新能源汽车课件5
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排 热
水热管理系统
反 应 过 程 离 不 开 水
超级电容器
工作原理
超级电容器的“超级”是来与一般电容器相比拟的。 超级电容器也叫法拉电容、黄金电容，是基于极板／电解液双电层理论发展起来的一类 新型储能组件，具有超大的法拉级电容量。
超级电容器
工作原理
（a）商业化卷绕式双电层超级电容器内部结构（b）卷绕式电容器外观（c）纽扣式电 容器
工作原理
燃料电池
见视 频
对照文字，理解其工作原理
工作原理
燃料电池汽车动力布局
燃料电工池作原理
燃料电池汽车动力链的主流 技术为“电-电”混合模式， 平稳运行时依靠燃料电池提 供动力，需要高功率输出时， 燃料电池与二次电池共同供 电，在低载或怠速工况燃料 电池给二次电池充电
动力电池
控制装置 电动机
燃料电池
4）如何保证频繁启停及复杂路况下飞 轮高速工况稳定旋转也是值得进一步研 究的技术瓶颈。 5）飞轮电池的体积和质量是限制其推广 车载应用的关键因素。
混合能量存储系统
动力电池+超级电容
混合能量存储系统
动力电池+燃料电池
超级 电容器
飞轮电池
混合能量 储存系统
动力电池+超级 电容
动力电池加燃料 电池
学习目标
1.了解燃料电池分类及工作原理 2.知道燃料电池的特点 3.了解车用燃料电池系统 4.了解超级电容器和飞轮电池的工作原 理，知道各自特点 5.了解其他混合能量存储系统
氢动力汽车 视频
导入
氢动力汽车中燃料是什 么？ 是以何种形式转化为汽 车的动力的？
术
氧化剂。
优异的防气体泄漏结构设计。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
选择合适的电路连接方式。 关
键
技
如何向各燃料电池单元充分供应燃料和
术
氧化剂。
车用燃料电池系统
反应气体供给系统
车载空压机的任务是提供燃料电池发电所需要的氧化
剂（空气中的氧气），常用的空压机种类有离心式、
螺杆式、罗茨式等。
防
压
止
力
污
染
车用燃料电池系统
点
(6)低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽 略， 系统维护周期长。
优缺点
1）飞轮电池系统一般放置在高真空的 密封机壳内，导致转子的温度极易升高。
2）待机损耗高(自放电率高)，如停止充 电，飞轮电池储存的能量在几到几十个 小时内会自行耗尽。
3）对于车用飞轮电池，汽车不同行驶 状态及所行驶的道路状况均会导致陀螺 效应的产生，使得飞轮转子系统极易失 稳。
2014年
丰田Mirai燃料电池轿车上市， 标志着氢燃料电池汽车技术实 现重大进步，氢燃料电池汽车 的技术已经从基础研究、样车 示范进入工程化、商品化发展 阶段。
2017年 全球总销售量未超过5000辆
全球氢燃料电池汽车销量为 2312辆，与2015年相比，增 幅为225%。主要有3款车型： 丰田Mirai、本田Clarity、现代 ix35FC，其中，丰田Mirai销 售2039辆，主要用于运营。
方
降低膜的制作成本
向 延长膜的使用寿命
质子交换膜
关键技术
全氟质子交换膜Βιβλιοθήκη Baidu
分
部分氟化聚合物质子交换膜
类
非氟聚合物质子交换膜
复合质子交换膜
质子交换膜
关键技术
质子交换膜
车用燃料电池系统
电极催化剂
电极催化剂是燃料电池的关键材料之一，其作用促进氢、氧在电极上 的氧化还原过程。研究新型高稳定、高活性的低Pt或非Pt催化剂是目 前的热点。
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
优缺点
飞轮电池
飞轮储能电池系统包 括三个核心部分: 一个飞轮， 电动机-发电机 电力电子变换装置。
飞轮电池
电力电子变换装置从外部输入电能驱 动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转， 飞轮储存动能(机械能)，
当外部负载需要能量时，用飞轮带动 发电机旋转，将动能转化为飞轮储能 原理图电能，再通过电力电子变换装 置变成负载所需要的各种频率、电压 等级的电能，以满足不同的需求。
2016年
2025
问题一：什么是燃料电池？ 问题二：燃料电池的分类？
燃料电池
燃料电池汽车动力布局
燃料电池汽车动力链的主流 技术为“电-电”混合模式， 平稳运行时依靠燃料电池提 供动力，需要高功率输出时， 燃料电池与二次电池共同供 电，在低载或怠速工况燃料 电池给二次电池充电
工作原理
燃料电池
