任务1 燃料电池汽车技术与结构原理 课件讲解.pptx

任务1燃料电池汽车技术与结构原理;燃料电池汽车作为零排放、零油耗被越来越多的汽车厂商所青睐。你作为一名新能源汽车专业的人员，你的主管让你为客户做一个关于燃料电池汽车的报告，你能胜任此项任务吗？;1.熟悉燃料电池的类型；

2.掌握PEM燃料电池的结构与工作原理；

3.掌握燃料电池汽车的结构与工作原理。;;1.燃料电池的介绍及类型;（2）燃料电池的优点

燃料电池产生电能，并且由于氢和氧提供电能给燃料电池，所以燃料电池本身不会产生任何碳排放，排放的只有水和热量。

燃料电池的能量也比一般内燃机更高，由内燃机提供动力的车辆效率只有15%~20%，而燃料电池车的效率能达到40%以上。

此外，如果利用燃料电池作为汽车，其运动部件非常少，稳定性更强。;（3）燃料电池应用于汽车存在的问题

虽然目前很多汽车制造商开始设计和研发燃料电池汽车，并致力于提高燃料电池系统的设计，但是没有一款由燃料电池提供动力的汽车能够大规模生产。原因包括有成本高、缺少加燃料的基础设施，安全保障、汽车续航里程不足，以及不能够经久耐用和冷起动问题都影响和制约了燃料电池汽车的发展。;2.PEM燃料电池

质子交换膜燃料电池发电过程不涉及氢氧燃烧，能量转换率高，发电时不产生污染，发电单元模块化，可靠性高，组装和维修都很方便，工作时也没有噪声。所以，质子交换膜燃料电池是一种清洁、高效的绿色环保电源。在燃料电池内部，质子交换膜为质子的迁移和输送提供通道，使得质子经过膜从阳极到达阴极，与外电路的电子转移构成回路，向外界提供电流。因此，质子交换膜的性能对燃料电池的性能起着非常重要的作用，其性能的好坏，直接影响电池的使用寿命。;（1）工作原理

在原理上，质子交换膜燃料电池相当于电解水的“逆”装置。其单电池由阳极、阴极和含催化剂涂层的质子交换膜构成，阳极为氢燃料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所，两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子交换膜作为电解质。工作时，相当于一个直流电源，其阳极即电源负极，阴极为电源正极，;（2）燃料电池堆

单个燃料电池本身没有多少用途??因为它产生的电动势小于1V。运用在汽车上的燃料电池通常是把数百个燃料电池组合在一起做成一个燃料电池堆。;（3）甲醇燃料电池

由于采用氢作为燃料电池燃料时，存储氢需要使用高压气缸的成本和安全性均不是很理想，因此另一种改进的PEM燃料电池方法是用液态甲醇替代氢气。;制造甲醇最常用的方法是用天燃气合成甲醇，甲醇的化学式是CH3OH。它比气态氢的能量密度更高，因为常温下它以液态形式存在，无需使用压缩机或其他高压设备。;3.PEM燃料电池汽车

燃料电池汽车是指以氢气或甲醇等为燃料，通过化学反应产生电流，依靠电动机驱动的汽车，其基本驱动原理如图所示。;（1）增湿器

增湿器位于燃料电池系统盒内，在通往电池堆阴极的空气管道里面。

PEM燃料电池的水管理系统非常重要，水太多会妨碍氧气与正极接触，水太少会让电解质变干，降低其电导性。燃料电池内水的多少及其位置对确定燃料电池的启动温度有多低也很重要，因为水在燃料电池内会结冰阻碍电池的启动。增湿器的作用是平衡，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。;（2）燃料电池冷却系统

正常工作过程中燃料电池会产生热量。余热会导致聚合物电解质膜损坏，所以必须用液体冷却系统把余热从燃料电池堆中带走。;（3）空气泵

在所有行驶条件下，必须以适当压力和流速给燃料电池堆送风使电池堆正常工作。车载空气泵把大气压缩后输送给燃料电池的正极就能达成此功效。;（4）二次电池

混合动力汽车设计能提高带传统传动机构汽车的效率，因为制动及其他正常运行过程中损失的能量存储起来以后可以供高压电池或超级电容器使用。在燃料电池汽车中设计二次电池，可以提高汽车的驾驶性能。因为电存储设备能够立即提供能量给驱动电机，并且克服了燃料电池部分的加速滞后情况。;（5）燃料电池驱动电机

用于燃料电池汽车的驱动电机与目前混合动力汽车内的驱动电机非常相似，普通驱动电机以交流同步设计为基础，有时也用直流无刷电机。交流电机不使用换向器或者电刷，取而代之的是三相定子和永磁转子。用逆变器产生电机需要的三相高压交流电。虽然电机本身结构简单，单丝起动和控制系统却相对复杂。;（6）驱动桥

除氢燃料外，燃料电池汽车的高效纯节能还体现在电传动技术上。燃料电池汽车使用的驱动电机，只要简单地减小它们的最终传动，然后用一个差速器把动力输送到主动轮。无须换挡，完全取消了如液力变矩器、离合器等机构。也不用倒车档，只需要把反向供电给驱动电机即可以实现。

用于燃料电池汽车的驱动桥非常简单，几乎没有运动件，这使它极其耐用、安静及稳定。;（7）电源控制单元（PCU）

燃料电池汽车的传动机构由电源控制单元（PCU）控制，它控制燃料电池的输出功率，并让电在各种不同部件之间流动