燃料电池汽车动力系统集成及框架设计
燃料电池汽车动力系统选型设计
电机工作区域主要包括 基速以下 的恒转矩工作 区和基速以上的恒 功率工作区两个工作 区间， 前者 主要保证 电动汽车的载重能力 ， 后者则 保证 电动汽车有充足的加速空间。电机的特性如图 ２ 所示 。 中， 其 峰值 特性用于车辆加速、 爬坡 ， 而持续特性用于车辆巡航行驶。根据整 车动 力性 能要求 定的电机性 能参数包括 ： 确 最高转速 、 最大转矩 、 最大功
科技信息
高校 理科研 究
燃 料 电 池汔 车动 力系 统 选 型 设计
上 海交通 大 学电子信 息与 电气工程 学院 虞 铭 翁正新
［ 摘 要】 燃料 电池汽车 因其低 油耗 、 低排放、 商品化相对容 易， 是将来二十年 内新能源汽车开发 的主要形 式之一 。燃料 电池汽车的 动力系统普遍采用蓄 电池组与燃料 电池 系统并联驱动 的电 一电混合动力 ， 理地选择 动力 系统的各 个部件对燃料 电池汽车起着至 合
６ Ｗ 的 异 步 电机 。 ０ｋ 交 流 永磁 电机 通 常 可 分 为 方 波 供 电 的无 刷 直 流 电机 和正 弦波 供 电 的永磁 同步电机。 转子采用永磁体 ， 不需要励磁 。 因此 ， 功率因数大， 电机 具有较高的功率密度和效率。 中小功率系统 中比较 占优优势 ， 在 但是该 系统成本较高，可靠性上也 比感应电机差，本 田推 出的燃料 电池汽车 Ｆ Ｘ前 轮 驱 动 电 机 为 ８ Ｗ 的 永磁 电机 。 Ｃ ０ｋ 开关磁阻 电机结构最为 简单 ， 适合高速运行 ， 调速控制 比较 容易 ， 但是电磁噪声和转矩脉动仍然是开关磁 阻电机 面临的两大难题 。目前 燃 料 电池 汽车 上 这 种 电 机应 用 较 少 。 ２ ． ２电机 驱 动 系 统 要求 燃 料电池 电动汽车的驱动电机系统具有 以下要求 ：
电动汽车动力系统设计及仿真研究
电动汽车动力系统设计及仿真研究一、本文概述随着全球能源危机和环境问题的日益严重，电动汽车作为一种清洁、高效的交通方式，正受到越来越多的关注和追捧。
电动汽车动力系统是电动汽车的核心组成部分，其性能直接决定了电动汽车的动力性、经济性和环保性。
因此，对电动汽车动力系统的设计及仿真研究具有非常重要的意义。
本文旨在探讨电动汽车动力系统的设计原则、关键技术及仿真方法，并通过案例分析，为电动汽车动力系统的优化设计提供理论支持和实践指导。
我们将介绍电动汽车动力系统的基本组成和工作原理，分析当前电动汽车动力系统的发展趋势和挑战。
我们将详细讨论电动汽车动力系统的关键技术，包括电池技术、电机技术、控制技术等，并分析这些技术如何影响动力系统的性能。
我们将介绍电动汽车动力系统的仿真方法，包括建模、仿真和优化等步骤，并通过实例展示仿真技术在电动汽车动力系统设计和优化中的应用。
本文期望能够为电动汽车动力系统的设计者和研究者提供有价值的参考信息，推动电动汽车动力系统的技术进步和应用发展，为实现可持续交通和绿色发展做出贡献。
二、电动汽车动力系统基础知识电动汽车动力系统作为电动汽车的核心组件，决定了车辆的性能表现和行驶效率。
了解和掌握电动汽车动力系统的基础知识，对于研究和设计高性能的电动汽车至关重要。
电动汽车动力系统主要由电池组、电机、控制器和传动系统等部分组成。
电池组作为动力源，为电机提供直流电能。
电机则将电能转化为机械能，驱动车辆行驶。
控制器则负责调节电机的运行状态，以满足车辆加速、减速和制动等需求。
传动系统则负责将电机的动力传递到车轮上，使车辆得以行驶。
在电动汽车动力系统中，电池组的性能直接影响到车辆的续航里程和充电时间。
目前常见的电池类型包括锂离子电池、镍氢电池和燃料电池等。
其中，锂离子电池因其高能量密度、长寿命和较低的自放电率等优点，被广泛应用于电动汽车中。
电机作为电动汽车的驱动核心，其性能对车辆的动力性、经济性和舒适性等方面都有重要影响。
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》范文
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》篇一摘要：本文针对燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）的热管理技术进行了深入研究，特别是关于热泵空调与动力系统集成式热管理系统的设计与应用。
本文首先概述了燃料电池汽车热管理系统的背景和意义，接着详细介绍了集成式热管理系统的基本原理和设计思路，并通过实验验证了其性能和效果。
本文旨在为燃料电池汽车的进一步发展提供理论支持和实际应用参考。
一、引言随着环保理念的深入人心和新能源汽车技术的快速发展，燃料电池汽车因其零排放、高效率等优点备受关注。
然而，燃料电池汽车的推广应用仍面临诸多技术挑战，其中之一便是热管理系统的设计与优化。
本文研究的重点在于集成式热管理系统，特别是热泵空调与动力系统的集成，以提高系统的整体性能和效率。
二、燃料电池汽车热管理系统概述燃料电池汽车的热管理系统负责维持电池、电机、燃料电池等关键部件在最佳工作温度范围内，确保车辆的安全性和性能。
传统的热管理系统多采用分散式控制，但这种方式存在能量利用率低、控制复杂等问题。
因此，集成式热管理系统成为研究热点。
三、集成式热管理系统设计集成式热管理系统将热泵空调与动力系统进行集成，通过智能控制算法实现系统的优化。
该系统利用热泵技术，将车内的热量进行有效转移和利用，减少能量损失。
同时，通过与动力系统的协同控制，实现能量的高效利用和系统的稳定运行。
