燃料电池汽车(1)
燃料电池汽车概论.
燃料电池汽车概论一、燃料电池汽车的特点燃料电池汽车是电动汽车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。
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。
燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。
●有些车辆直接携带着纯氢燃料：●另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。
单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1、零排放或近似零排放。
2、减少了机油泄露带来的污染。
3、降低了温室气体的排放。
4、提高了燃油经济性。
5、提高了发动机燃烧效率。
6、运行平稳、无噪声。
二、燃料电池的工作原理三、燃料电池电动汽车的现状与发展燃料电池以其特有的燃料效率高、比能量大、比功率大、供电时间长、使用寿命长、可靠性高、噪声低及不产生有害排放物NO2等优点正在引起世界各国的注意。
与内燃机汽车相比，氢燃料电池电动汽车有害气体的排放量减少99%，CO2的生成量减少75%，电池能量转换效率约为内燃机效率的2.5倍。
这种电池将有可能成为继内燃机之后的汽车最佳动力源之一。
近年来一些厂家，如戴姆勒-克莱斯勒、丰田、通用、本田、日产、福特等公司都开发了自己的燃料电池电动汽车(FCEV)。
汽车界人士认为FCEV是汽车工业的一大革命，是21世纪真正的纯绿色环保车，是最具实际意义的环保车种。
1.燃料电池电动汽车的发展慨况20世纪60年代和70年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。
此后，美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。
世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。
在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。
“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。
第6章 燃料电池电动汽车
• （2）绿色环保 • （3）运行噪声低 • （4）续驶里程长 • （5）过载能力强 • （6）设计灵活方便
• 2.燃料电池电动汽车的缺点 • （1）燃料电池价格过高 • （2）燃料电池用氢的制备、储存困难 • （3）辅助设施不完善、建设成本本昂贵 • （4）起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高
•6.2 燃料电池电动汽车的类型
• 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。
• 6.2.1 纯燃料电池驱动(PFC)的FCEV
• 6.2.4 燃 料 电 池 与 辅 助 蓄 电 池 和 超 级 电 容 联 合 驱 动 （FC+B+C）的FCEV
• 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如图 所示，该结构也为串联式混合动力结构。在该动力系统结构中，燃料电 池、蓄电池和超级电容一起为驱动电动机提供能量动电动机将电能转化 成机械能传给传动系统，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电动 机变成发电机，蓄电池和超级电容将储存回馈的能量。
• 7．整车与动力系统的参数选择与优化设计 • 燃料电池汽车整车性能参数是整个燃料电池动力系统开发的信息来源，而虚 拟配置的动力系统的特性参数也影响整车性能。
• 目前参数设计主要借助于通用的或专用的仿真软件进行离线仿真，如 ADVISOR、EASY5、PSCAD、V2ELPH、FAHRSIM等。
• 为了实现虚拟模拟与真实部件的联系，必须建立实时仿真开发环境。 • 8．多能源动力系统的能量管理策略 • 目前的开发方式一般是借助仿真技术建立一个虚拟开发环境，对动力系统模 型进行合理简化，从理论分析的角度得到最优功率分配策略与能量源参数和工 况特征之间的解析关系，并从该关系出发定量地分析功率缓冲器特性参数对最 优功率分配策略的影响，为功率缓冲器的参数选择提供理论依据。
燃料电池技术在汽车行业的应用
燃料电池技术在汽车行业的应用随着科技的发展，燃料电池技术已经进入了我们的视野。
作为一种新型的动力源，燃料电池技术开始在汽车行业中得到应用。
那么，燃料电池技术在汽车行业中的应用情况又是怎样的呢？一、燃料电池技术的基本原理在探究燃料电池技术在汽车行业中的应用之前，我们需要首先了解它的基本原理。
