燃料電池汽車組成結(jié)構(gòu)認知

學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知學習情境4燃料電池汽車認知學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知學習導航1情境導入2學習目的3理論知識4實踐技能5學習小結(jié)目前，全球能源緊缺和環(huán)境污染問題日益嚴重，氫能和燃料電池是將來主要發(fā)展方向和趨勢，燃料電池汽車也被覺得是將來新能源汽車的終極選擇。你了解燃料電池汽車的構(gòu)成構(gòu)造嗎？情境導入學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知學習目的1.能經(jīng)過查閱有關(guān)維修技術(shù)資料等方式獲取車輛信息。2.能論述燃料電池汽車的定義及類型。3.能論述不同構(gòu)造的燃料電池汽車的工作原理。4.能論述燃料電池汽車的優(yōu)缺陷。5.能認知經(jīng)典燃料電池汽車的構(gòu)造構(gòu)成。學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知理論知識4.2.1燃料電池汽車的定義4.2.2燃料電池汽車的分類4.2.3燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造與工作原理4.2.4燃料電池汽車的優(yōu)缺陷4.2.5韓國當代燃料電池汽車簡介學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知理論知識4.2.1燃料電池汽車的定義燃料電池汽車(FuelCellElectricVehicle，F(xiàn)CEV)是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經(jīng)重整所得到的高含氫重整氣。與一般的電動汽車比較,其動力方面的不同在于燃料電池汽車用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車所用的電力來自電網(wǎng)充電的蓄電池。所以,燃料電池汽車的關(guān)鍵是燃料電池。燃料電池是一種能夠連續(xù)的經(jīng)過發(fā)生在陽極和陰極的氧化還原反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換裝置。燃料電池與常規(guī)電池的區(qū)別在于，它工作時需要連續(xù)不斷地向電池內(nèi)輸入燃料和氧化劑，只要連續(xù)供給，燃料電池就會不斷提供電能。質(zhì)子互換膜燃料電池因為其工作溫度低、開啟快、比功率高等優(yōu)點，非常適合應用于交通和固定式電源領(lǐng)域，逐漸成為現(xiàn)階段國內(nèi)外主流應用技術(shù)。學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知理論知識4.2.2燃料電池汽車的分類燃料電池汽車的構(gòu)造形式按照不同的分類措施有多種。（1）按照燃料電池系統(tǒng)氫燃料的起源不同，F(xiàn)CEV可分為兩種：以純氫氣為燃料的FCEV；經(jīng)過重整產(chǎn)生氫為燃料的FCEV。（2）按照驅(qū)動形式，F(xiàn)CEV又可分為兩種：純?nèi)剂想姵仳?qū)動（PFC）的FCEV；混合驅(qū)動的FCEV?；旌向?qū)動的FCEV按輔助動力源又分為如下三種：燃料電池與動力電池混合驅(qū)動（FC+B）的FCEV；燃料電池與超級電容混合驅(qū)動（FC+C)的FCEV；燃料電池與動力電池和超級電容混合驅(qū)動（FC+B+C）的FCEV。學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知理論知識4.2.3燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造與工作原理1.純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-1純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV理論知識4.2.3燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造與工作原理2.“燃料電池+動力電池”混合驅(qū)動的FCEV學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-2“燃料電池+動力電池”混合驅(qū)動的FCEV理論知識4.2.3燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造與工作原理3.“燃料電池+超級電容”混合驅(qū)動的FCEV學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-3“燃料電池+超級電容”混合驅(qū)動的FCEV理論知識4.2.3燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造與工作原理4.“燃料電池+動力電池+超級電容”混合驅(qū)動的FCEV學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-4“燃料電池+動力電池+超級電容”混合驅(qū)動的FCEV理論知識4.2.4燃料電池汽車的優(yōu)缺陷學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知1.優(yōu)點與老式汽車、純電動汽車技術(shù)相比，燃料電池汽車具有如下優(yōu)點。（2）能量轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)省能源。燃料電池的能量轉(zhuǎn)換效率極高。燃料電池沒有活塞或渦輪等機械部件及中間環(huán)節(jié)，不經(jīng)歷熱機過程，不受熱力循環(huán)（卡諾循環(huán)）限制，故能量轉(zhuǎn)換效率高，燃料電池的化學能轉(zhuǎn)換效率在理論上可達100%，實際效率已達60%～80%，是一般內(nèi)燃機熱效率的2～3倍(汽油機和柴油機汽車整車效率分別為16%-18%和22%～24%)。所以，從節(jié)省能源的角度來看，燃料電池汽車明顯優(yōu)于使用內(nèi)燃機的一般汽車。（1）零排放或近似零排放，綠色環(huán)境保護。燃料電池汽車在本質(zhì)上是一種零排放汽車，燃料電池沒有燃燒過程，若以純氫作燃料，經(jīng)過電化學的措施，將氫和氧結(jié)合，生成物是清潔的水；采用其他富氫有機化合物用車載重整器制氫作為燃料電池的燃料，生成物除水之外還可能有少許的C02，但其排放量比內(nèi)燃機要少得多，且沒有其他污染排放（如氧化氮、氧化硫、碳氫化物或微粒）問題，接近零排放。與老式汽車相比既降低了機油泄漏帶來的水污染，又降低了溫室氣體的排放。理論知識4.2.4燃料電池汽車的優(yōu)缺陷學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（4）續(xù)駛里程長，性能優(yōu)于其他電池的電動汽車。采用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為能量源，克服了純電動汽車續(xù)駛里程短的缺陷，其長途行駛能力及動力性已經(jīng)接近于老式汽車。燃料電池汽車能夠車載發(fā)電，只要帶上足夠的燃料，它能夠把我們送到任何想去的地方。燃料電池汽車在成本和整體性能上（尤其是行程和補充燃料時間上）明顯優(yōu)于其他電池的電動汽車。（3）燃料多樣化，優(yōu)化了能源消耗構(gòu)造。燃料電池所使用的氫燃料起源廣泛，自然界中，氫能大量存儲在水中，可采用水分解制氫，也能夠從可再生能源取得，可取自天然氣、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料起源的多樣化有利于能源供給安全和利用既有的交通基礎(chǔ)設(shè)施（如加油站等）。燃料電池不依賴石油燃料，多種可再生能源能夠轉(zhuǎn)化為氫能加以有效利用，降低了對石油資源的依賴，優(yōu)化了交通能源的構(gòu)成。理論知識4.2.4燃料電池汽車的優(yōu)缺陷學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（6）運營平穩(wěn)、低噪聲。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，除了空氣壓縮機和冷卻系統(tǒng)以外無其他運動部件，所以與內(nèi)燃機汽車相比，擺脫了馬達的轟鳴，運營過程中噪聲和振動都較小。（5）過載能力強。燃料電池除了在較寬的工作范周內(nèi)具有較高的工作效率外，其短時過載能力可達額定功率的200%或更大，更適合于汽車的加速、爬坡等工況．燃料電池的短時過載能力可達200%的額定功率。理論知識4.2.5韓國當代燃料電池汽車簡介學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知當代NEXO與上一代ix35FCEV技術(shù)性能對比國內(nèi)燃料電池汽車技術(shù)水平與國際先進車型存在較大差距，日本豐田、本田和韓國當代為代表的汽車制造商已經(jīng)開始量產(chǎn)燃料電池汽車，例如當代NEXO、豐田Mirai以及本田Clarity燃料電池汽車均已量產(chǎn)上市，而飛馳、寶馬和奧迪等汽車產(chǎn)商也推出了量產(chǎn)技術(shù)。NEXO是當代汽車第二代商業(yè)化銷售的燃料電池汽車，經(jīng)過對發(fā)動機艙蓋下的電機、驅(qū)動單元和燃料電池堆進行優(yōu)化和高度集成，不但讓系統(tǒng)體積和質(zhì)量都有所下降，還把系統(tǒng)效率大幅度提升到了60%，輸出功率也從95kW提升到了112kW，提升了車輛的續(xù)航里程和加速能力。當代NEXO與上一代ix35FCEV技術(shù)性能對例如表4-2-1所示。表4-2-1當代NEXO與ix35FCEV技術(shù)參數(shù)理論知識4.2.5韓國當代燃料電池汽車簡介學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知NEXO采用3個相同的儲氫罐設(shè)計，儲氫系統(tǒng)的儲氫能力稍有提升，同步布局愈加靈活以便，既能夠與電池等系統(tǒng)配合為后備箱騰出更大的空間，設(shè)計更規(guī)整的內(nèi)部形狀，又能大幅度降低整個系統(tǒng)的制造難度，圖4-2-25所示為三個氫罐在車輛上的總布置圖。圖4-2-25當代NEXO三個氫罐位置實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-26豐田Mirai氫燃料電池汽車實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知豐田在2023年末推出了第一代燃料電池汽車Mirai，至今合計銷售了1.1萬輛，是全球銷售燃料電池汽車最多的車型。下面以豐田第一代氫燃料電池汽車Mirai為例，闡明燃料電池汽車主要構(gòu)造部件。學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知1．車輛準備準備豐田Mirai氫燃料電池汽車1輛，如圖4-2-26所示。圖4-2-27豐田Mirai氫燃料電池汽車主要組件實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知2．實踐操作