（一）热泵空调设计热泵空调采用先进的热泵技术，通过逆卡诺循环原理实现热量转移。
该技术能够有效地将车内的余热回收并再利用，提高能量的利用效率。
（二）动力系统集成动力系统包括燃料电池、电机、电池等关键部件。
集成式热管理系统通过与动力系统的紧密耦合，实现温度的实时监控和控制，确保各部件在最佳工作状态下运行。
四、实验验证与分析为了验证集成式热管理系统的性能和效果，我们进行了多组实验。
实验结果表明，集成式热管理系统能够有效降低车内的温度波动，提高能量利用效率。
混合动力电动汽车的动力系统设计与仿真
混合动力电动汽车的动力系统设计与仿真一、本文概述随着全球对环境保护和能源可持续发展的日益关注，混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicle, HEV）作为一种能够有效降低燃油消耗、减少尾气排放并提升能源利用效率的交通工具，受到了广泛的关注和研究。
本文旨在深入探讨混合动力电动汽车的动力系统设计，包括其主要组成部分、设计原则、关键技术以及仿真模型的构建与验证。
本文首先将对混合动力电动汽车的基本概念和分类进行简要介绍，明确研究背景和研究意义。
随后，将详细阐述混合动力电动汽车动力系统的核心组成部分，如内燃机、电动机、电池组、能量管理系统等，并分析这些部件在车辆运行过程中的相互作用和影响。
在设计原则方面，本文将强调混合动力电动汽车动力系统的整体优化和性能平衡，包括动力性、经济性、排放性等多方面的考量。
同时，还将探讨动力系统设计的关键技术，如能量管理策略、电池管理系统、控制算法等，并分析这些技术在提升车辆性能和效率方面的作用。
为了验证和评估混合动力电动汽车动力系统的性能，本文将构建相应的仿真模型。
该模型将基于实际车辆参数和运行状态，综合考虑各种外部因素，如道路条件、驾驶员行为、环境温度等。
通过仿真模型的运行和分析，可以预测车辆在不同场景下的性能表现，并为后续的优化和改进提供依据。
本文将总结混合动力电动汽车动力系统设计的挑战和趋势，展望未来的发展方向和应用前景。
通过本文的研究，旨在为混合动力电动汽车的设计和开发提供有益的参考和启示。
二、混合动力电动汽车概述混合动力电动汽车（Hybrid Electric Vehicles, HEVs）是一种结合了传统内燃机车辆和纯电动车辆优点的汽车类型。
它们通常配备有内燃机和一个或多个电动机，能够根据行驶条件自动或手动地在不同的动力源之间切换。
本节将概述混合动力电动汽车的基本概念、分类、工作原理以及其在现代交通系统中的重要性。
混合动力电动汽车结合了内燃机车辆和纯电动车辆的特点，旨在提高燃油效率和减少排放。
总布置工程师岗位职责任职要求
总布置工程师岗位职责任职要求总布置工程师岗位职责总布置工程师岗位要求"1、本科以上学历,车辆工程、机械类等相关专业;熟练AutoCAD、UG、Pro/E(或CATIA)等制图软件,具备3D建模、2D出图等结构设计能力。
2、熟悉燃料电池整车架构,燃料电池工作原理和特性;2年以上相关岗位工作经验,有客车总布置工作经验者优先;3、熟悉氢气特性、车载氢系统工作原理。
4、熟悉整车开发、项目开发流程,了解相关设计规范,具备良好的策划、组织及协调沟通能力。
5、熟练应用Office常用办公软件。
"岗位职责"1、负责燃料电池整车动力系统的开发与设计,包括动力系统、车载氢系统、散热系统的集成设计。
2、负责燃料电池整车动力系统相关器件的选型、采购跟进和验证。
3、跟进与指导燃料电池整车动力系统的组装、调试、试运行。
4、完成上级领导交办的其它工作任务。
"岗位要求"1、本科以上学历,车辆工程、机械类等相关专业;熟练AutoCAD、UG、Pro/E(或CATIA)等制图软件,具备3D建模、2D出图等结构设计能力。
2、熟悉燃料电池整车架构,燃料电池工作原理和特性;2年以上相关岗位工作经验,有客车总布置工作经验者优先;3、熟悉氢气特性、车载氢系统工作原理。
4、熟悉整车开发、项目开发流程,了解相关设计规范,具备良好的策划、组织及协调沟通能力。
5、熟练应用Office常用办公软件。
"岗位职责"1、负责燃料电池整车动力系统的开发与设计,包括动力系统、车载氢系统、散热系统的集成设计。
2、负责燃料电池整车动力系统相关器件的选型、采购跟进和验证。
3、跟进与指导燃料电池整车动力系统的组装、调试、试运行。
4、完成上级领导交办的其它工作任务。
"总布置工程师岗位篇2:外饰布置岗位职责任职要求外饰布置岗位职责内饰研发员1.负责外饰零件的前期布置校核;2.负责外饰零件的可行性分析工作;3.负责外饰零件开发方案设计及详细产品文件制定;4.负责外饰零件现生产问题分析解决及改进方案,以及售后问题分析及解决;5.负责相关零件和系统的成本优化;6.负责相关零件行业内的新技术预研和应用。
电动汽车燃料电池增程器的系统集成设计
相 比纯 电 动 汽 车 ， 增 程 器 的 电 动 汽 车 在 行 带
驶 里程 方面 有 很 大 的 优 势 ， 比传 统 油 电混 合 动 相
力 汽车 ， 带增 程 器 的 电动 汽 车 在 排 放 方 面 优 点 十
为动力 系 统 的 汽 车 。它 包 括 燃 料 电池 电 动 汽 车 （ Ｃ Ｖ） 混合动力 电动汽车 （ Ｅ 和纯 电动 汽车 ＦＥ 、 Ｈ Ｖ） （ Ｅ ３种 类型 。 由于 目前 蓄电池储 能有 限 ， 电 Ｂ Ｖ） 纯 动 汽车存 在一次 充 电后续 驶 里 程短 的 问题 。考 虑 采用 在纯 电动汽 车上 加装 一 个增 程器 的方法 来 配 合 车载动力 电池 在 不 同工 况 下 工 作 ， 加 纯 电动 增