简单来说，燃料电池就是将储存氢气或氢气源生产的、通过反应产生电能并发出水蒸气和热的设备。
在燃料电池中，电池反应由电解质和阳极、阴极组成。
通过将氢气和氧气导入反应单元，得到了能够驱动汽车发动机的电能。
二、燃料电池技术在汽车行业中的应用燃料电池技术在汽车行业的应用主要依靠它的优势。
燃料电池技术以零排放、高效、绿色等特点成为了替代传统燃料发动机的最佳选择之一，它在汽车行业的应用主要有以下几个方面：1、节能环保燃料电池技术在汽车行业中的应用最为显著的一点就是节能环保。
相较于传统的油车，使用燃料电池汽车能够大幅度降低能耗和二氧化碳等其他废气的排放量。
而且，燃料电池在发电过程中产生的排放物只有水蒸气，从根本上说，是对环境最为友好的一种动力解决方案。
2、安静舒适使用燃料电池汽车产生的噪音相当低。
传统汽车主要利用发动机的燃烧来产生动力，而燃料电池汽车则主要利用水分解来产生动力。
这种新的动力来源降低了车辆噪音，给人们带来了宁静而舒适的驾驶环境。
3、续航里程长传统汽车使用化石燃料，需要经常加油，汽车的行驶里程受到了限制。
而燃料电池技术则可以在一定程度上解决这个问题。
燃料电池汽车的续航里程可以达到500公里以上，相比于传统汽车的行驶里程可以说达到了一个新的高度。
三、燃料电池技术在汽车行业的发展前景随着国家对环境保护的重视，以及人们日益增强的环保意识，燃料电池技术正在逐步得到推广和应用。
在长期的发展趋势下，燃料电池汽车有望成为未来的主流汽车发动机之一。
在我国燃料电池技术的研究和应用中，政府出台了一系列国家政策。
例如，国家重点研发计划“燃料电池汽车及基础设施”专项。
燃料电池技术在汽车上的应用
燃料电池技术在汽车上的应用燃料电池是一种将储存在燃料（氢）和氧化剂（氧）中的化学能通过电化学反应直接转化为电能的装置，其过程不涉及燃烧，无机械损耗，能量转化率可高达80％，产物仅为电、热和水蒸气；而且燃料电池运行平稳，无振动和噪音，所以被认为是21世纪的绿色能源。
由于燃料电池能将燃料的化学能直接转化为电能,因此，它没有像通常的火力发电机那样通过锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可以避免中间的转换的损失，达到很高的发电效率。
燃料电池技术在汽车上的应用给汽车产业发展带来了革命性的突破，同时也推动了自身的发展。
燃料电池可以用作汽车的（辅助）动力电源，也可以用作辅助电源。
事实上，人们考虑更多的是燃料电动汽车（FCEV），它不同于传统汽车，其动力来自燃料电池，而不是内燃机，可以减少燃料消耗，产生更少的污染物排放，当以氢作燃料时，能真正实现汽车的“零排放”，因此更符合人们的经济环保观念。
此外，在能量耗尽后，燃料电动汽车不像传统的蓄电池电动汽车（BEV）那样需要长时间充电，而只需补充燃料即可继续工作，这一点对汽车驾驶者来说尤为方便。
目前开发的燃料电池动力车主要用两种类型：纯燃料电池动力车和燃料电池一蓄电池混合动力车。
纯燃料电池动力车采用大功率的燃料电池堆栈，以确保在没有后备蓄电池的情况下能提供启动、瞬时加速的动力；而燃料电池--蓄电池混合动力车以蓄电池为主动力，小功率的燃料电池用作续程器。
1.汽车用燃料电池研究最多、最成功的是质子交换膜燃料电池(PEMFC)。
PEMFC作为第五代燃料电池，由于具有能量转化率高、低温启动、无电解质泄漏等特点，被公认为最有希望成为电动汽车的理想动力源。
但是由于PEMFC需采用贵金属Pt作为电极催化剂，不仅提高了成本；而且限制了燃料只能采用纯氢，因为燃料中的微量CO也可导致Pt中毒。
对于甲醇、汽油等燃料，必须经过重整纯化，从而增加了系统的复杂性。
近年来，PEMFC技术取得了重大突破，燃料已经实现内重整，使得系统体积大为减少，有望进一步“减负”；更重要的是催化剂中pt载量大为降低，成本问题有望得到解决，相信PEMFC汽车在不久的将来能够实现商业化。
新能源汽车的类别及特点
三、新能源汽车的类别及特点根据新能源汽车的定义，我们可以认定的新能源汽车有很多种，随着新能源汽车的不断发展，其包含的范围也越来越广。
鉴于目前市场主流认识，从新能源的技术特点和车辆驱动原理上来分，一般将新能源汽车分为混合动力汽车（Hybird Electric Vehicle，HEV）、纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV）、燃料电池汽车（FuelCell Electric Vehicle，FCEV）和燃气汽车、生物燃料汽车以及其他能量形式驱动的汽车。
以下做简要介绍。
（一）纯电动汽车纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV），顾名思义就是纯粹靠电能驱动的车辆。
