新能源汽车电子教案 第五章 燃料电池电动汽车
新能源汽车电子教案 第五章 燃料电池电动汽车
第五章燃料电池电动汽车学习目标1.掌握燃料电池的类型及特点，并了解其工作原理。
2.掌握燃料电池电动汽车的类型及结构。
3.了解燃料电池电动汽车的产业发展状况。
4.了解燃料电池电动汽车的典型车型。
第一节燃料电池电动汽车的类型与基本结构一、燃料电池类型及其性能分析燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置、燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。
1．质子交换膜燃料电池质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极（阳极、阴极）、质子交换膜和集流板组成。
2．碱性燃料电池碱性燃料电池的电解质为碱性的氢氧化钾（KOH），故称为碱性燃料电池。
3．磷酸燃料电池磷酸燃料电池是以磷酸为电解质，故称为磷酸燃料电池。
4．熔融碳酸盐燃料电池熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）通常采用含锂和钾的碳酸盐为电解质，阴极为镍的氧化物，阳极为镍合金，正常工作温度为650oC。
5．固体氧化物燃料电池固体氧化物燃料电池的电解质是固体氧化物，催化剂和电池的结构材料，也都是固体氧化物。
故称为固体氧化物燃料电池。
二、燃料电池电动汽车的类型与其结构燃料电池汽车定义：燃料电池电动汽车（FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。
1．燃料电池单独驱动FCEV该结构只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
图5-6纯燃料电池驱动的FCEV2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV该结构为一典型的串联式混合动力结构。
图5-7燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV3．燃料电池与超级电容联合驱动FCEV这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换成超级电容。
图5-8燃料电池与超级电容联合驱动4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系统结构也为串联式混合动力结构。
新能源汽车教案
一、教学目标1. 知识与技能目标- 学生了解新能源汽车的定义、分类和发展现状。
- 掌握新能源汽车的主要动力系统类型及其工作原理。
- 熟悉新能源汽车的关键技术和优势特点。
- 能够分析新能源汽车的市场前景和未来发展趋势。
2. 过程与方法目标- 通过课堂讲解、案例分析和小组讨论等方式，培养学生的自主学习能力和团队合作精神。
- 引导学生运用所学知识进行问题分析和解决，提高学生的思维能力和实践能力。
3. 情感态度与价值观目标- 激发学生对新能源汽车技术的兴趣和探索欲望，培养学生的科技创新意识。
- 增强学生对环境保护和可持续发展的责任感，树立正确的能源观和消费观。
二、教学重难点1. 教学重点- 新能源汽车的定义、分类和发展现状。
- 新能源汽车的主要动力系统类型及其工作原理。
- 新能源汽车的关键技术和优势特点。
2. 教学难点- 新能源汽车动力系统的工作原理理解。
- 新能源汽车市场前景和未来发展趋势的分析。
三、教学方法1. 讲授法- 讲解新能源汽车的基本概念、发展历程和关键技术等理论知识。
- 运用多媒体课件、图片、视瓶等教学资源，增强教学的直观性和趣味性。
2. 案例分析法- 选取典型的新能源汽车案例进行分析，引导学生深入思考新能源汽车的应用和发展。
- 通过案例分析，培养学生的问题解决能力和实践应用能力。
3. 小组讨论法- 将学生分成小组，围绕新能源汽车的相关问题进行讨论和交流。
- 培养学生的团队合作精神和表达能力。
4. 实践教学法- 安排学生参观新能源汽车展厅或相关企业，实地了解新能源汽车的实际应用情况。
- 增强学生对新能源汽车的感性认识和实践操作能力。
四、教学过程1. 导入（5 分钟）- 通过播放一段新能源汽车的宣传视瓶或展示一些新能源汽车的图片，引起学生的兴趣，导入本节课的主题——新能源汽车。
- 提问学生：你们对新能源汽车有哪些了解？或者你们在日常生活中有没有见过新能源汽车？激发学生的思考和讨论。
2. 新能源汽车的定义、分类和发展现状（20 分钟）- 教师讲解新能源汽车的定义，强调新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车。
新能源汽车-5-燃料电池电动汽车教学文案
二、燃料电池电动汽车的类型与其结构 燃料电池汽车定义：燃料电池电动汽车（FCEV）是利用氢气和空气中的氧在
催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生独驱动FCEV 优点： （1）结构简单，便于实现系统控制和整体布置； （2）系统部件少，有利于整车的轻量化； （3）较少的部件使得整体的能量传递效率高。 缺点： （1）燃料电池功率大、成本高； （2）对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求； （3）不能进行制动能量回收。