【 ｂｔ ｃ】 Ｔ ｅ ｙ ｅ ｓ ｎ ｈｉ ｓｏ ｒ ｇ． ｔ ｄｒｎ ｈ ｒ ｅｅ ｐ ｅｔ ｒ ｅｓ ｆ ． Ａ ｓ ａｔ ｈ ｓ ｍｄ ｉ ｏ ｅ ｆ ｎｅ ｘ ｎｅ ｉ ｔ ｅ ｌ ｄｖｌ ｍ ｎ ｐ ｃｓ ｏｅ ｒ ｓ ｔ ｅ ｇ ｃ ｃ ｒａ ｅ ｅ ｅ ａ ｙ ｏ ｏ
图 ４ 燃 料 电 池 增 程 器 总成 中氢 气 系统 总 成
图 ２ 增 程 器 整体 效 果 图
池和 与其配 合 工 作 的 相 关 子 部 件 集 成 在一 起 ， 可 以实 现一个 小 的系统 功能 ， 同时 在 出现 问题 时 ， 也 可单独 从 增 程 器 总 成 中 取 出 ， 行 维 修 。该 系 统 进
二＝
表 １ 整车 参 数
参 数 名 称 纯 电 动 续驶 里程 续 驶 里 程 （ ｍ） ｋ 增 程 器
总 续驶 里 程
数 值 ５ ５ ４ ５
高性能长寿命燃料电池发动机系统的开发研制
高性能长寿命燃料电池发动机系统的开发研制
成果介绍
本项目采用自下而上、迭代反馈的研究策略，从关键部件、高性能电堆及系统、燃料电池发动机系统、整车集成与核心部件及整机的测试与评价技术几个层面突破制约燃料电池发动机系统高效发电与耐久性的关键问题，形成一整套完整的高性能燃料电池发动机系统的核心技术。
项目以高功率密度和快速低温启动的质子交换膜燃料电池产业化应用示范为目标，在低贵金属或非贵金属催化剂方面的研究取得了重大突破，并开发设计了多层阴阳催化剂层结构，具有先进性。
该项目的成功实施可以推动国内的燃料电池的技术储备和升级，为中国的新能源汽车的应用推广打下基础。
主要技术创新点
1.快速低温启动策略：研究包括金属堆和传统石墨堆的特性差异，包括所用的材质、物理特性、结构差异，对水、气、热管理要求的不同，通过模拟设计和实验验证，突破现有的辅助及控制管理技术局限。
2 .采用多工步连续冲压成形新工艺，同步实现反应气流道和三维换热流场的设计实现金属板的精密加工，提升电堆的水热转输效果。
3 .高效、精密、智能的辅助与控制系统：开发自动监控、识别和调控的智能化管理系统，集成化的快速精确响应的水-热-气控制系统，配合自学习和修复式的运算模式，提升电池的多工况适应性和电堆寿命。
4 .模块化集成、运行可靠的整车系统：模块化布置燃料电池模块、空压机、冷却系统、变电系统、控制系统、辅助电池组的布局设计，满足燃料电池动力底盘布置需求。
燃料电池电动汽车原理与技术 第六章 燃料电池电动汽车热管理系统
6.1 燃料电池发动机热管理 温度对燃料电池的影响：
燃料电池汽车产业链示意图
6.1.1 燃料电池热管理系统的结构 燃料电池热管理系统的布置方式对热管理的控制方式和控制效果有着非常重要的影响，传统的燃
料电池系统结构主要由电堆、循环水泵、散热器、补偿水箱、冷却水管、节温器、去离子器等。其中水 泵负责冷却管路内冷却液循环；节温器是用来控制冷却系统的大小循环；散热器是冷却液与外界环境热 交换的装置；去离子器是降低冷却液电导率的装置。
6.4.1 整车热管理系统目标
整车热管理是从整车角度统筹车辆发动机、空调、电池、电机等相关部件及子系统相关匹配、优化 与控制，有效解决整车热相关问题，使得各功能模块处于最佳温度工况区间，提高整车经济性和动力 性，保证车辆安全行驶。
整车热管理系统的目标： 安全：更好的机舱热保护，防止机舱自燃，电池热失控、电机退磁等；优化电池、电机冷却策略， 提高整车安全性能；满足除霜除雾安全法规需要。 节能：降低热管系统能耗、提高纯电续驶里程；减少机舱进气，降低风阻；优化发动机本体热保护， 降低油耗；发动机进气保护，获得更好的油耗经济性。 经济：优化冷却模式，降低冷却模块成本。 耐久：合理的温度管理，防止零部件过高出现性能衰退。 舒适：更好的冷却系统，提高空调降温、采暖性能，提供更好的乘员舱舒适性。
压气态
水泵
包
阀、蒸发器、电池热交换器、储液罐、管路和控制
循环
膨胀阀 膨胀阀
系统组成，制冷剂在循环流动过程中的相变过程实 现热量的转移。
储液干燥剂
中温高压混合态
双蒸发器空调 – 动力电池冷却系统原理图
6.4 整车热管理系统性能测试评价
燃料电池汽车整车热管理测试评价是整车开发及应用过程中的重要一环，由于所涉及到 的部件目前仍处于技术初始阶段，因此其体系目前还在发展和完善过程中，因此燃料电池汽 车的整车热管理系统测试评价重点结合了传统汽车和新能源纯电动汽车的国内外标准及发表 的研究成果来进行对标，完成燃料电池整车热管理的测试评价。
动力电池技术路线图介绍
程将达到400公里，2030年达到500公里。
Tesla汽车：Model 3，续航里程 320 公里， 3.5 万美元， 2016 年 3 月发布，2017年实现量产。
2014年7月 2015年1月
福特汽车：新车的续航里 程 将 达 到 320 公 里 ， 年 内 （11月）推出。
2015年3月 2015年6月
“十三五” 计划--新能源 汽车重点研发专项（2016 —2020）
产业化的锂离子电池能量密度达到300 Wh/kg以上， 成本降至0.8元/Wh以下； 新型锂离子电池能量密度达到400 Wh/kg以上，新 体系电池能量密度达到500 Wh/kg以上。
《中国制造2025》
2020年：电池能量密度达到300Wh/kg； 2025年：电池能量密度达到400Wh/kg； 2030年：电池能量密度达到500Wh/kg。