它必须使用专用充电桩或者特定的充电场所进行充电才能行驶。
典型的例子是特斯拉。
它的优点是结构简单，保养项目少，使用成本低，缺点是电池的续航里程和电池寿命较短，温度对电池容量的影响非常大，充电的便利性也不好。
由于电能的来源广泛，在未来还会有更清洁的电能产生，因此纯电动车是未来的最终发展趋势。
电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，几乎是“零污染”。
众所周知，内燃机汽车废气中的CO、HC及NOX、微粒、臭气等污染物形成酸雨酸雾及光化学烟雾。
电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声也较内燃机小。
电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车。
电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量地再利用。
图1-3-1纯电动汽车典型结构图（二）混合动力汽车混合动力汽车（Hybird Electric Vehicle，HEV）指的是至少拥有两种动力源，使用其中一种或多种动力源提供部分或者全部动力的车辆。
从目前世界范围内的整个形势来看，日本是电动汽车技术发展速度最快的少数几个国家之一，特别是在发展混合动力电动汽车方面，日本居世界领先地位。
燃料电池电动汽车
燃料电池+蓄电池十超级电容形式动力系统结构图
超级电容 燃料电池系统
蓄电池
驱动电动机
传动系
4．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： （1）增加了超级电容，系统质量将可能增加； （2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的
新能源汽车技术 第 3 页
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。
燃料电池系统
驱动电动机
传动系
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1．纯燃料电池驱动的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。
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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。 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。
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。
这些核心部件的布置，不仅要考虑布置 方案的优化及零部件性能实现的便利，还要 求相关方案必须考虑传统汽车不具备的安全 性问题。
燃料电池电动汽车工作原理及发展趋势
44-CHINA ·January栏目编辑：桂江一********************控制单元和PTC加热器本体存在故障的可能，因此，接下来应重点检查冷却液循环系统。
查阅故障车型空调系统电路，根据图2所示PTC加热器电路和图4所示加热器冷却液泵电路可知，加热器和冷却液循环泵都是由空调控制模块进行控制的。
此时，笔者想起故障车空调控制模块中存储的故障码B064B 00。
虽然从字面上看，故障码B064B 00的含义是“涡轮增压旁通电磁阀电路故障”，但属于B类故障码，且出现在空调控制模块中，因此，怀疑诊断仪上显示的故障码含义有误。
而且一般情况下，汽车上的控制单元中很少会无缘无故存储故障码。
查询故障车型维修手册发现，故障码B046B的含义是“辅助加热器冷却液泵反馈电路故障”。
由此可见，诊断仪上显示的故障码B046B的含义确实有误，而且故障码B046B可能与该车故障直接相关。
根据故障车型空调系统工作原理可知，如果加热器冷却液泵不工作，则加热器就会停止工作，因此，根据故障码B046B的提示，应重点检查辅助加热器冷却液泵电路。
图4 故障车型加热器冷却液泵电路图3 故障车型无暖风诊断思路根据图4所示加热器冷却液泵电路图，检测冷却液泵插头端子电压，并将测量结果与同款正常车进行比对(表1)，发现故障车加热器冷却液泵反馈线(1号端子)的电压为0，而正常车在该处的电压为10.48V，显然不正常。
通过上述测量结果可以看出，故障车加热器冷却液泵的反馈线路存在断路故障，这与维修手册上关于故障码B046B的含义“辅助加热器冷却液泵反馈电路故障”一致。
根据反馈线路走向并结合车主反映的情况(该车曾因追尾事故更换过前保险杠)，对加热器冷却液泵的反馈线路进行检查，在前保险杠内右前方位置发现了破损的线束(图5)。
修复该处破损的线束后试车，该车故障被彻底排除。
