《氢燃料电池电动汽车关键技术研究.》.pdf

448 氢燃料电池电动汽车关键技术研究 张炳力* 徐德胜 方运舟 (合肥工业大学机汽学院汽车教研室) 摘 要：燃料电池电动汽车的主动力源是燃料电池、辅助动力源为超级电容，用电动机来驱动汽 车行驶。其燃料是氢气、排放物为水，可以避开石油紧缺和环境污染的双重危机，因此有着广阔的应 用前景。本文在对燃料电池混合动力汽车动力系统结构、工作原理分析的基础上，对其关键技术进行 了分析和研究，为燃料电池混合动力汽车开发提供参考。 关键词： 燃料电池； 超级电容；电动汽车；关键技术 Abstract：Fuel cell electric vehice (FCEV)is driven by electric motor using fuel cell as main power source and ultracapacitor as assistant power. Its fuel is hydrogen, emissions to water, could avoid oil shortages and environmental pollution double crisis, so FCEV have long term potential for future. In this paper, the fuel cell hybrid vehicle power system configuration, Principle Based on the analysis of its key technologies for the analysis and research, to provide the fuel cell hybrid vehicle development reference. Keyword: fuel cell; ultracapacitor; electric vehicle；key technology 1、 引言 汽车作为人类的重要交通工具，为人类的进步做出了巨大的贡献。然而由于传统汽车对石油的需 求和排放污染等问题，所带来的能源压力和生态问题日益严峻。因此全球各国都积极研发新型节能环 保汽车。燃料电池汽车具有节能、无污染等优点，成为未来新能源汽车的发展主流之一。燃料电池混 合动力汽车还可以有效的对制动能量进行回收，其中超级电容作为辅助动力源可以在车辆加速或爬坡 时提供功率输出。从而有效的提高电动汽车的动力性、经济性、安全性以及延长燃料电池的使用寿命。 本文在对燃料电池混合动力汽车动力系统结构、原理分析的基础上，对其关键技术进行了分析和研究。 2、 燃料电池混合动力汽车动力系统结构和工作原理 2.1 燃料电池系统 燃料电池[1][2]是一种将氢和氧的化学能通过电极化学反应直接转化为电能的装置。反应物质(氢气 和氧气)在电化学反应过程中不断地被消耗来产生电能，从而通过电机驱动汽车行驶。其基本结构主 要由阳极、阴极、电解质和外围电路组成。其阳极为氢电极，阴极为氧电极，两电极间是电解质。图 1为质子交换膜燃料电池的工作原理。 基金资助：国家“863”节能与新能源汽车重大专项2006AA11A109 2006AA11A115资助 449 图 1 质子交换膜燃料电池的工作原理 2.2、 超级电容 超级电容[6]是一种电化学装置，它能提供比电解电容器更高的比能量，比电池更高的比功率和更 长的寿命。其充放电过程高度可逆，可进行高效率（85%～98%）的快速（秒级）充放电。超级电容比 功率较高，寿命长，可以循环充放电 10 万次以上，且具有较大的放电深度。以超级电容作为辅助功 率型动力源，能够利用其快速充放电能力提供快速的功率响应，提高加速能力和爬坡性能，并有效回 收制动能