未来相当长一段时期内，我国节能与新能源汽车将以普及应用插电式混合动力汽车、纯 电动汽车等新能源汽车为主要任务，迫切期待动力电池降低成本、提高性能。
研发新型锂离子电池和新体系电池、提升动力电池智能制造水平、完善验证测试方法和
标准体系，既是我国节能与新能源汽车的发展需求，也是我国动力电池发展的关键任 务，具有紧迫性。
国 际 能 源 署 预 测 数 据
新能源汽车 发展迅速
传统汽车呈 下行趋势
一、研究背景—新能源汽车国内现状
我国节能与新能源汽车已形成了较为完善的研发体系和产业体系，研制了系列产品，新能源 汽车推广应用示范数量居世界前列。 面向未来，我国节能与新能源汽车将继续保持与国际先进水平接轨，以大规模商业化普及应 用为目标，加快提升技术水平，加速产业发展，预计2020年我国新能源汽车市场保有量将达 到500万辆，生产产能将达到200万辆，2025年将生产产能将达到300万辆。
燃料电池汽车整车集成的关键技术
图 １ 燃料 电池轿车动力系统结构框图
相 比原 型 车 ， 它拆 除 了原车 的发 动 机 系统 （ 包
括燃 油及进 排气 系统 ） 传 动 系统 ， 及 安装 燃料 电池
发动机 系统 及 动 力 蓄 电池 作 为 车 辆 的 主 、 助 电 辅 源， 电动 机 作 为 原 动 机 。燃 料 电池 以氢 气 作 为 燃
车公 司也 纷纷 开 发 出 了 自己的燃 料 电 池汽 车 原 型
车 。以燃料 电池 发动机 为动 力 的各种 类 型 的“ 零排
７ ０年代 以来 ， 在世 界 范 围 内掀 起 了研 究 电动 汽 车 的热 潮 ， 车 系 统 集 成 与 零 部 件 技 术 都 得 到 了长 整
足 的发展 。 目前 所研 究 的 电动 汽 车 主要 有 ３种 类
型 。 别是 蓄 电池 电动 汽 车 （ Ｅ 、 合 动力 电动 分 Ｂ Ｖ） 混
汽车 （ Ｅ 和 燃 料 电池 电 动 汽 车 （ Ｃ Ｖ） Ｈ Ｖ） Ｆ Ｅ 。这 ３
类 电动汽车 都 有 各 自的特 点 ， 时 又存 在 一 些 共 同
性 的关键技 术 问题 。 ＦＥ Ｃ Ｖ一 般 以质 子 交换 膜 燃 料 电池 （ Ｅ Ｃ） Ｐ ＭＦ 作为 车 载 能 量 源 。Ｐ ＭＦ 是 一 种 通 过 氢 和 氧 的 Ｅ Ｃ 电化 学反应 直 接 产 生 电能 的装 置 ， 应 过 程 不 涉 反 及燃 烧 ， 因此 不受 “ 卡诺循 环 ” 的限制 ， 量转 换 效 能
Ａ Ｃ变 换 器 和 电 机 组 成 ， 系统 结 构 框 图 如 图 １ 其
所示。
整摈 系 … 妻制 一 统 【一 一
组 合仪表 系统
『 高速Ｃ Ｎ Ａ
燃料电池系统的系统集成与控制
燃料电池系统的系统集成与控制随着人们对可再生能源和环境保护的关注不断增加，燃料电池作为一项利用氢气和氧气来产生电能和水的技术逐渐受到广泛推广和应用。
由此，燃料电池系统作为将燃料电池、动力电子变换器、压力调节器、液体水箱、电池管理系统等各种组件集成起来的系统也变得十分重要。
在燃料电池系统中，控制电路是非常重要的一部分，它将电化学反应产生的电能转化为适合于车辆和设备使用的电能，同时对燃料电池系统进行智能化监测和控制。
因此，燃料电池系统的系统集成和控制技术也成为了该技术领域中的关键技术之一。
燃料电池系统的系统集成主要包括了三个方面：组件的互联、系统设计和优化。
组件的互联主要是指各种不同的组件如燃料电池堆、氢气储罐、电池管理系统等之间的相互连接及其控制策略的选择。
通过合理的组件互联，可以更好地实现整体系统的高效、安全与可靠运行，同时降低系统的重量和成本，从而在应用层面提升了能源利用效率。
系统设计和优化是燃料电池系统的第二个核心问题。
燃料电池系统与传统的内燃机系统存在着很大的区别，因此在系统设计中需要考虑到所使用的燃料电池的类型、堆的数量、汽车整车功率等因素。
在实际应用中，应在确保系统功率输出的同时降低系统噪声以及降低系统重量，让燃料电池系统更适应于汽车行业的应用。
除了燃料电池堆等核心模块外，开发和选择合适的控制策略也是系统集成和优化的核心问题之一。
例如，单片机根据补偿算法控制电容器的充放电状态，使系统电压与要求的工作电压匹配，使得电能转化和传输过程更加高效；PID控制策略在控制电器及电路器件等方面也起着重要的作用。
因此，通过不断优化控制策略，燃料电池系统可以更好地满足员工的使用需求，并提高技术的实际应用价值。
在燃料电池系统的控制方面，传感器技术的发展也给燃料电池系统的智能监测和控制提供了必要的手段。
例如，通过利用气体传感器、压力传感器等实现对氧气、氢气、空气阀门的快速控制和监测，实现桥驱动器、电阻电容型限流器的智能控制。
燃料电池汽车整车总布置与性能优化研究
燃料电池汽车整车总布置与性能优化研究作者：朱一男温泉李志平元燚范晓松来源：《汽车与驾驶维修（维修版）》2024年第07期关键词：燃料电池汽车；整车总布置；性能优化中图分类号：U469.722 文献标识码：A0引言燃料电池汽车作为未来清洁能源汽车的代表，因其高能量转换效率与零排放特性，成为研究热点[1-2]。
燃料电池系统布局及关键部件配置对整车性能有着直接影响，合理的整车总布置不仅优化了燃料电池系统的空间利用率，还提升了整车动力性与经济性[3-5]。
整车质量参数的精确计算方法确保了整车的稳定性与安全性。
车辆尺寸设定与人机工程分析通过优化驾驶员坐姿和操控舒适性，提高了用户体验。
动力系统模型的建立及关键部件参数匹配计算，为整车性能优化提供了基础。
本研究基于CRUISE的整车仿真建模，进行不同工况下的动力性与经济性仿真分析，能够直观呈现车辆在实际运行中的性能表现。
