新能源汽车技术-燃料电池汽车.pptxVIP

燃料电池汽车 任务一燃料电池汽车的特点123任务二燃料电池燃料电池汽车的结与原理项目六 燃料电池汽车4典型燃料电池汽车任务三任务四 燃料电池汽车的特点1.1 燃料电池汽车的优点1.2 燃料电池汽车的主要缺点 效率高：能量转化效率90%以上，实际效率60%续驶里程长：接近于传统燃油汽车绿色环保：生成物只有水过载能力强：过载能力可达额定功率的200%或更大1.1 燃料电池汽车的优点低噪音：燃料电池为静态能量转换装置设计方便灵活：按照X-By-Wire的思路进行汽车设计 缺点1.2 燃料电池汽车的缺点成本和使用成本相对较高辅助设备复杂起动时间长、有振动 燃料电池PART 022.1 氢元素2.2 燃料电池类型022.3 质子交换膜燃料电池 2.1 氢元素氢地球上最丰富的元素之一，不能以其自然形式存在，在很多化合物中也能找到氢。图1 氢的来源 1kg氢的能量是等质量汽油能量的3倍，是等质量的锂电池的100倍优质燃料2.1 氢元素图2 典型燃料电池外观燃料电池装置 2.2 燃料电池类型质子交换膜燃料电池Proton Exchange Membrane,PEM磷酸燃料电池Phosphoric Acid Fuel Cell,PAFC熔融碳酸盐燃料电池Molten Carbonate Fuel Cell MCFC固体氧化物燃料电池Solid Oxide Fuel Cell,SOFC碱性燃料电池alkaline fuel cell,AFC电解质磺酸聚合物磷酸锂、钾碳酸盐稳态钇氧化锆氢氧化钾燃料、氧化剂氢气、氧气或空气天然气、沼气、过氧化氢、空气天然气、沼气、煤气、过氧化氢、空气天然气、沼气、煤气、过氧化氢、空气氢气、氧气工作温度（℃）80～100180～210593～704649～1815室温～80电化学效率306060～70功率输出1kw200kw2～10mw100kw300w～5kw应用汽车、移动电源固定电源工业、公共电源固定电源航空航天动力及饮用水 2.3 质子交换膜燃料电池（PEM）发电单元模块化4312特点组装和维修方便工作时也没有噪声质子交换膜起着关键作用 2.3 质子交换膜燃料电池（PEM）质子交换膜燃料电池相当于电解水的“逆”装置图3 质子交换膜燃料电池工作原理示意图 2.3 质子交换膜燃料电池（PEM）车辆上的燃料电池是把数百个燃料电池组合在一起形成一个燃料电池堆。图4 燃料电池堆电池堆的产电能力由电极的表面积决定，增加电池数量或者增大电池的表面积都能提高输出功率。 2.3 质子交换膜燃料电池（PEM）改进的PEM燃料电池方法是用液态甲醇替代氢气。图5 甲醇燃料电池液态甲醇比气态氢的能量密度更高，添加过程将更加简单。甲醇有腐蚀性，要单独处理和存储；需要大量的催化剂，导致其成本升高 燃料电池汽车的结构与工作原理PART 03033.1 燃料电池汽车的驱动原理3.2 燃料电池汽车的结构 3.1 燃料电池汽车的驱动原理图6 燃料电池汽车驱动原理图 3.2 燃料电池汽车的结构图7 本田燃料电池汽车动力系统结构示意图 增湿器：作用是通过让正在阴极蒸发的水分循环给燃料电池提供充足的水分。13.2 燃料电池汽车的结构燃料电池冷却系统：余热会导致聚合物电解质膜损坏，须用液体冷却系统把余热从燃料电池堆中带走。2空气泵：车载空气泵把大气压缩后输送给燃料电池的正极。3 3.2 燃料电池汽车的结构二次电池：能够存储汽车制动回收的能量，并能提供能量给驱动电机，从而克服燃料电池部分的加速滞后情况。常见的二次电池有镍氢高压电池组、超级电容器等。4图8 镍氢高压电池组 驱动电机：以交流同步设计为基础，有时也用直流无刷电机。53.2 燃料电池汽车的结构驱动桥：结构简单，几乎没有运动件，结构稳定耐用，运转平稳无噪声。6电源控制单元（PCU）：逆变器，将直流电转变成三相交流电给汽车驱动电机供电；整流稳压器，将发电机产生的三相交流电转变为直流电给电池充电。7图8 电源控制系统组成 典型燃料电池汽车PART 03044.1 本田FCX4.2 丰田Mirai 4.1 本田FCX图9 本田FCX燃料电池汽车主要零部件 主要组成部件4.1 本田FCX动力控制单元（PCU）集成电动机-变速器装配超级电容散热器燃料电池系统外箱高压储氢罐后车架结构、后悬架、组合仪表 4.1 本田FCX图10 本田FCX燃料电池汽车仪表 1运行模式起步和加速：燃料电池堆和超级电容同时供给电能，超级电容在极短的时间内辅助燃料电池达到最优的性能。4.1 本田FCX234轻微加速和巡航： 输出只由燃料电池提供，负责给电动机提供必需的电能，而超级电容不对外输出电能。减速：能量被回收存储在超级电容里，超级电容能回收在制动时产生的能量，有效地提高能源效率。停车：怠速停车，自动怠速停车系