图5 故障车前保险杠内破损的线束维修小结诊断结束后，再来复盘本案例发现，该车故障其实比较简单。
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》——06 燃料电池电动汽车
1
燃料电池电动汽车概述
2 燃料电池电动汽车的结构与原理
3 燃料电池电动汽车关键技术
4 燃料电池电动汽车实例及性能分析
17
第三节 燃料电池电动汽车关键技术
燃 燃料电池系统 料 电 车载储氢系统 池 车载蓄电系统 电 动 电动机及其控制技术 汽 整车布置 车 关 整车热管理 键 整车与动力系统的参数选择与优化设计 技 术 多能源动力系统的能量管理策略
24
4.3 奔驰B级F-CELL燃料电池车
梅赛德斯-奔驰首款量产燃料电池 车首批200辆小规模量产的B 级燃料电 池车，在2011年年初起逐渐交付欧洲和 美国的客户。B级燃料电池车的核心技 术是新一代燃料电池驱动系统，这种燃 料电池尺寸紧凑、动力强劲、使用安全， 且完全适用于日常使用。燃料电池能够 在行车过程中产生电力，而产生的唯一 排放物质是水，实现了绝对的零排放零 污染。
车载蓄电 系统 3
车载蓄电系统包括铅酸蓄电 池、镍-氢电池、锂离子电池 等蓄电池及超级电容、飞轮电 池等。
19
燃料电池系 统 4
驱动电动机是燃料电池电动 汽车的心脏，正向大功率、高 转速、高效率和小型化方向发 展。
车载储氢系 统 5
然料电池电动汽车在整车布 置上有以下关键问题： 燃料电池及电动机的相关
02 并联式燃料电池电动汽车
并联式燃料电池电动汽车动力系统由燃料电池和蓄电池共同向电动 机提供电力。并联式燃料电池电动汽车可分为大燃料电池型电动汽车 和小燃料电池型电动汽车，分类依据为燃料电池与蓄电池能量大小配 置不同。
5
1.1 燃料电直接燃料电池电动汽车
直接燃料电池电动汽车的燃料主要是纯氢，也可以用甲醇等作为燃 料。直接燃料电池电动汽车的燃料排放无污染，被认为是最理想的 汽车，但存在氢的制取和存储困难等特点。
燃料电池电动汽车 车载氢系统 试验方法(第 1 号修改单)
燃料电池电动汽车车载氢系统试验方法(第 1 号修改单)【实用版6篇】目录（篇1）1.燃料电池电动汽车的概述2.车载氢系统的重要性3.试验方法的背景和目的4.试验方法的具体内容5.试验方法的应用和展望正文（篇1）一、燃料电池电动汽车的概述燃料电池电动汽车（Fuel Cell Electric Vehicles，简称 FCVs）是一种采用氢气作为燃料，通过燃料电池将氢气与氧气进行化学反应产生电能，驱动电动机进行行驶的新能源汽车。
与传统的内燃机汽车相比，燃料电池电动汽车具有零排放、低噪音、高能量转化效率等优点，被认为是未来新能源汽车的发展方向。
二、车载氢系统的重要性燃料电池电动汽车的动力来源是氢气，而氢气本身具有易爆、易挥发的特性，因此车载氢系统的安全性至关重要。
车载氢系统主要包括氢气的储存、输送、控制和安全监测等部分，是燃料电池电动汽车的关键组成部分。
三、试验方法的背景和目的为了确保燃料电池电动汽车车载氢系统的安全性能，需要对其进行严格的试验和检测。
试验方法（第 1 号修改单）旨在为燃料电池电动汽车车载氢系统提供一套统一、科学的试验方法和技术要求，以指导企业进行产品研发和生产，同时为政府部门提供监管依据。
四、试验方法的具体内容试验方法（第 1 号修改单）主要包括以下几个方面：1.氢气储存罐的试验：包括氢气储存罐的密封性能、耐压性能、泄漏检测等试验。
2.氢气输送系统的试验：包括氢气输送管道的耐压性能、泄漏检测、氢气流量控制等试验。
3.氢气控制系统的试验：包括氢气控制系统的控制精度、响应速度、故障诊断等试验。
4.氢气安全监测系统的试验：包括氢气浓度监测、温度监测、压力监测等试验。
五、试验方法的应用和展望试验方法（第 1 号修改单）为燃料电池电动汽车车载氢系统的研发、生产和应用提供了重要的技术支持。
随着我国氢能产业的快速发展，燃料电池电动汽车将逐渐成为新能源汽车市场的重要组成部分。
目录（篇2）1.燃料电池电动汽车的发展背景和优势2.车载氢系统的安全问题3.试验方法的重要性和目的4.联合国欧洲经济委员会的贡献5.我国在燃料电池领域的发展正文（篇2）一、燃料电池电动汽车的发展背景和优势燃料电池电动汽车（FCVs）作为一种新能源汽车，具有许多优点，如充气时间短、零排放、长续航等。
新能源汽车概论知识点总结
新能源汽车概论知识点总结一、新能源汽车的定义和分类新能源汽车是指使用新能源替代传统燃油的汽车，主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车三种类型。
1. 纯电动汽车（Battery Electric Vehicle，BEV）：纯电动汽车是指完全依靠电池储存的电能驱动车辆，不使用任何传统燃油。
它们通过电动机将电能转化为机械能，驱动车辆运行。