4．熔融碳酸盐燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）通常采用
含锂和钾的碳酸盐为电解质，阴极为镍 的氧化物，阳极为镍合金，正常工作温 度为650oC。在这样高的温度下，电池阴 阳极电化学反应都很快，不需要使用贵 金属作催化剂，通常以氧化镍为主。
5．固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池的电解质是固体氧化物，催化剂 和电池的结构材料，也都是固体氧化物。故称为固体 氧化物燃料电池。 燃料电池的结构材料，用Al2O3、Ca0.1Zr0.9O2固体氧化 物作为结构材料支撑管。固体氧化物燃料电池在燃烧 反应过程中的温度可达800～1000℃。可以直接使用甲 醇和烃类燃料。
首先将燃料电池应用于航空航天领域，此后燃料电池逐渐 向民用领域发展。
美国能源部组织的国家燃料电池汽车研究计划；
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。
20世纪30年代末，F.T.Bacon（培根）的AFC研究工作 方为燃料电池创立了声名，并在60年代早期第一个应 用于太空计划，其改进后被作为阿波罗登月计划的宇 宙飞船用电池。Bacon电池使燃料电池由实验走向实用， 具有里程碑意义。
二、燃料电池电动汽车的国外发展现状 国外的燃料电池技术发展比较早，20世纪六七十年代美国
《新能源汽车》教案
2.并联式混合动力汽车的结构原理
（3）氧化锰锂（LiMn2O4）
（4）多元材料
5.锂离子电池的负极材料
（1）石墨材料
（2）非石墨材料
四、铅酸电池
1.铅酸电池简介
2.铅酸电池的结构
（1）极板
（2）隔膜
（3）电解液
（4）电池壳、电池盖
3.铅酸电池的工作原理
（1）充放电电化学反应
（2）充电时的氧循环
4.铅酸电池的充放电特性
（1）放电特性
《
第
教学内容
课题一新能源汽车概述
教学任务
1. 了解燃油汽车面临的问题；
2. 掌握新能源汽车的定义；
3. 掌握新能源汽车的分类；
4. 了解新能源汽车的结构原理；
5. 熟悉新能源汽车的发展现状。
教学过程
课程导入
一、组织教学（2分钟）
整顿纪律、清点人数，稳定学生情绪。
二、导入新课（5分钟）
1.本课题的学习目的
5.交流异步电动机的特点
四、永磁电动机
1.永磁同步电动机
（1）结构与工作原理
（2）永磁同步电动机的特点
2.无刷直流电动机
（1）无刷直流电动机的引入
（2）无刷直流电动机结构
（3）无刷直流电动机的特点
五、开关磁阻电动机
1.开关磁阻电动机简介
2.开关磁阻电动机的结构
3.开关磁阻电动机的工作原理
4.开关磁阻电动机的特点
（2）发动机功率跟随式功率控制策略
（3）复合式功率控制策略
5.串联式混合动力汽车的特点
教学小结
本课题主要介绍了混合动力汽车的特点与分类、组成及功用；和串联式混合动力汽车的结构原理。
《新能源汽车概论》--教案教案电子教案完整版授课教案整本书教案电子讲义(最新)
实训任务
每节课后的实训项目
第
教学内容
项目三混合动力汽车
教学任务
1. 掌握混合动力汽车动力系统的结构与组成。
2. 了解混合动力汽车电力动力系统。
3. 了解混合动力汽车燃油动力系统。
4. 了解混合动力汽车动力系统布置形式。
5. 掌握不同动力系统布置形式的工作原理。
6. 熟悉不同类型混合动力汽车在不同工况下的能量流通过程。
（5）遮盖和阻隔相邻带电部件
8.电动汽车的常见疑问
（1）电动汽车的电池真的会燃烧/ 爆炸吗
（2）电动汽车是否有高压触电的危险
（3）电动汽车的辐射是否会危害人体健康
9.电动汽车常用绝缘工具及高压防护用品
（1）高压万用表
1）介绍
2）使用说明
3）使用注意事项
（2）动力蓄电池均衡测试仪
1）介绍
2）设备使用注意事项
9.纯电动汽车的优势及存在的问题
（1）纯电动汽车的优势
（2）纯电动汽车的不足
二、典型纯电动汽车实例
1.典型纯电动汽车介绍
（1）瑞麒M1 EV 纯电动汽车
（2）奇瑞的 S18D 增程电动汽车
（3）高尔夫blue motion
（4）英菲尼迪LE 概念车
（5）福特TRANSIT CONNECT 电动汽车
（6）特斯拉Model S 电动汽车
3. 掌握纯电动汽车的运行模式。
4.了解燃料电池电动汽车及其工作原理。
5.掌握燃料电池电动汽车的类型及结构。
教学过程
课程导入
一、组织教学（2分钟）
整顿纪律、清点人数，稳定学生情绪。
二、导入新课（5分钟）
1.本课题的学习目的
2.本课题学习及掌握的主要内容
“燃料电池电动汽车”教案讲义
燃料电池具有如下缺点：
价格高 目前质子交换膜燃料电池的价格虽然
已有所降低，但是要达到30－50美元/kW 的目标还需要一段时间的努力。
贵金属催化剂 铂的用量虽然已降低，但是距0.1-
0.2mg/ 还有段距离。 燃料的限制
目前车用的燃料电池主要是质子交换 膜燃料电池，它们只能用纯氢作燃料。
燃料电池分类
目前有上车历史的燃料电池主要为以下三 种：
碱性燃料电池（Alkaline Fuel Cell，AFC） 磷酸型燃料电池（Phosphoric Acid Fuel
Cell，PAFC） 质子交换膜燃料电池(Proton Exchange
Membrane Fuel Cell, PEMFC)
AFC，PAFC，PEMFC三种 燃料电池的发展概况
燃料电池的发展趋势