燃料电池实质上是电化学反应 发生器。 燃料电池的反应原理是将燃料 中的化学能通过电化学反应直 接转化为电能。 氢氧燃料电池供电的过程实际 上就是一个电解水的逆过程， 通过氢氧的化学反应生成水并 释放电能。
优
缺
点
点
特点
车用燃料电池系统
质子交换膜燃料电池
车用燃料电池系统
质子交换膜燃料电池
关键技术
质子交换膜直接影响燃料电 池的使用寿命。 主要作用： 一方面为电解质提供氢离子 通道， 一方面作为隔膜隔离两极反 应气体。 催化剂层起到支撑作用。
质子交换膜
关键技术
提高膜的质子交换容量
研
究
降低膜的厚度以减小电阻
车用燃料电池系统
电极催化剂
提高铂的利用率 Pt 铂
寻找高效廉价的Pt催化剂替代品
车用燃料电池系统
双
极
板
BP的作用是传导电子、分配反应气并带走生成水。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
燃料电池电堆是燃料电池发电系统的核心。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
选择合适的电路连接方式。 关
键
技
如何向各燃料电池单元充分供应燃料和
飞轮电池
飞轮的转速可达40000~50000r/min，飞轮 一般都采用碳纤维制成， 为了减少充放电过程中的能量损耗(主要是 摩擦力损耗)，电机和飞轮都使用磁轴承， 使其悬浮，以减少机械摩擦;
电动汽车用飞轮电池的 发展主要依赖三大关键 技术： 磁悬浮轴承技术、 飞轮电池电机、 飞轮转子稳定控制技术。
新能源汽车
主讲人：仇宝春
第二章
动力电池与能量存储
目录
动力电池与能量存储
1.1 概述 1.2 电化学蓄电池 1.3 新能源汽车其他储能系统 1.4 混合能量存储系统 1.5 蓄电池的测试
复习
1.铅酸蓄电池正负极板物质？ 2.锂离子电池结构？ 3.镍氢电池结构特点？
学习内容
有燃料电池
新能源汽车用 其他储能系统
飞轮电池
优 点
(1)能量密度高:储能密度可达100~200 wh/kg， 功率密度可达5 000~l0 000 w/kg。
(2)能量转换效率高:工作效率高达百分之90。
(3)体积小、重量轻:飞轮直径约二十多厘米， 总重在十几千克左右。
缺
(4)工作温度范围宽:对环境温度没有严格要求。
(5)使用寿命长:不受重复深度放电影响， 能够循环几百万次运行，预期寿命20年以上。
水热管理系统
反 应 过 程 离 不 开 水
超级电容器
工作原理
超级电容器的“超级”是来与一般电容器相比拟的。 超级电容器也叫法拉电容、黄金电容，是基于极板／电解液双电层理论发展起来的一类 新型储能组件，具有超大的法拉级电容量。
超级电容器
工作原理
（a）商业化卷绕式双电层超级电容器内部结构（b）卷绕式电容器外观（c）纽扣式电 容器
工作原理
燃料电池
见视 频
对照文字，理解其工作原理
工作原理
燃料电池汽车动力布局
燃料电工池作原理
燃料电池汽车动力链的主流 技术为“电-电”混合模式， 平稳运行时依靠燃料电池提 供动力，需要高功率输出时， 燃料电池与二次电池共同供 电，在低载或怠速工况燃料 电池给二次电池充电
动力电池
控制装置 电动机
燃料电池
4）如何保证频繁启停及复杂路况下飞 轮高速工况稳定旋转也是值得进一步研 究的技术瓶颈。 5）飞轮电池的体积和质量是限制其推广 车载应用的关键因素。
混合能量存储系统
动力电池+超级电容
混合能量存储系统
动力电池+燃料电池
超级 电容器
飞轮电池
混合能量 储存系统
动力电池+超级 电容
动力电池加燃料 电池
学习目标
1.了解燃料电池分类及工作原理 2.知道燃料电池的特点 3.了解车用燃料电池系统 4.了解超级电容器和飞轮电池的工作原 理，知道各自特点 5.了解其他混合能量存储系统
氢动力汽车 视频
导入
氢动力汽车中燃料是什 么？ 是以何种形式转化为汽 车的动力的？
术
氧化剂。
优异的防气体泄漏结构设计。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
选择合适的电路连接方式。 关
键
技
如何向各燃料电池单元充分供应燃料和
术
氧化剂。
车用燃料电池系统
反应气体供给系统
车载空压机的任务是提供燃料电池发电所需要的氧化
剂（空气中的氧气），常用的空压机种类有离心式、
螺杆式、罗茨式等。
防
压
止
力
污
染
车用燃料电池系统
点
(6)低损耗、低维护:磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽 略， 系统维护周期长。
优缺点