2. 插电式混合动力汽车（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）：插电式混合动力汽车使用电池供电的电动机和燃油发动机，可以通过插电充电或燃油燃烧来提供动力。
它们具有较长的电动驱动里程，可以满足日常出行需求。
3. 燃料电池汽车（Fuel Cell Electric Vehicle，FCEV）：燃料电池汽车使用氢气与氧气反应产生电能，驱动电动机。
它们没有尾气排放，只产生水蒸气。
然而，燃料电池汽车的氢气供应和氢气充电站的建设仍面临挑战。
二、新能源汽车的优势和挑战新能源汽车相比传统燃油汽车具有以下优势：1. 环保节能：新能源汽车不使用传统燃油，减少了尾气排放，对环境污染较小。
同时，新能源汽车使用的电能和氢气可以通过可再生能源来生产，实现能源的可持续利用。
2. 降低能源依赖：新能源汽车减少了对石油等有限资源的依赖，有利于国家能源安全。
3. 提升驾驶体验：新能源汽车具有低噪音、低振动和高扭矩等特点，提供更加平稳和舒适的驾驶体验。
然而，新能源汽车仍然面临一些挑战：1. 续航里程和充电设施：纯电动汽车和插电式混合动力汽车的续航里程相对较短，充电设施的建设仍然不够完善，给用户的使用体验带来一定的限制。
2. 价格和成本：新能源汽车的价格相对传统燃油汽车较高，且电池等关键部件的成本仍然较高，影响了消费者的购买意愿。
3. 产业链和技术创新：新能源汽车的发展需要完善的产业链和技术创新支持，包括电池技术、充电设施建设和氢气供应等方面。
三、新能源汽车的发展现状和趋势新能源汽车在全球范围内得到了广泛的关注和推广，各国纷纷制定了相应的政策支持和产业发展计划。
燃料电池电动汽车的结构与原理
燃料电池电动汽车的结构与原理
一 燃料电池电动汽车的结构
燃料电池电动汽车的结构与原理
3.根据电解质类型分类
燃料电 池系统
DC/DC 转换器
辅助动 力源
动力控 制单元
储能单 元
电动机
燃料电池电动汽车的结构与原理
1 燃料电池系统
(1)增压式燃料电池系统 (2)常压式燃料电池系统
燃料电池电动汽车的结构与原理
3 DC/DC转换器
燃料电池汽车采用的动力源有以下特性：燃料电池提供 的是直流电，不能用外电源充电，电流是单向流动的；辅助 动力源在充电和放电时，也以直流电的形式流动，但电流可 以可逆性流动。
燃料电池电动汽车的结构与原理
4 动力控制单元
燃料电池汽车的动力控制单元包括燃料电池系统控制、 DC/DC转换器控制、辅助动力源控制和电动机控制。燃料 电池系统控制就是控制燃料电池的燃料／氧化剂供给与循环 系统、水热管理系统，使燃料电池处于正常状态，能持续向 外供电。
燃料电池电动汽车的结构与原理
（1） 直接燃料式燃料电池汽车
燃料电池电动汽车的结构与原理
（1） 直接燃料式燃料电池汽车
燃料电池电动汽车的结构与原理
（1）直接燃料式燃料电池汽车
燃料电池电动汽车的结构与原理
（1） 直接燃料式燃料电池汽车
燃料电池电动汽车的结构与原理
（1） 直接燃料式燃料电池汽车
燃料电池电动汽车的结构与原理
燃料电池电动汽车的结构与原理
5 储能单元
燃料电池汽车的储能单元主要分为高压储氢瓶、液态储 氢瓶和金属储氢装置；当采用车载重整供氢时，储能单元为 向重整装置提供燃料的甲醇或汽油燃料箱。
燃料电池电动汽车的结构与原理
6 电动机
燃料电池技术在电动汽车中的应用
燃料电池技术在电动汽车中的应用随着全球能源危机日益严重，节能减排的需求越来越迫切。
电动汽车作为一种新型的清洁能源汽车，不断受到越来越多人的关注。
在电动汽车技术的发展中，燃料电池技术作为一种先进的能源技术，被广泛应用在电动汽车领域，成为了自然界清洁能源的重要代表。
今天，本文将从燃料电池技术的原理、类型、应用场景以及发展现状四个方面，深入探讨燃料电池技术在电动汽车中的应用。
燃料电池技术的原理燃料电池（Fuel Cell）是一种能够将氢气和氧气通过电化学反应转换成电能和热能的设备。
这种技术构成的电池具有高效、清洁、环保的特点。
其能够不断地产生电能，因为本身不会被消耗直到电解质损坏。
燃料电池技术的类型燃料电池技术有许多不同的类型，其中最常见的两种是聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。
聚合物电解质膜燃料电池（PEMFC）是一种可鞏固的电池，这种电池的工作原理基本上可以将其看作是一种通过氢气和氧气直接进行反应的设备：电池中的两端都密封有聚合物电解质膜，其中一个电极通过碳质铂催化剂将氢气分子离解为质子和电子；另一个电极通过催化剂将空气中的氧分子吸附在表面，如此反应即可释放出电子，由电子流入外部回路产生电流，质子通过电解质膜，通过另一个极连接的气阀膨胀至外部，与氧反应，可产生纯净的水。