燃料电池发展的第一课题是降低成本， 第二是选择材料，第三是提高性能。 降低成本主要是因为材料的价格很高。 车载用50kw系统仅氟高分子膜就要花费近 7400美元。另外， 在电池单元的电极中使用的白金催化剂也 是高成本的材料之一。50kw的系统中白金 催化剂就要花费将近5000美元。 燃料的选择：燃料采用氢后，重整器 部分的成本可以减免，系统得以简化。氢 的储存则采用储氢合金或者高压储气罐。
燃料电池
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂 中的化学能通过电极反应直接转化为电能 的发电装置。它平时将燃料（如氢气、甲 醇等）和氧化剂（如氧气）分别作为电池 两极的活性物质保存在电池的本体之外， 当使用时连续通入电池体内，使电池发电。 燃料电池本体由质子交换膜，膜电极， 集流板三部分组成。
燃料电池实质上是电化学反应发生器，它 的燃料主要是氢气。 反应机理是将燃料中 的化学能不经燃烧而直接转化为电能。电 化反应步骤为：经增湿后的氢气和氧气分 别进入阳极室和阴极室，经气体电极扩散 层扩散，到达催化层与质子交换膜的界面， 分别在催化剂作用下发生氧化和还原反应。
《新能源汽车技术》教学教案(全)
《新能源汽车技术》教学教案(一)章节名称：新能源汽车概述教学目标：1. 了解新能源汽车的定义、分类和特点。
2. 掌握新能源汽车的发展历程和未来发展趋势。
3. 理解新能源汽车在我国的政策环境和市场现状。
教学内容：1. 新能源汽车的定义和分类2. 新能源汽车的特点3. 新能源汽车的发展历程4. 新能源汽车的未来发展趋势5. 新能源汽车在我国的政策环境和市场现状教学方法：1. 讲授法：讲解新能源汽车的定义、分类、特点、发展历程、未来发展趋势和政策环境。
2. 案例分析法：分析新能源汽车市场的现状和典型企业案例。
教学准备：1. 教学PPT2. 相关教材和参考资料3. 网络资源：新能源汽车相关政策、市场数据等教学过程：一、导入（5分钟）1. 激发兴趣：介绍新能源汽车在环保、节能方面的优势。
2. 问题导入：询问学生对新能源汽车的了解，引出本节课的主题。
二、讲解新能源汽车的定义和分类（10分钟）1. 讲解新能源汽车的定义：以教材内容为基础，详细解释新能源汽车的概念。
2. 讲解新能源汽车的分类：介绍各类新能源汽车的特点和代表车型。
三、讲解新能源汽车的特点（10分钟）1. 环保节能：分析新能源汽车在减少尾气排放、降低能源消耗方面的优势。
2. 技术创新：介绍新能源汽车的关键技术和创新点。
3. 经济效益：探讨新能源汽车的经济效益，包括购车成本、运行成本等。
四、讲解新能源汽车的发展历程和未来发展趋势（10分钟）1. 发展历程：概述新能源汽车从诞生至今的发展过程。
2. 未来发展趋势：预测新能源汽车的发展前景，分析影响因素。
五、讲解新能源汽车在我国的政策环境和市场现状（10分钟）1. 政策环境：介绍我国新能源汽车相关政策，如补贴政策、限行政策等。
2. 市场现状：分析新能源汽车在我国市场的销售情况、市场份额等。
六、课堂小结（5分钟）1. 回顾本节课的主要内容，加深学生对新能源汽车的认识。
2. 布置作业：要求学生课后查阅相关资料，了解新能源汽车企业的市场表现。
《新能源汽车概论》 教学设计(任务3-1 燃料电池汽车)
授课教案纲要与流程设计（教案）任务3-1 燃料电池汽车【任务引入】燃料电池汽车是一种低污染排放的汽车。
大力发展燃料电池汽车是为可持续发展做贡献。
燃料电池汽车（FCV）是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。
车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。
与通常的电动汽车比较，其动力方面的不同在于FCV用的电力来自车载燃料电池装置，电动汽车所用的电力来自由电网充电的动力蓄电池。
因此，FCV的关键是燃料电池。
【学习目标】1．知识目标①能够正确描述燃料电池的基本结构原理、特点及应用于汽车的燃料电池种类。
②能够正确描述质子交换膜燃料电池的组成、各组成部分的作用及基本工作原理。
③能够正确描述燃料电池组的组成及各组成部分的作用。
④能够正确描述以氢为燃料的燃料电池发电系统和以甲醇为燃料的燃料电池发电系统的组成及各组成部分的功能。
⑤能够正确描述燃料电池汽车采用的电源复合结构种类及各类型电源复合结构的特点。
⑥能够正确描述燃料电池汽车混合动力系统的类型及各类型系统的特点。
⑦能够正确描述车载氢气系统的安全装置种类及各类型安全装置的作用。
2．能力目标①能够根据具体的燃料电池汽车，简单说明其特点。
②能够通过观察，找出代表燃料电池汽车的典型部件。
3．素质目标①具备劳动安全保护、理论与实际相结合的职业素养。
②具备坚持可持续发展等综合素养。
第1页【相关知识学习】一、燃料电池汽车的发展历史1．国外燃料电池汽车的发展历史2．我国燃料电池汽车的发展历史二、燃料电池1．概述2．质子交换膜燃料电池三、燃料电池发电系统的结构及工作原理1．以氢气为燃料的燃料电池系统2．以甲醇为燃料的燃料电池系统3．燃料电池汽车的电源复合结构4．燃料电池汽车混合动力系统5．FCEV的多电源电力总成控制策略四、车载氢气系统的安全措施1．对车载氢气系统的要求2．车载氢气系统的安全装置五、典型的氢燃料电池汽车1．本田燃料电池汽车2．奥迪Q5HFC3．奔驰B级燃料电池汽车4．“超越”系列燃料电池汽车5．丰田混合动力燃料电池大客车第2页。
新能源电子教案5-6章21页
第21讲第5章：电动汽车能量管理与回收系统课前分析：1.教学内容及时间分配电池管理系统0.5学时纯电动及混合动力汽车电池管理系统 1.5学时2..教学目的通过本次教学，让学生掌握电动汽车电池管理系统的分类；并了解纯电动及混合动力汽车电池管理系统。