（1）認知豐田Mirai氫燃料電池汽車主要組件學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（2）豐田Mirai氫燃料電池汽車工作原理圖4-2-28豐田Mirai氫燃料電池汽車工作原理圖4-2-29豐田Mirai氫燃料電池汽車儲氫罐及燃料電池位置實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（3）儲氫罐學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-30豐田Mirai氫燃料電池汽車儲氫罐實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（4）燃料電池（燃料電池堆）學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-31豐田Mirai燃料電池外觀實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（5）儲能電池（可充電電池）學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-32豐田Mirai儲能電池實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（6）升壓變壓器學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-33豐田Mirai升壓變壓器實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（7）電動機學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-34豐田Mirai電動機實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（8）加氫口學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-35豐田Mirai加氫口實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（9）電源插口學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知圖4-2-36豐田Mirai電源插口實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知3．豐田兩代Mirai對比分析學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知（a）豐田第二代Mirai外觀（b）豐田第二代Mirai燃料電池系統(tǒng)圖4-2-37豐田第二代Mirai燃料電池汽車實踐技能4.2.6豐田Mirai燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知學習單元4.2燃料電池汽車構(gòu)成構(gòu)造認知表4-2-2豐田兩代Mirai技術(shù)參數(shù)對比

學習小結(jié)燃料電池汽車(FuelCellElectricVehicle,FCEV)是一種用車載燃料電池裝置產(chǎn)生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經(jīng)重整所得到的高含氫重整氣