固体氧化物燃料电池（SOFC）的工作方式类似于PEMFC，但其反应物的温度更高，这种氧化物电解质膜的燃料电池主要利用高温下的二氧化碳与水与氫，并产电和热能，CO2的高温时的电子转移效率是H2O的5倍以上，但是对于其他离子银通道等的耐受性很差。
它通常被用在站比较少流量的电力供应系统（包括家庭）。
燃料电池技术的应用场景燃料电池技术在电动汽车领域的应用主要有交通运输、公共汽车、电动汽车和无人驾驶汽车。
燃料电池在这些车辆中被用作主要能量源之一，以供电车运行。
与其他传统动力驱动电动汽车的区别是，燃料电池的动力更为高效、更为清洁，具有更好的环境友好型和更长的运行距离。
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永磁无刷电机：可以分为由方波驱动的无刷直流电机系统(BLD— CM)和
燃料电池汽车(1)
关键技术
燃料电池汽车的关键能源动力技术包括电池技术、电机技术、控制器技 术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术，这3项 技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。
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电机技术
{ 电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。使用较多的有直流 有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻4种电机。
永磁材料一般仅耐热12c=0I以下。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这
种电机。
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{ 交流感应电机也是较早用于电动汽车驱动的一种电机，它的调速控制技术 比较成熟，具有结构简单、体积小、质量小、成本低、运行可靠、转矩脉动 小、噪声低、转速极限高和不用位置传感器等优点，但因转速控制范围小、 转矩特性不理想，因此不适合频繁启动、频繁加减速的电动汽车。美国以及
{ 第二部分 重点介绍燃料电池 { 1、燃料电池的工作原理 { 2、氢的制取途径 { 3、关进技术 { 4、重点讲述燃料电池（主要是PEMFC） { 5、燃料电池汽车发展亟待解决的问题 { 6、国内外研究现状 { 7、发展前景
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汽车的诞生与发展
{1. 1769年，瓦特与博尔顿合作， {发明了装有冷凝器的蒸汽机。 {1774年11月，他俩又合作制 {造了真正意义的蒸汽机。蒸 {汽机曾推动了机械工业甚至 {社会的发展，并为汽轮机和 {内燃机的发展奠定了基础。
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在驱动电机的旋向变换控制中，直流电机依靠接触器改变电枢或磁场的
电流方向，实现电机的旋向变换，这使得控制电路复杂、可靠性降低。当采
用交流异步电机驱动时，电机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，
可使控制电路简化。此外，采用交流电机及其变频调速控制技术，使电动汽
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关于燃料电池汽车
{ 工作原理 { 燃料电池汽车的工作原理是，作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，
与大气中的氧气发生氧化还原化学反应，产生出电能来带动电动机工 作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥（或 后桥）等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。 { 其核心部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧， 直接变成电能动力。
专利证书。因此，本茨被称为“现代汽车之父”。
{ 本茨和他的汽车
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现代汽车行业的发展：
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经过一百多年的发展，汽车行业也迎来了它蓬勃发展的几十年。
截止到2014年中国汽车保有量达到1.54亿辆，而同期世界范围内汽车
拥有量差不多为12亿量。形成了以：通用 福特 戴姆勒-克莱斯勒 丰田