1燃料电池汽车整车总布置1.1燃料电池系统与关键部件的布局燃料电池系统布局中，燃料电池堆置于车辆前轴与中部之间，具体位置距前轴中心线1500m。
氢瓶容量为4.7kg，工作压力为35MPa，氢瓶直径为380mm，长度为950mm，布局在车辆底部中心线，确保横向稳定。
电动机与控制单元安装在后轴，距后轴中心线850mm。
冷却系统采用双循环冷却，冷却管路总长度为4500mm，确保有效散热。
氢气循环泵置于燃料电池堆侧面，距离为300mm。
1.2整车质量参数及其计算方法整车质量参数需精确到公斤级，前后轴质量比为55：45。
空载整车质量为15450kg，满载时达到2350kg。
整车质心高度为550mm，距车辆中心线120mm。
燃料电池堆质量为75.0kg，电动机质量为65.0kg，氢瓶总质量（含氢气）为150.0kg。
计算方法基于各部件质量及其安装位置，通过质心公式计算整车质心位置。
乘员质量假设为75.0kg/人，满载时计算4名乘员和200.0kg货物。
各质量参数与车辆尺寸、动力系统参数结合进行迭代计算和仿真验证，确保精确度和实际使用场景的适配性。
新能源电动汽车的结构和工作原理
(4)传动系 这是在汽车动力传动系中，用于调节和传递动力装置 输出的动力，使之与汽车行驶时驱动轮处要求的理想动力达到较 好匹配的所有部件的总称，具有减速、变速、倒车、中断动力、 轮间差速和轴间差速等功能。 (5)辅助系统 是指在汽车动力传动系中，用于从动力装置中获取 动力，区别于直接驱动车辆，主要用于维持汽车良好的操控特性、 舒适性等的所有部件的总称，如转向助力系统、制动助力系统、 空调系统(动力装置直接拖动)、辅助电气系统(12/24V发电机系统) 等。
•
配置自主开发双离合器两挡自动变速箱和磷 酸铁锂动力电池，系统集成度、可靠性、整车性 能进一步提高，产品通过了型试认证，已得到美 国经销商的认可。
• （2）天津一汽夏利汽车股份有限公司 • 天津一汽以夏利“幸福使者”为基础平台开发 的电动轿车。 • 采用150A· h的镍-氢蓄电池， • 用直流电动机驱动，通过总线CAN系统对汽车 的各个总成进行控制。 • 最高车速50km/h，最大爬坡度15％，续驶里 程80km。
• 2．国外汽车公司开发的EV • （1）美国通用汽车公司EV-1电动轿车 • EV-1型电动轿车使用85％的电池组电量时，
EPA城市循环行驶里程112km，高速公路行驶可 达144km。
• （2）日本丰田汽车公司的 RAV4-EV • 在市内道路行驶条件下，其最高车速可达
125km/h，一次充电后的续驶里程为215km。 RAV4-EV采用免维修密封型Ni-MH动力电池组， 总电压288V。动力电池组采用强制性空气冷却， 动力电池组装在底盘中部和座椅的地板下面，可 以保证车厢有宽大的乘坐空间，驱动电动机为永 磁电动机，效率高，体积小，最大输出功率为 45kW。汽车制动时，电动机转换为发电机回收 制动能量。
•
混合动力电动汽车动力系统试验方案及试验台架方案设计
优秀学位论文作者声明
本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任 何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关 学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版。同意省级优秀学位论文评选 机构将本学位论文通过影印、缩印、扫描等方式进行保存、摘编或汇编；同 意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。
武汉理工大学毕业论文（设计）
摘要
能源和环保问题将成为本世纪全球最为关注的问题，陆地交通工具是造成这两大问题 罪魁祸首，因此急需一种新的车型来取代传统的车型来缓解这些问题，混合动力电动汽车 (HEV)被证明是最近一段时间内的最佳选择。混合动力技术的开发很大程度上依赖于混合 动力试验技术，而先进的试验技术又要由完善的试验设备来保证。因而作为混合动力技术 开发的一种必不可少的基础设施，混合动力试验台架的研究与开发是非常必要和重要的。 本文首先分析了混合动力电动汽车动力系统的构成，依此对混合动力电动汽车结构形式进 行了分类，并给出了每一类混合动力电动汽车在各种工况下的能量流分配，然后对混合动 力台架试验技术做了概括性介绍，最后提出了混合动力电动汽车动力系统试验台架的前期 建设方案，完成了测功机的选型分析，联轴器及传动轴的设计，提出了冷却水供给系统， 燃油供给系统，进排气系统及供电系统的初步方案。 关键词：混合动力电动汽车 动力系统 试验台架
本学位论文内容不涉及国家机密。
论文题目：混合动力电动汽车动力系统试验方案 及试验台架方案设计
作者单位：武汉理工大学 作者签名：
年月日
武汉理工大学毕业论文（设计）
目录
燃料电池电动汽车动力传动系统技术
3
动力电池技术的挑战在于提高能量密度、降低成 本、提高安全性和解决充电基础设施的问题。
电机技术
01
电机是燃料电池电动汽车的驱动装置，其性能直接 影响车辆的动力性和效率。
02
永磁同步电机是目前常用的驱动电机类型，其具有 高效率、高转矩和高可靠性的优点。
03
电机技术的挑战在于提高效率和可靠性，降低成本 ，以及解决电磁干扰和噪音问题。
能量管理技术
能量管理技术是燃料电池电动汽车的关键技术 之一，它能够实现能量的优化分配和管理，提 高车辆的经济性和排放性能。
智能能量管理系统能够实现能量的优化分配和 管理，提高车辆的经济性和排放性能。