3.教学重难点重点：电池管理系统。
4.教学方法本教学环节采用理论讲授的方法。
5.板书布置详见教学内容教学内容：0.导入回顾上一节讲过的内容导入本节新内容。
1.电动汽车能量管理系统能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如图所示。
能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。
能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
2.电池管理系统的功能电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实用化的关键。
电池管理的核心问题就是SOC的预估问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿命和整体的能量效率至关重要。
典型的电池管理系统应具备如下功能：（1）实时采集电池系统运行状态参数。
实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。
由于电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。
（2）确定电池的SOC。
准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围。
（3）故障诊断与报警。
当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。
（4）电池组的热平衡管理。
电池热管理系统是电池管理系统的有机组成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于正常工作温度范围内。
燃料电池电动汽车课件
优点
③燃料多样化，优化了能源消耗结构。
燃料电池所使用的氢燃料来源广泛，自然界 中，氢能大量存储在水中，可采用水分解制 氢，也可以从可再生能源获得，可取自天然 气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生 能源。燃料来源的多样化有利于能源供应安 全和利用现有的交通基础设施（如加油站 等）。燃料电池不依赖石油燃料，各种可再 生能源可以转化为氢能加以有效利用，减少 了对石油资源的依赖，优化了交通能源的构 成。
燃料电池技术虽已取得快速发展，但要使其装载使用达到规模，仍 有一些难题需要解决，例如氢的制取、储存及携带成本高、基础设 施建设投资大等。当前研究和开发工作的重点是降低成本和开发大 规模制造工艺。随着燃料电池的体积功率和质量功率的逐步提高， 生产成本的不断降低，制造材料和工艺的进一步改进和完善，以燃 料电池作动力的汽车将会得到广泛使用。
04
现实事例
丰田Mirai燃料电池汽车
本田Clarity Fuel Cell
丰田Mirai燃料电池汽车——整车
丰田Mirai燃料电池汽车——子系统
01
02
燃料电 储能 池堆 电池
03
04
05
高压储 氢气罐
驱动电机 和FC升压 变频电机
动力控 制装置
燃料电 池堆
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
储能 电池
为了提高效率，Mirai 后备箱中有一块镍氢储 能电池，用于吸收燃料 电池组输出剩余的电能 和车辆行驶过程中回收 的电能，供汽车急加速 或车载电池使用。
丰田Mirai燃料电池汽车—子系统
驱动 电机
动力控 制装置
FC升 压变频
器
TFCS系统中，燃料电池发出的电能 还需要经过升压变频器的升压才能 供给电动机使用，最大输出电压为 650V。
《新能源汽车技术》教学教案(全)
《新能源汽车技术》教学教案(一)章节名称：新能源汽车概述教学目标：1. 了解新能源汽车的定义、分类和特点；2. 掌握新能源汽车的发展历程和现状；3. 了解新能源汽车的技术路线和关键技术。
教学内容：1. 新能源汽车的定义和分类；2. 新能源汽车的特点；3. 新能源汽车的发展历程和现状；4. 新能源汽车的技术路线；5. 新能源汽车的关键技术。
教学方法：1. 讲授法：讲解新能源汽车的定义、分类和特点；2. 案例分析法：分析新能源汽车的发展历程和现状；3. 讨论法：探讨新能源汽车的技术路线和关键技术。
教学准备：1. 教学PPT；2. 相关案例资料；3. 讨论话题。
教学步骤：1. 导入：介绍新能源汽车的定义和分类；2. 新能源汽车的特点：讲解新能源汽车的特点；3. 新能源汽车的发展历程和现状：分析新能源汽车的发展历程和现状；4. 新能源汽车的技术路线：介绍新能源汽车的技术路线；5. 新能源汽车的关键技术：探讨新能源汽车的关键技术；6. 课堂讨论：分组讨论新能源汽车的技术路线和关键技术；7. 总结：总结新能源汽车的定义、分类、特点、发展历程和现状、技术路线和关键技术；8. 作业布置：布置相关练习题。
教学反思：本节课通过讲授法和案例分析法，使学生了解了新能源汽车的定义、分类、特点、发展历程和现状、技术路线和关键技术。
通过课堂讨论，学生能够更深入地理解新能源汽车的技术路线和关键技术。
在教学过程中，教师应注重与学生的互动，激发学生的学习兴趣。
《新能源汽车技术》教学教案(二)章节名称：新能源汽车电池技术教学目标：1. 了解新能源汽车电池的分类和性能；2. 掌握新能源汽车电池的工作原理和充电方式；3. 了解新能源汽车电池的优缺点。
