燃料电池电动汽车

施可能会增加整车的能量效率。
缺点：
◇蓄电池的使用使得整车的质量增加，动力性和经济型受到影
响，这一点在能量复合型混合动力汽车上表现更为明显；
◇蓄电池充放电过程会有能量损耗；
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◇系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。
❖ 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。
醇或者汽油重整技术的FCEV则长达10多分钟，比起内燃机汽车起 动的时间长得多，影响其机动性能。 ❖ 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求
◇燃料电池的比能量不低于150～200Wh /kg, 比功率不低于 300～400 W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体（USABC） 所提出的电池性能和使用寿命的指标。
◇通过与燃料供给装置的组合，可适用范围的燃料； ◇没有尺寸效应，很小的燃料电池仍具有和大尺寸相仿的效 率； ◇转换效率高，可达60% ； ◇没有运转部件，噪音小； ◇NOx及SOx等的排出量少，有利环保,若以氢为燃料，排放 是水，电池部分可实现“零排放”．
❖ 燃料电池的分类 根据工作温度可分为:低温型、中温型和高温型三种。
动电机将电能转化成机械能传给传动系，驱动汽车前进；在汽车
制动时，驱动电机变成发电机，蓄电池和超级电容将储存回馈的
能量。
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❖ 燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动的FCEV 这种结构的优点相比燃料电
池+蓄电池的结构形式的优点更 加明显，尤其是在部件效率，动 态特性，制动能量回馈等方面。 而其缺点也一样更加明显：
由于燃料电池能将燃料的化 学能直接转换为电能，因此，它 没有像普通火力发电厂那样的通 过锅炉、汽轮机、发电机的能量 形态变化，可避免过程中转换损 失，达到市制发电效率。
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❖ 燃料电池的优点 ◇由于输出功率单位由堆的输出功率定，故机组容量具有自
由度；部分负荷时也能保持高的效率；
◇可以在- 20 ℃的条件下起动和工作, 有可靠的安全性和密封 性, 不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。 武汉理工大学汽车工程学院
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◇各种结构件有足够的强度和可靠性, 可以在负荷变化情况下 正常运转。并能够耐受FCEV行驶时的振动和冲击。
◇FCEV除排放达到零污染的要求外, 动力性能要求基本达到或 接近内燃机汽车的动力性能的水平, 性能稳定可靠。
❖ 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
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优点： ◇由于增加了比功率价格相对低廉得多的蓄电池组，系统对燃
料电池的功率要求较纯燃料电池结构形式有很大的降低，从而大
大地降低了整车成本； ◇燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作时燃
料电池的效率较高； ◇系统对燃料电池的动态响应性能要求较低； ◇汽车的冷启动性能较好； ◇制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部分动能，该措
◇不能进行制动能量回收。
❖ 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。在该动力系统结构中，
燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化
成机械能传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电
机变成发电机，蓄电池将储存回馈的能量。
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2020/3/24
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❖ 燃料电池定义 燃料电池是一种能够持续的通过发生在阳极和阴极的氧化
还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常 规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃 料和氧化剂，只要持续供应，燃料电池就会不断提供电能。 ❖ 燃料电池的特点
◇增加了超级电容，系统质量 将可能增加；
◇系统更加复杂化，系统控制 和整体布置的难度也随之增大。
燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图
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❖ 燃料电池电动汽车的主要不足 ◇燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高 ◇辅助设备复杂，且质量和体积较大 ◇起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高 采用氢气为燃料的FCEV起动时间一般需要3分多钟，而采用甲
燃料
导电离子
氧化剂
阳
阴
ຫໍສະໝຸດ Baidu
极
极
电 解 质
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❖ 纯燃料电池驱动的FCEV
优点：
◇结构简单，便于实现系统控制和整体布置；
◇系统部件少，有利于整车的轻量化； ◇较少的部件使得整体的能量传递效率高。 缺点： ◇燃料电池功率大、成本高； ◇对燃料电池系统的动态性能和可靠性提出了很高的要求；
◇各种辅助技术装备的外形尺寸和辅助技术装备的质量应尽可 能地减小, 以符合FCEV的装车要求。
根据电解质的种类可分为：
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碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料 电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、 聚合物离子膜燃 料电池(PEMFC)。
根据多电源的配置不同可分为： FCEV按“多电源”的配置不同，可分为纯燃料电池驱动（PFC） 的FCEV；燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的FCEV；燃 料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的FCEV；燃料电池与辅助 蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的FCEV。
相对于蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，比蓄 电池功率密度大，在回收制动能量方面比蓄电池有优势，循环寿 命长，但是超级电容的能量密度较小。
❖ 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。
燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱
❖ 燃料电池的原理 燃料电池由阳极、阴极和离子导电的电解质构成，其工作原
理与普通电化学电池类似，燃料在阳极氧化，氧化剂在阴极还原， 电子从阳极通过负载流向阴极构成电回路，产生电流。
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❖ 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。