能量管理技术的挑战在于实现能量的高效管理 和控制，解决多能源协同的问题，以及提高系 统的智能化水平。
05
燃料电池电动汽车的挑战与解 决方案
技术挑战
燃料电池技术
燃料电池电动汽车的核心技术是燃料电池，其性能和寿命直接影响整车的性能 和可靠性。目前，燃料电池的效率和寿命仍需进一步提高。
动力系统集成
燃料电池电动汽车的动力系统包括燃料电池、动力电池、驱动电机等部件，如 何将这些部件高效地集成在一起，实现良好的动力性和经济性，是技术上的一 个挑战。
燃料电池电动汽车动力传动 系统技术
汇报人：文小库 2023-12-29
目录
• 燃料电池电动汽车概述 • 燃料电池电动汽车动力系统 • 燃料电池电动汽车传动系统 • 燃料电池电动汽车关键技术 • 燃料电池电动汽车的挑战与解
决方案 • 燃料电池电动汽车未来发展趋
势
01
燃料电池电动汽车概述
燃料电池电动汽车的定义与特点
能量管理系统
能量管理系统是燃料电池电动汽车的 能源管理和优化系统，负责协调和管 理车辆的能源供给和需求，提高能源 利用效率。
氢燃料车用动力电池系统设计与仿真分析
动力源与燃料电池并联应用，共同为汽车提供能源。此混
密封垫
合氢燃料车可使其输出的功率降低，同时提高了整车的经 济性[3]。
本文以氢燃料中型卡车为研究对象，通过对电池系统 的随机振动和温度场仿真分析来确认设计的可行性。
接插件 冷却介质入口 MSD
冷却介质出口
模组 下箱体
1 动力电池系统在整车系统架构中功能
本文使用 Ansys Fluent 软件，采用简化算法对模型进 行简化，并以此模型对电池系统进行温度场仿真分析。
淤为提高仿真精度，电池模组划分细密的结构化网 格，为提高仿真效率，对电池液冷系统划分结构六面体和 非结构四面体的混合网格，将模组网格和液冷系统网格进 行组装，组装后网格总数为 9278331 个。水冷板材料为铝 与铜的合金，冷却液选用 50%的乙二醇溶液，电芯为某款 单体容量 48Ah 的锰酸锂电池，单体电芯直流内阻 1.5m赘 （25益，50%SOC），液冷板布置在各模组的极耳两侧，电池 包箱体材料为 Q235A，电池包表面与环境换热方式为空气 自然对流换热。
中图分类号院U466
文献标识码院A
文章编号院1674-957X（2021）13-0016-02
0 引言
随着环境污染、温室效应与能源短缺的加剧，为汽车
寻找新型能源已迫在眉睫。氢燃料电池汽车是公认的可同
时解决能源和环境问题的绿色环保车，是今后汽车发展的
主要方向之一[1-2]，通常采用蓄电池或超级电容器作为辅助
（奇瑞商用车（安徽）有限公司，芜湖 241002）
（Chery Commercial Vehicle（Anhui）Co.，Ltd.，Wuhu 241002，China）
摘要院本文研发设计一款安全、可靠的氢燃料车用动力电池系统，分析了动力电池系统在整车功能架构作用及其结构组成，并对 该系统进行随机振动和温度场仿真与分析。通过仿真，验证系统设计可行性。
氢燃料电池车辆电动机系统设计
氢燃料电池车辆电动机系统设计氢燃料电池车辆作为一种新兴的清洁能源交通工具，其电动机系统设计至关重要。
本文将结合目前氢燃料电池车辆电动机系统的发展现状和未来趋势，深入探讨其设计原理、关键技术和优化方向。
一、原理氢燃料电池车辆的电动机系统是通过将氢气与氧气在燃料电池中进行氧化还原反应，从而产生电能驱动电动机工作，实现车辆动力输出。
整个系统主要包括燃料电池、氢气储存装置、氧气供给装置、电动机控制器等部分。
1. 燃料电池燃料电池是氢燃料电池车辆电动机系统的核心部件，其工作原理是将氢气与氧气在阳极和阴极进行氧化还原反应，从而产生电能。
常见的燃料电池有聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）等。
其中，PEMFC由于其高效率、低温运行等优点被广泛应用于氢燃料电池车辆。
2. 氢气储存装置氢气储存装置主要用于存储氢气，以保证车辆长时间行驶。
目前常用的氢气储存装置包括高压储氢罐和液态氢储罐，后者由于能有效提高氢气储存密度，因此在实际应用中更受青睐。
3. 氧气供给装置氢燃料电池车辆的氧气供给装置主要用于向燃料电池输送氧气，并需要保证氧气的纯度和供给量。
通常采用的氧气供给方式有外部氧气供给和空气中吸氧两种方式，前者可以提供更高纯度的氧气，但增加了系统复杂度。
4. 电动机控制器电动机控制器是氢燃料电池车辆电动机系统的“大脑”，主要负责控制电动机的启停、转速调节、能量回收等功能。
优秀的电动机控制器可以提高系统的响应速度和能效，进而提升车辆的性能和续航里程。
二、氢燃料电池车辆电动机系统设计关键技术1. 功率匹配与峰值功率输出氢燃料电池车辆的功率匹配是指燃料电池和电动机之间的功率输出匹配，主要取决于车辆的动力需求。
在实际工程中，需要根据车辆的质量、行驶工况、道路拓扑等因素进行合理的功率匹配设计，以实现最佳的动力输出效果。
2. 能量管理与回收氢燃料电池车辆的能量管理与回收是提高车辆能效的关键技术。
通过对车辆制动、惯性滑行等能量回收装置的设计和优化，可以在车辆制动过程中将能量转化为电能进行储存，进而延长车辆的续航里程。
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》范文
《燃料电池汽车热泵空调与动力系统集成式热管理系统研究》篇一摘要：本文针对燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）的热管理技术进行了深入研究，重点探讨了集成式热管理系统中的热泵空调与动力系统的集成应用。