教学内容：1. 新能源汽车电池的分类和性能；2. 新能源汽车电池的工作原理；3. 新能源汽车电池的充电方式；4. 新能源汽车电池的优缺点。
教学方法：1. 讲授法：讲解新能源汽车电池的分类、性能、工作原理和充电方式；2. 对比分析法：分析新能源汽车电池的优缺点。
新能源之燃料电池汽车-PPT文档资料
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
以氢气为燃料的FCEV的总布置基本结构模型
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2. 辅助动力源
在FCEV上燃料电池发动机是主要电源，另外还配备 有辅助动力源。根据FCEV的设计方案不同，其所采 用的辅助动力源也有所不同，可以用蓄电池组、飞 轮储能器或超大容量电容器等共同组成双电源系统。
2.3 燃料电池电动汽车
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.3 燃料电池电动汽车的特点
2.3.4 燃料电池电动汽车车型实例
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型
1．纯燃料电池驱动的FCEV
纯燃料电池电动汽车只有燃料电池一个动力源，汽 车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型
4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动 (FC+B+C)的FCEV
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动 机、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、 电动机和动力电控系统等组成。 1. 燃料电池发动机 在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证 PEMFC组的正常工作，除以PEMFC组为核心外， 还装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系 统、反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换 系统等。只有这些辅助系统匹配恰当和正常运转， 才能保证燃料电池发动机正常运转。
2.3.3 燃料电池电动汽车的特点
《新能源汽车技术》教学教案(全)
《新能源汽车技术》教学教案(第一部分)一、教学目标1. 了解新能源汽车的基本概念、分类及发展历程。
2. 掌握新能源汽车的动力系统组成及工作原理。
3. 认识新能源汽车的核心部件——电池及其管理系统。
二、教学内容1. 新能源汽车的基本概念1.1 新能源汽车的定义1.2 新能源汽车与传统燃油车的区别2. 新能源汽车的分类2.1 纯电动汽车2.2 混合动力汽车2.3 燃料电池汽车2.4 其他类型的新能源汽车3. 新能源汽车的发展历程3.1 国内外新能源汽车发展概况3.2 新能源汽车的政策法规及标准4. 新能源汽车的动力系统组成4.1 电池组4.2 电机及控制系统4.3 传动系统5. 新能源汽车的动力系统工作原理5.1 纯电动汽车的工作原理5.2 混合动力汽车的工作原理三、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车的基本概念、分类、发展历程及动力系统组成。
2. 案例分析法：分析典型新能源汽车的动力系统工作原理。
3. 互动教学法：引导学生提问、讨论，提高学生的参与度。
四、教学资源1. PPT课件：新能源汽车的基本概念、分类、发展历程、动力系统组成及工作原理。
2. 视频资料：典型新能源汽车的动力系统工作原理。
3. 网络资源：新能源汽车相关的政策法规、行业动态等。
五、教学评价1. 课堂问答：检查学生对新能源汽车基本概念、分类、发展历程的掌握情况。
2. 小组讨论：评估学生在案例分析中的表现，检验对动力系统工作原理的理解。
3. 课后作业：布置相关练习题，巩固所学知识。
《新能源汽车技术》教学教案(第二部分)六、教学目标1. 掌握新能源汽车电池的类型、性能及管理系统的功能。
2. 了解新能源汽车的充电设施及充电策略。
3. 认识新能源汽车的驱动电机及其控制系统。
七、教学内容1. 新能源汽车电池类型及性能7.1 锂离子电池7.2 磷酸铁锂电池7.3 镍氢电池7.4 电池性能参数2. 新能源汽车电池管理系统8.1 电池管理系统的作用8.2 电池管理系统的功能8.3 电池管理系统的组成3. 新能源汽车充电设施9.1 充电桩的类型及特点9.2 充电设施的安装与维护4. 新能源汽车充电策略10.1 快速充电技术10.2 慢速充电技术10.3 充电策略的选择与优化5. 新能源汽车驱动电机及其控制系统11.1 驱动电机的类型及特点11.2 驱动电机控制系统的工作原理11.3 驱动电机的运行控制策略八、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车电池类型、性能、充电设施、充电策略及驱动电机。
新能源电子教案56章
第21讲第5章：电动汽车能量管理与回收系统课前分析：1.教学内容及时间分配电池管理系统0.5学时纯电动及混合动力汽车电池管理系统 1.5学时2..教学目的通过本次教学，让学生掌握电动汽车电池管理系统的分类；并了解纯电动及混合动力汽车电池管理系统。
