(jià)氫氣制取技術(shù)

氫氣安全運(yùn)輸和加注技術(shù)

氫氣站建設(shè)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-整車(chē)技術(shù)

燃料電池汽車(chē)氫氣安全技術(shù)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-整車(chē)技術(shù)燃料電池汽車(chē)關(guān)鍵技術(shù)-整車(chē)技術(shù)

整車(chē)系統(tǒng)集成和控制技術(shù)教學(xué)提綱

燃料電池系統(tǒng)的組成和工作原理

典型的燃料電池汽車(chē)整車(chē)結(jié)構(gòu)

燃料電池汽車(chē)的系統(tǒng)組成和工作原理

燃料電池汽車(chē)的示范運(yùn)行和關(guān)鍵技術(shù)燃料電池示范運(yùn)行項(xiàng)目燃料電池示范運(yùn)行項(xiàng)目氫的制取技術(shù)

電解水制氫74~84%氫的制取技術(shù)氫的制取技術(shù)

電解水制氫

74~84%氫的制取技術(shù)

重整制氫高壓重整器氫的制取技術(shù)

化學(xué)反應(yīng)制氫

生物制氫

工業(yè)附屬產(chǎn)物NaBH4+2H2O→NaBO2+4H2氫的制取技術(shù)氫氣的車(chē)載存儲(chǔ)

氣態(tài)儲(chǔ)氫

液態(tài)儲(chǔ)氫氫氣的車(chē)載存儲(chǔ)存儲(chǔ)質(zhì)量比5~7.5%

金屬氫化物儲(chǔ)氫金屬氫化物儲(chǔ)氫的機(jī)理為:某些金屬或合金在一定條件下可與氫氣發(fā)生反應(yīng),生成金屬氫化物,生成的金屬氫化物在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?又能將所吸收的氫氣釋放出來(lái)。用這種方法儲(chǔ)氫的密度為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氫氣的100