通过对相关技术的理论分析、仿真模拟及实际测试，本文旨在为燃料电池汽车的研发与优化提供理论依据和实践指导。
一、引言随着环境保护和能源利用效率的要求不断提高，燃料电池汽车作为新能源汽车的代表之一，其发展备受关注。
在燃料电池汽车中，热管理技术是影响其性能和寿命的关键因素之一。
集成式热管理系统通过优化热泵空调与动力系统的协同工作，可以有效提高系统的热效率，降低能耗，并保障车辆在各种工况下的稳定运行。
二、燃料电池汽车热管理技术概述燃料电池汽车的热管理主要包括对燃料电池堆、动力电池组、电机及辅助系统等关键部件的温度控制。
传统的热管理方式多采用独立控制的散热系统，然而这种方式存在着能耗高、系统复杂、难以集成等缺陷。
而集成式热管理系统通过将热泵空调与动力系统进行一体化设计，可以有效解决上述问题。
三、集成式热管理系统的原理与构成集成式热管理系统主要由热泵空调、动力系统及其控制系统构成。
其中，热泵空调通过逆卡诺循环原理，利用低温热源进行制冷和供暖；动力系统则包括燃料电池堆、电机等关键部件。
通过精确控制流经各部件的冷却液流量和温度，实现系统的整体优化。
四、热泵空调与动力系统的集成应用在集成式热管理系统中，热泵空调与动力系统通过智能控制系统进行协同工作。
在高温环境下，系统通过调整冷却液流量和温度，保证燃料电池堆和动力电池组在最佳温度范围内运行；在低温环境下，则通过热泵空调的制热功能，为车内提供舒适的温度环境。
此外，系统还能根据车辆运行状态和外部环境变化，实时调整工作模式，以实现最佳的能效比。
五、仿真模拟与实际测试为了验证集成式热管理系统的性能，本文进行了仿真模拟和实际测试。
通过建立详细的数学模型和物理模型，模拟了车辆在不同工况下的运行状态和系统性能。
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144 度实验
进行刚度实验 8 2 4 64
参考类似产品进行疲 参考类似产品
189 劳实验
进行疲劳实验 9 2 4 72
图 2 前舱动力系统装配工艺方案
2. 7 集成框架的 CAE分析及结构优化 ·4·
为评价集成框架是否满足结构设计要求 ,采 用 M SC. Nastran 2005 软件对框架的模态 、静态强 度 、加速度冲击下强度状况进行分析判断 ,并优化 当前设计 。
(2)承载能力要求 : 能安 全承 载 330 kg静 载 荷 ,及整车坐标下 X 向 11 g, Y 向 3 g, Z 向 5 g的冲 击载荷 。
(3)耐久性要求 : 满足整车 115万 km疲劳耐 久性要求 。
(4)刚度要求 : 根据整车总体设计要求 ,框架 在动态载荷下应有足够的刚度 ,以保证所固定的 零部件之间无相互挤压和碰撞 。设计参考标准为 框架跨度内 ,静载下最大变形量不超过 0. 2 mm ,冲 击载荷下最大变形量不超过 1. 5 mm。
(杨嘉林 )
收稿日期 : 2009 - 07 - 02
·2·
上海汽车 2009109
新能源汽车
燃料电池汽车动力系统集成设计的目标是将 燃料电池汽车动力系统的 FCS、PCU、驱动电机 、减 速器 、水泵 、水箱 、增湿器 、空调压缩机及其控制系 统集成为一个刚性整体 ,并整体通过三个悬置固 定于车身的前舱内 。动力系统集成设计要求具有 良好的装配 、拆卸以及维护工艺性 。 1. 2 集成设计方案
装配工艺性差的主要原因是动力系统集成度比较 低 。燃料电池汽车动力系统主要包括电驱动系 统 、动力控制单元 ( PCU ) 、电堆 、燃料电池空气系 统 、水系统以及氢气系统 ( FCS)等 。这些系统的主 要特点是零部件比较多而零散 ,单个系统的集成 度很低 ,这些都不利于产业化 。为了实现燃料电 池汽车的产业化 ,提高动力系统集成度是必须解 决的问题 。
结构设计不合理 9 材料疲劳失效
3 设计评审 CAE分析
7
进行零部件装配分析 , 进行零部件
112 优化结构降低装配精 装配分析及 7 2 2 28
度要求
结构优化
105
对零 部 件 接 口 尺 寸 进 行制造公差控制
加强对零部 件接口尺寸 的控制
7
2
3
42
已 做 DMU
做 DMU检查
检查及设计
96 设计者 、总布 置 、相 关 者 、总布置 、 8 2 1 16
根据集 成 方 案 对 框 架 的 需 求 及 整 车 性 能 要 求 ,制定框架设计流程如图 1所示 。
图 1 框架设计流程
2. 2 集成框架的技术要求 根据整车性能要求和框架使用环境 ,由设计
流程分析确定对框架设计的技术要求 。 (1)功能要求 :满足总布置对前舱动力系统零
部件的集成安装要求及装配工艺要求 。满足集成 框架与车身 、副车架之间的悬置连接要求 。
新能源汽车
3. 2 结论 ( 1 )本文介 绍 了框 架 式的 燃 料电 池 汽车 动 力
系统集成一体化设计思想 ,并在案例中的燃料电 池汽车设计中得到实现 。
( 2 )案例中 设 计的 集 成框 架 满足 车 身模 态 要 求 ,满足静载下的变形要求和应力要求 ,同时能够 满足耐久性要求和冲击载荷下的强度要求 。
参考文献
1 SG Chalk, JF M iller, FW W agner. Challenges for fuel cells in transport app lications; Journal of Power Sources, Volume 86, Issues 12 2, March 2000.