3.教学重难点重点：电池管理系统。
4.教学方法本教学环节采用理论讲授的方法。
5.板书布置详见教学内容教学内容：0.导入回顾上一节讲过的内容导入本节新内容。
1.电动汽车能量管理系统➢能量管理系统在电动汽车中非常重要，它由硬件系统和软件系统组成，如图所示。
能量管理系统具有从电动汽车各子系统采集运行数据，控制完成电池的充电、显示蓄电池的荷电状态(SOC)、预测剩余行驶里程、监控电池的状态、调节车内温度、调节车灯亮度以及回收再生制动能量为蓄电池充电等功能。
能量管理系统中最主要的是电池管理系统。
2.电池管理系统的功能➢电池管理系统是集监测、控制与管理为一体的复杂的电气测控系统，也是电动汽车商品化、实用化的关键。
电池管理的核心问题就是SOC的预估问题，电动汽车电池操作窗SOC的合理范围是30~70%，这对保证电池寿命和整体的能量效率至关重要。
➢典型的电池管理系统应具备如下功能：➢（1）实时采集电池系统运行状态参数。
实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流以及电池组总电压等。
由于电池组中的每块电池在使用中的性能和状态不一致，因而对每块电池的电压、电流和温度数据都要进行监测。
➢（2）确定电池的SOC。
准确估测动力电池组的SOC，从而随时预报电动汽车储能电池还剩余多少能量或储能电池的SOC，使电池的SOC值控制在30%~70%的工作范围。
➢（3）故障诊断与报警。
当蓄电池电量或能量过低需要充电时，及时报警，以防止电池过放电而损害电池的使用寿命；当电池组的温度过高，非正常工作时，及时报警，以保证蓄电池正常工作。
➢（4）电池组的热平衡管理。
电池热管理系统是电池管理系统的有机组成部分，其功能是通过风扇等冷却系统和热电阻加热装置使电池温度处于正常工作温度范围内。
汽车构造课程教案—项目6.3 燃料电池电动汽车
授课内容
项目6.3燃料电池电动汽车
授课学时
1学时
教学目的
1.了解燃料电池电动汽车的构造、工作原理和特点。
教学重点、难点
1.燃料电池反应原理。
教具和媒体使用
多媒体、音像、讲解、板书
教学方法
讲Hale Waihona Puke 法教学过程1.燃料电动汽车构造
讲解燃料电动汽车的构造。
2.燃料电视的反应原理和汽车的工作过程
介绍燃料电池的反应原理，汽车各工况时燃料电池电动汽车驱动原理。
3.燃料电池电动汽车的特点
介绍其特点及应用范围。
作业、思考
燃料电池电动汽车主要由哪几部分组成？
燃料电池电动汽车的工作原理和组成
燃料电池电动汽车的工作原理和组成燃料电池电动汽车作为新能源汽车的一种，其工作原理和组成是怎样的呢？下面将从工作原理和组成两个方面进行详细介绍。
一、工作原理1. 氢气和氧气的电化学反应燃料电池电动汽车的核心是燃料电池，其工作原理是利用氢气和氧气在电化学反应过程中产生电能。
在燃料电池内部，氢气从阴极一侧进入，氧气从阳极一侧进入，两者在电解质膜上发生化学反应，产生水和电能，因此也被称为氢气电池。
2. 电能转化为动力燃料电池产生的电能经过电控系统，转化为汽车所需的动力，驱动电动汽车行驶。
二、组成结构1. 燃料电池系统燃料电池系统包括燃料电池堆、氢气储存罐、氧气供应系统等组成部分。
其中，燃料电池堆是最核心的部件，由多个单个燃料电池组成，通过将氢气和氧气输入到电解质膜上，产生电能。
2. 电控系统电控系统是燃料电池电动汽车的大脑，负责控制燃料电池系统的运行和管理。
它通过各种传感器实时监测燃料电池的工作状态，并根据车速、踏板行程等信息来控制燃料电池系统的输出。
3. 电池除了燃料电池之外，燃料电池电动汽车还配备了锂电池等储能设备。
这些电池主要用于存储制动能量回收等过程中产生的电能，以及在起步、加速等高功率场景下提供额外动力。
4. 电动驱动系统电动驱动系统包括电动机、变速箱和传动装置等部件，负责将燃料电池产生的电能转化为汽车的动力，驱动车辆前进。
5. 氢气储存和氢气供应系统燃料电池电动汽车的氢气储存和供应系统是汽车能否正常工作的关键。
氢气储存罐主要用于储存氢气，而氢气供应系统则负责将储存罐中的氢气输送到燃料电池堆中进行反应。
以上就是关于燃料电池电动汽车的工作原理和组成的详细介绍。
通过以上介绍，可以看出燃料电池电动汽车是利用氢气和氧气进行电化学反应产生电能，再将电能转化为动力驱动汽车行驶的新型环保能源汽车。
希望通过全社会的努力，未来燃料电池电动汽车能够更加普及，为环境保护事业贡献力量。
燃料电池电动汽车的工作原理和组成是众多科学家和工程师们多年努力研究和发展的成果。
《新能源汽车技术》教学教案(全)
《新能源汽车技术》教学教案(一)一、教学目标1. 了解新能源汽车的定义和发展历程。
2. 掌握新能源汽车的主要类型和特点。
3. 了解新能源汽车的动力系统组成及工作原理。
二、教学内容1. 新能源汽车的定义和发展历程2. 新能源汽车的主要类型及特点3. 新能源汽车的动力系统组成4. 新能源汽车的工作原理三、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车的定义、发展历程、类型、特点、动力系统组成和工作原理。
2. 案例分析法：分析具体的新能源汽车案例，让学生更好地理解新能源汽车的相关知识。
3. 互动讨论法：引导学生积极参与课堂讨论，分享自己对新新能源汽车的了解和看法。
四、教学准备1. 教材或教学资源：《新能源汽车技术》相关教材或教学资源。
2. 投影仪或大屏幕：用于展示新能源汽车的图片、视频等资料。
3. 教学PPT：制作新能源汽车相关内容的PPT，辅助教学。