大众 本田 日产 标致-雪铁龙 菲亚特 宝马 等为龙头各个品牌汽车蓬勃
{ 2.汽车作为空气污染的最大贡献者，石化能源在使用后产生的二氧化 碳气体排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，酸雨等环境问题。
{ 3.冰川融化，海平面上升使好多岛屿和海拔较低的地区直接受到被淹 没的危机。
{ 4.汽车尾气的排放严重危及人类的健康，导致癌症和呼吸道疾病增多。 尤其是少年儿童的健康受到影响。居世界卫生组织的一项调查表明， 在导致全球儿童死亡的原因中呼吸系统疾病位列首位。汽油柴油为动
{世界上第一辆蒸汽三轮车
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3. 1872年，德国工程师和发明家，戴姆勒设计出了四冲程的发动机，因 此他被称为现代汽车工业先驱。
戴姆勒设计的四冲程发动机
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{ 3.世界上第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨（1844～1929）于1885年 10月研制成功的，一举奠定了汽车设计基调，即使现在的汽车也跳不 出这个框框。他于1886年1月29日向德国专利局申请汽车发明的专利， 同年的11月2日专利局正式批准发布。因此，1886年1月29日被公认 为是世界汽车的诞生日，本茨的专利证书也成为了世界上第一张汽车
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纯电动汽车
{ 纯电动汽车(BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它 利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动 机运转，从而推动汽车行驶。
{ 优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。 { 缺点：蓄电池单位重量储存的能量太少，还因电动车的电池较贵，又
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氢燃料的制取途径
{ 燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯 氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类（甲烷、汽 油等）燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组， 以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
{ 储氢罐一般放置于底盘的中部, 或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿 车的油箱位置) , 将氢气罐分散存储
燃料电池汽车(1)
与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点： 1、零排放或近似零排放。 2、减少了机油泄露带来的水污染。 3、降低了温室气体的排放。 4、燃油电池的转化效率高（60%左右），整车燃油经济性良好。 5、运行平稳、无噪声。
缺点：燃料电池成本高昂，同时使用成本（氢）也昂贵。
燃料电池汽车(1)
供的，价格昂贵而弥足珍贵，所以使用相对效率最高的永磁无刷电机是较为
合理的，它已被广泛应用于功率小于100kW 的现代电动汽车上。
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控制器技术
{ 控制器技术的变速和方向变换是靠电动机调速控制装置来完成的，其原理是 通过控制电动机的电压和电流来实现电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。 目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀改变电机的端电 压，控制电机的电流，来实现电机的无级调速。在电子电力技术的不断发展 中，它也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT 等)斩波调 速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的应用，电动汽车 的调速控制转变为直流逆变技术的应用将成为必然的趋势。
