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xxxx学院本科

本科毕业设计开题报告

题目燃料电池客车动力系统设计

学生姓名xx学号xxxxxxxxxxxxxxxx

所在学院机械工程学院

专业班级xxxxxxxxxx

指导教师xx

2015年4月15日

题目燃料电池客车动力系统设计

一、选题的目的及研究意义

随着世界环境污染和能源危机问题的目益凸显，内燃机汽车在经过百年发展后，虽然在安

全、节能、环保和舒适等方面取得了重大的进展，但其不得不面临石油资源日益枯竭的现状。面临

可持续发展，大气环保和地球温室效应的挑战，以及噪声方面的限制。低排放、无污染的清洁汽车

倍受各汽车生产大国的关注。纯电动、混合动力汽车应运而生。燃料电池汽车以其接近零排放、能

量转化效率相对较高、噪声小的等特点，成为了各大汽车公司研究的热点之一。开发燃料电池电动

汽车是解决当前能源短缺与环境污染问题的切实有效的技术途径之一。发展燃料电池有环保意义，

因为燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能

量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想

的车辆。

二、综述与本课题相关领域的研究现状、发展趋势、研究方法及应用领域等

研究现状：我国燃料电池汽车技术的研究起步较晚，但发展很快，取得了许多有益的成果及

技术，并得到了较好的应用。在欧洲，法国是电动汽车发展较快的国家。法国电动汽车电池能量管

理系统的主要功能为：电池寿命的记录、充电监测、行驶过程中的电池管理、辅助电池的维护、剩

余电量显示。在德国，西门子公司开发的电池管理系统，其充电控制可以使系统跟踪电池充电特性

曲线进行充电，提高充电效率，节约电能。电池管理系统对电池组的工作状态进行监控，检测电池

组的电量消耗和余量等，将有关信息反馈到仪表板的仪表和信号装置上。在北美影响最大的开发项

目有两个：一个是由美国能源部组织的国家燃料电池汽车研究计划；第二个是以巴拉德动力系统公

司的技术为依托，由戴姆勒克莱斯勒公司、福特汽车公司等跨国公司投资合作的燃料电池汽车项目。

福特汽车公司在1998年1月北美底特律国际汽车展上展出了P2000燃料电池概念车，使用了DBB

公司生产的燃料电池堆，时速可达144.8km/h。在2006年洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池为动

力的全新Explorer，行驶里程可以达到350英里，远远超过了以其它燃料电池为动力的车型。戴姆

勒克莱斯勒公司在FCEV领域一直是世界领先的制造商。公司旗下的戴姆勒奔驰公司从1990年开始

研究燃料电池技术，1994年戴姆勒奔驰公司与Ballard合作推出了第一辆FCEV车型NECAR1，NECAR1

采用MB190厢式车体，装载Ballard生产的50kW质子交换膜燃料电池，一次填充燃料续驶里程为

130km，最高车速90km/h.

发展趋势：近两年，我国燃料电池技术和国外的差距在不断加大。目前，发达国家燃料电池冷

启动技术进步很快，燃料电池汽车动力性能、续驶里程、使用寿命有了很大提升，而且，成本有了

大幅下降。2007年，一组燃料电池功率要达到80千瓦，需要采用80克铂金等贵金属，中外都是这

个水平。而现在，欧美日的用量下降到30克，在实验室还可进一步降低到10克，对贵金属的依赖

度大幅下降。国外一组燃料电池可循环使用3000～4000小时，而在中国，我们的燃料电池汽车仅

仅可以循环使用2000小时。

研究方法：（1）燃料电池可靠性，尽管取得了很大进步，但是燃料电池在可靠性或者降低电池

堆更换成本方面依然需要取得实质性突破和进展。（2）能量储存：燃料电池混合动力汽车上的电池

性能没有达到预期效果。电池性能必须加以改善和提高，有必要研究其他能源储存系统，如超级电

容器和飞轮等。（3）车辆部件，一些燃料电池有关的问题是由于支持部件引起的，这些支持部件需

要在可靠性方面做出改进和提高，以充分支持其在燃料电池汽车上的利用。（4）加注时间：目前，

每辆燃料电池公共汽车加注时间大约10-30分钟，远远超过柴油车