五、教学过程1. 导入：简要介绍新能源汽车的定义和发展历程，引发学生兴趣。
2. 讲解：详细讲解新能源汽车的主要类型及特点，让学生了解新能源汽车的多样性。
3. 分析：讲解新能源汽车的动力系统组成，让学生了解其工作原理。
4. 实践：通过案例分析，让学生更好地理解新能源汽车的工作原理。
5. 讨论：引导学生分享自己对新新能源汽车的了解和看法，展开互动讨论。
7. 作业：布置相关作业，巩固所学内容。
《新能源汽车技术》教学教案(二)一、教学目标1. 掌握新能源汽车电池系统的组成及工作原理。
2. 了解新能源汽车驱动系统的类型及工作原理。
3. 理解新能源汽车充电方式和充电设施。
二、教学内容1. 新能源汽车电池系统的组成及工作原理2. 新能源汽车驱动系统的类型及工作原理3. 新能源汽车充电方式和充电设施三、教学方法1. 讲授法：讲解新能源汽车电池系统的组成、工作原理，驱动系统的类型及工作原理，充电方式和充电设施。
2. 实验演示法：进行新能源汽车电池系统、驱动系统的实验演示，让学生更直观地了解其工作原理。
燃料电池电动汽车的结构原理教案
燃料电池电动汽车的结构原理教案关于燃料电池电动汽车的结构原理,可以概括如下教学内容:
一、组成部分
1. 燃料电池组:将氢气和空气化学能转化为电能的核心部件。
2. 氢气系统:储存和提供氢燃料的系统。
3. 电池组:辅助电源,提高动力性能。
4. 电机:利用电能带动汽车行驶的动力装置。
5. 电子控制系统:监控和优化所有部件协调运行。
二、工作原理
1. 氢气在燃料电池内与空气反应生成水,释放电子构成电流。
2. 电池组可在加速时提供额外电能,提升动力。
3. 电能传送至驱动电机,电机带动车轮转动。
4. 电子控制系统对氢燃料、电池、电机等进行精确控制和优化。
5. 制动时电机可反向工作,进行发电充电回收利用。
三、优点
高效、零排放、动力性强、油耗低等。
四、注意事项
氢气的安全携带和存储、电池的使用与维护等。
通过对燃料电池汽车的系统结构和工作原理的学习,可以全面了解其工作方式及优势。
这对推广这一新能源汽车具有重要意义。
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第五章燃料电池电动汽车
学习目标
1.掌握燃料电池的类型及特点，并了解其工作原理。
2.掌握燃料电池电动汽车的类型及结构。
3.了解燃料电池电动汽车的产业发展状况。
4.了解燃料电池电动汽车的典型车型。
第一节燃料电池电动汽车的类型与基本结构
一、燃料电池类型及其性能分析
燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置、燃料电池可分为碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。
1．质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池单体主要由膜电极（阳极、阴极）、质子交换膜和集流板组成。
2．碱性燃料电池
碱性燃料电池的电解质为碱性的氢氧化钾（KOH），故称为碱性燃料电池。
3．磷酸燃料电池
磷酸燃料电池是以磷酸为电解质，故称为磷酸燃料电池。
4．熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）通常采用含锂和钾的碳酸盐为电解质，阴极为镍的氧化物，阳极为镍合金，正常工作温度为650oC。
5．固体氧化物燃料电池
固体氧化物燃料电池的电解质是固体氧化物，催化剂和电池的结构材料，也都是固体氧化物。
故称为固体氧化物燃料电池。
二、燃料电池电动汽车的类型与其结构
燃料电池汽车定义：燃料电池电动汽车（FCEV）是利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下在燃料电池中经电化学反应产生的电能，并作为主要动力源驱动的汽车。
1．燃料电池单独驱动FCEV
该结构只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担。
图5-6纯燃料电池驱动的FCEV
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
该结构为一典型的串联式混合动力结构。
图5-7燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
3．燃料电池与超级电容联合驱动FCEV
这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是把蓄电池换成超级电容。
图5-8燃料电池与超级电容联合驱动
4．燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车的动力系统结构也为串联式混合动力结构。
图5-9燃料电池+蓄电池+超级电容形式动力系统结构图
三、燃料电池电动汽车的关键技术
1．燃料电池系统
燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一。
燃料电池技术发展趋势可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率以及制造成本四个要素来评判。
2．车载储氢系统
储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。
3．车载蓄电系统