2 许倞.“十五 ”国家 863 计划电动汽车重大专项正式启动 [ J ]. 中国科技产业 , 2002. 03.
3 陈全世 ,仇斌 ,谢起成. 燃料电池电动汽车 [M ]. 北京 :清华 大学出版社 , 2005.
A bstract
In China, the industrialization of fuel cell vehi2 cle has a long way to go. Too low integration degree of power train system is one of the factors to block FCEV industrialization. The paper p roposes one m ethod for the power train system integration design. A s a samp le, power train system integration is con2 ducted for one FCEV using this m ethod. This study can p rovide a paradigm for integration in other FCEV power train system s.
8 引 起 数 模 和 产 5 预留间隙 检验
4
品实物不一致
装配工艺差
零件装配 较困难
设计时对工艺 6 考虑不足 ,结构
不合理
4
凭设计 设计评审 经验控制 模装验证
4
框架变形
零件发生 碰撞损坏
结构设计不合理 8 材料选择不当
3
设计评审 CAE分析
6
承载零部件
重量
零件脱落 , 框架断裂 动力系统
被破坏
新能源汽车
A版
燃料电池汽车动力系统集成及框架设计
冷如波 周庆伟 凌天钧 何 健 周 锋
(上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部 )
【摘要 】 中国燃料电池汽车离产业化还有较大的差距 ,动力系统集成度低是原因之一 。文章研究动力
系统一体化设计方法 ,并在一款燃料电池汽车上得到实现 。这种集成框架式的设计方法为其它燃料电池汽车动 力系统集成提供范例 。
根据集成设计目标 ,将动力系统零件分为上 下两层布置 。上层为 FCS、PCU、增湿器 、水箱 ; 下 层为驱动电机 、减速器 、空气压缩机及其控制器 、 空气滤清器 、水泵 。各零件通过框架结构相互连 接在一起 。
2 燃料电池汽车动力系统集成框架 设计
根据总体布置方案及各零部件空间结构 ,集 成框架设 计 整 体 方 案 确 定 为 组 装 式 立 方 框 架 结 构 ,工艺方案为单件数控加工 、批量压力铸造 。 2. 1 集成框架设计流程图 P 2D GRAM
3 讨论和结论
3. 1 讨论 (1)在该案例中 ,动力系统零部件的集成度太
低 ,增加了框架设计难度和成本 。提高系统本身 的集成度是解决这个问题的关键 。
(2)为了减轻框架重量 ,在满足强度要求和制 造工艺的情况下 ,可以考虑选择镁合金材料 。
(3)对于本案例的集成框架设计 ,在后续的设 计工作中 ,还将进行刚度试验和疲劳试验 ,以进一 步验证和强化设计 。
【主题词 】 燃料电池 汽车 动力系统
0 引言
随着全球能源危机状况和温室气体排放日益 严重 ,各国政府和汽车公司都在积极寻求解决方 案 。新能源汽车在解决这两大问题方面具有广阔 的前景 ,因此受到普遍重视 。各国政府和汽车公 司都在新能源汽车的研发工作中投入了大量的人 力和物力 。2001年 ,中国确立“十五 ”国家高新技 术研究发展计划 ( 863计划 )电动汽车重大专项项 目 ,明确了中国的电动汽车战略发展基本原则 ,提 出“三横三纵 ”研发布局 。
1 燃料电池汽车动力系统集成
1. 1 集成设计目标
汽车动力总成技术研发 ,建立适当的研发体制与 国外竞争 ,还是有希望的 。反之 ,如果“妄自菲薄 ” 或“盲目乐观 ”,不下大功夫去改变现状 ,将会走下
坡路 。也许自主汽车企业不得不重回依靠外国技 术的老路 。现在应该到了认真思考发展中国汽车 动力总成的关键时候了 !
燃料电池汽车作为一种新能源汽车 ,具有节 能 、零排放 、无污染 、效率高等优点 。但是燃料电 池系统成本高 、基础设施投入大 、整车装配工艺差 等都是阻碍燃料电池汽车产业化的重要因素 。在 国家 863 计划的支持下 ,国内燃料电池汽车的研 发取得较大进展 ,但是整车的装配工艺性差 ,这一 问题没有得到根本改观 。造成燃料电池汽车整车
表 2 4 组冲击载荷下的计算结果
分析工况 Y向加速度 Z 向加速度 最大位移 最大应力
( g)
( g)
(mm )
(M Pa)
A
+3
+5
0. 956
116
B
+3
-5
0. 828
116
C
-3
+5
1. 14
155
D
-3
-5
பைடு நூலகம்
0. 634
80
( 5 )结构优化 根据以上分析结果 ,可以得出结论 :该结构完 全满足强度要求 ,并且有足够的余量进行减重优 化 。减重优化的主要制约点并不在于强度值 ,而 是最大静载变形 0. 2 mm的约束 。根据 CAE 分析 结果 ,对框架的局部结构进行优化设计 ,优化后框 架总质量减小 14%。
目前在汽车中应用的轻质金属材料主要有高 强度钢 、铝合金 、镁合金材料等 。其中 7050 铝合 金材料较符合所需材料的使用性能 、工艺性能及 经济性能 。综合以上因素 ,框架所选取的材料为 7050铝合金 。 2. 4 框架详细结构设计
集成框架总成设计由 8 个单体框架和 14 个 安装连接块组成 。框架之间以螺栓连接 ,组装后 成为一刚性整体 。框架总成以 3个悬置点分别固 定在车身和副车架上 ,以实现动力系统一体化集 成要求 。 2. 5 系统总成装配工艺方案
DRE多方检查
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