1）飞轮电池系统一般放置在高真空的 密封机壳内，导致转子的温度极易升高。
2）待机损耗高(自放电率高)，如停止充 电，飞轮电池储存的能量在几到几十个 小时内会自行耗尽。
3）对于车用飞轮电池，汽车不同行驶 状态及所行驶的道路状况均会导致陀螺 效应的产生，使得飞轮转子系统极易失 稳。
2014年
丰田Mirai燃料电池轿车上市， 标志着氢燃料电池汽车技术实 现重大进步，氢燃料电池汽车 的技术已经从基础研究、样车 示范进入工程化、商品化发展 阶段。
2017年 全球总销售量未超过5000辆
全球氢燃料电池汽车销量为 2312辆，与2015年相比，增 幅为225%。主要有3款车型： 丰田Mirai、本田Clarity、现代 ix35FC，其中，丰田Mirai销 售2039辆，主要用于运营。
方
降低膜的制作成本
向 延长膜的使用寿命
质子交换膜
关键技术
全氟质子交换膜Βιβλιοθήκη Baidu
分
部分氟化聚合物质子交换膜
类
非氟聚合物质子交换膜
复合质子交换膜
质子交换膜
关键技术
质子交换膜
车用燃料电池系统
电极催化剂
电极催化剂是燃料电池的关键材料之一，其作用促进氢、氧在电极上 的氧化还原过程。研究新型高稳定、高活性的低Pt或非Pt催化剂是目 前的热点。
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
工作原理
超级电容器
优缺点
飞轮电池
飞轮储能电池系统包 括三个核心部分: 一个飞轮， 电动机-发电机 电力电子变换装置。
飞轮电池
电力电子变换装置从外部输入电能驱 动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转， 飞轮储存动能(机械能)，
当外部负载需要能量时，用飞轮带动 发电机旋转，将动能转化为飞轮储能 原理图电能，再通过电力电子变换装 置变成负载所需要的各种频率、电压 等级的电能，以满足不同的需求。
2016年
2025
问题一：什么是燃料电池？ 问题二：燃料电池的分类？
燃料电池
燃料电池汽车动力布局
燃料电池汽车动力链的主流 技术为“电-电”混合模式， 平稳运行时依靠燃料电池提 供动力，需要高功率输出时， 燃料电池与二次电池共同供 电，在低载或怠速工况燃料 电池给二次电池充电
工作原理
燃料电池
燃料电池实质上是电化学反应 发生器。 燃料电池的反应原理是将燃料 中的化学能通过电化学反应直 接转化为电能。 氢氧燃料电池供电的过程实际 上就是一个电解水的逆过程， 通过氢氧的化学反应生成水并 释放电能。
优
缺
点
点
特点
车用燃料电池系统
质子交换膜燃料电池
车用燃料电池系统
质子交换膜燃料电池
关键技术
质子交换膜直接影响燃料电 池的使用寿命。 主要作用： 一方面为电解质提供氢离子 通道， 一方面作为隔膜隔离两极反 应气体。 催化剂层起到支撑作用。
质子交换膜
关键技术
提高膜的质子交换容量
研
究
降低膜的厚度以减小电阻
车用燃料电池系统
电极催化剂
提高铂的利用率 Pt 铂
寻找高效廉价的Pt催化剂替代品
车用燃料电池系统
双
极
板
BP的作用是传导电子、分配反应气并带走生成水。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
燃料电池电堆是燃料电池发电系统的核心。
车用燃料电池系统
燃料电池堆
选择合适的电路连接方式。 关
键
技
如何向各燃料电池单元充分供应燃料和
飞轮电池
飞轮的转速可达40000~50000r/min，飞轮 一般都采用碳纤维制成， 为了减少充放电过程中的能量损耗(主要是 摩擦力损耗)，电机和飞轮都使用磁轴承， 使其悬浮，以减少机械摩擦;
电动汽车用飞轮电池的 发展主要依赖三大关键 技术： 磁悬浮轴承技术、 飞轮电池电机、 飞轮转子稳定控制技术。
新能源汽车
主讲人：仇宝春
第二章
动力电池与能量存储
目录
动力电池与能量存储
1.1 概述 1.2 电化学蓄电池 1.3 新能源汽车其他储能系统 1.4 混合能量存储系统 1.5 蓄电池的测试
复习
1.铅酸蓄电池正负极板物质？ 2.锂离子电池结构？ 3.镍氢电池结构特点？
学习内容
有燃料电池
新能源汽车用 其他储能系统
飞轮电池
优 点
(1)能量密度高:储能密度可达100~200 wh/kg， 功率密度可达5 000~l0 000 w/kg。
(2)能量转换效率高:工作效率高达百分之90。
(3)体积小、重量轻:飞轮直径约二十多厘米， 总重在十几千克左右。
缺
(4)工作温度范围宽:对环境温度没有严格要求。
(5)使用寿命长:不受重复深度放电影响， 能够循环几百万次运行，预期寿命20年以上。