非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸。另外 最致命的问题，氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一 来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上 降低二氧化碳排放。
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燃料电池汽车和纯电动汽车的区别？
{ 燃料电池汽车也可以算作电动汽车，但你可以在五分钟内给电池灌 满燃料，而不是等上几个小时来充满电。燃料电池汽车也是电动汽车， 只不过“电池”是氢氧混合燃料电池。和普通化学电池相比，燃料电 池可以补充燃料，通常是补充氢气。一些燃料电池能使用甲烷和汽油 作为燃料，但通常是限制在电厂和叉车等工业领域使用。
没形成经济规模，故购买价格较贵；至于使用成本，有些试用结果比 汽车贵，有些结果仅为汽车的1/7~1/3，这主要取决于电池的寿命及当 地的油、电价格。
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混合动力汽车
{ 混合动力汽车(Hybrid Electric Vehicle，HEV)是指驱动系统由两个或 多个能同时运转的单个驱动系联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据 实际的车辆行驶状态由单个驱动系单独或多个驱动系共同提供。因各 个组成部件、布置方式和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。
{ 优点：
{ 1、采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率， 发动机相对较小（downsize），此时处于油耗低、污染少的最优工况 下工作。由于内燃机可持续工作，电池又可以不断得到充电，故其行 程和普通汽车一样。
{ 2、因为有了电池， 可以十分方便地回收下坡时的动能。
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什么叫新能源汽车呢？
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新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常
规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱
动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽
车。
{ 新能源汽车的分类：
{ 纯电动汽车
{ 混合动力汽车
{ 燃料电池电动汽车
{ 氢发动机汽车
3、在繁华市区，可关停内燃机，由电池单独驱动，实现“零”排放。 4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇 到的难题。 5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。 6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降 低成本。 7、整车由于多个动力源，可同时工作，整车的动力性优良。 缺点：系统结构相对复杂；长距离高速行驶省油效果不明显
燃料电池汽车(1)
2020/11/21
燃料电池汽车(1)
主要探究的内容
{ 第一部分 汽车行业的发展以及新能源汽车的一些常识 { 1、简单介绍汽车的产生与发展 { 2、为什么要发展新能源汽车 { 3、研发新能源汽车的意义 { 4、什么叫新能源汽车呢？ { 5、新能源汽车的分类及其各自的特点
燃料电池汽车(1)
欧洲研制的电动汽车多采用这种电机。
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开关磁阻电机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行，
控制灵活、4象限运行、响应速度快和成本较低等优点。但实际应用发现，
SRM存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以应用受到了
限制。
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4种电机各有优缺点，但是对于电动汽车而言，由于电能是由各类电池提
力的汽车难逃罪责。
燃料电池汽车(1)
研发新能源汽车的意义
{
为了减少对化石燃料的依赖，减少因为环境污染带来的一系列问
题，人类必须找一种新的能源去替代之前的常规燃料，新能源汽车的
研发成为了一个新的转折点。新能源汽车的开发有可能成为未来最重