车载蓄电系统包括铅酸电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等蓄电池及电化学超级电容器。
4．电机及其控制技术
驱动电机是燃料电池电动汽车的心脏，它正向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。
5．整车布置
燃料电池汽车在整车布置上存在以下关键问题：
●燃料电池发动机及电机的相关布置
●动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置
●高压电安全系统的车身布置问题。
6．能源动力系统的能量管理策略
能量管理策略对燃料经济性影响很大，且受到动力系统参数和行驶工况的双重影响。
按照是否考虑这些变量的历史状态，可以把功率分配策略分为瞬时与非瞬时策略两大类。
四、燃料电池汽车的优势及其问题
1.燃料电池汽车的独特优势
1）清洁无污染。
2）燃料补充方便，快捷，续航力远超普通纯电动汽车。
3）效能高。
4）动力性能优异。
2.燃料电池汽车的存在的问题
一是性能与成本的问题；二是燃料供应与基础设施问题。
第二节燃料电池汽车的产业发展状况
一、国际燃料电池汽车产业状况
1．美国燃料电池汽车产业状况
美国是新能源交通领域的领先发展者，从20世纪70年代制定《空气清洁法案》开始关注汽车燃油的清洁性，在2002年开始关注氢燃料电池汽车，发布《自由汽车计划》。
2．日本燃料电池汽车产业状况
日本自1974年开始实施《新能源开发计划（阳光计划）》以来，就已经将燃料电池技术定为国家战略。
自20世纪90年代之后，日本的燃料电池技术高度发达2006年，日本制定了燃料电池汽车发展计划，明确了燃料电池汽车商业化发展阶段和目标，确定2015年开始燃料电池汽车商业化运行。
3．欧盟燃料电池汽车产业状况
欧盟于2003年成立了“氢能与燃料电池技术平台”（HFP）。
基于此平台近6年所取得的成就和达成的共识，2008年，欧洲委员会、欧洲工业团体和欧洲科研团体组成“燃料电池与氢能联合执行体”，共同实施“燃料电池与氨能技术联合行动计划”
二、国内燃料电池汽车产业状况及存在的问题
我国燃料电池汽车产业相对于其他新能源汽车，与发达国家的差距相对较小，但是技术、巿场、组织等维度都存在一定的滞后性，目前停留在”实验室”技术，因此，要赶超先进，必须加大政策扶持力度，制定燃料电池汽车产业政策体系。
第三节燃料电池汽车的发展历史及现状
一、燃料电池的发展历史
1839年格罗夫（WillianGrove）发明了第一个燃料电池，是把封有铂电极的玻璃管浸在稀硫酸中，先由电解产生氢和氧，接着连接外部负载，这样氢和氧就发生电池反应，产生电流。
1896年，W.W.Jacques描绘了直接用当时的主要燃料——煤作燃料的燃料电池（DCFD）。
1902年J.H.Reid和1904年P.G.L.Noel首先开始研究碱质型燃料电池（AFC），采用碱性KOH溶液作为电解质。
二、燃料电池电动汽车的国外发展现状
目前世界各国政府及各大汽车厂商都纷纷进行燃料电池汽车的研发，其中影响最大的两个的开发项目：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。
福特汽车公司在燃料电池汽车技术上的研发始于1990年，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。
2001年通用汽车公司又开发了一辆以雪佛兰S-10皮卡为基型车的汽油重整（第三代）的质子交换膜燃料电池车。
2004年10月12-13日必比登挑战赛在上海举行，图5-11为出现在上海国际赛车场的福特Focus燃料电池车。
福特汽车公司在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，行使里程可以达到350英里，远远超过了以其它燃料电池为动力的车型。
图5-11福特Focus燃料电池车图5-12燃料电池公共汽车
戴姆勒克莱斯勒公司在FCEV领域一直是世界领先的制造商。
1994年戴姆勒奔驰公司与Ballard合作推出了第一
辆FCEV车型为NECAR1和NECAR1，一次填充燃料续驶里程为130km，最高车速90km/h。
克莱斯勒在2010年开展其FCEV商业化进程。
在北京”国际氢能论坛2004”开幕之际，戴姆勒克莱斯勒公司在北京天安门广场展出了以氢为燃料的燃料电池公共汽车如图5-2所示。
通用作为世界第一大汽车制造商，一直致力于FCEV的开发。
1968年推出的Electrovan是世界上第一辆FCEV。
1998年推出了小型箱式车Zafira，2000年推出了HydroGen1，到2002年已发展到HydroGen3，2002年推出了全新的概念车型HY-WIRE。
图5-13通用Sequel 图5-14本田FCX
本田开始FCEV研究始于1989年，1999年本田推出了两款FCEV车型：FCX-V1和FCX-V2，2000年和2001年又分别推出了FCX-V3和FCX-V4，2002年本田推出了FCX，如图5-14所示。
丰田研究FCEV始于1992年，1996推出了第一款FCEV
车型RA V4FCEV，997年推出了改进版的RA V4FCEV。
图5-15丰田FCHV 图5-16燃料电池客车
课后思考题
1.燃料电池的定义是什么，它具有什么特点？
2.燃料电池可分为哪几类，各自的特点是什么？
3. 按照”多电源”的配置不同，试画出FCEV的几种典型的结构图。
4.目前燃料电池汽车未能及时推广的原因有哪些？
5.第一个燃料电池是由谁发明的，其基本结构是什么？。