第6章 燃料电池电动汽车PPT课件
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新能源汽车技术 第 6 页
FCEV结构
燃料电池系统 蓄电池
驱动电动机
传动系
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
优点：
（1）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；
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。
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。
新能源汽车技术 第 10 页
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（2）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；
（3）系统对燃料电池的动态响应性能要求较低； （4）汽车的冷启动性能较好； （5）制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部
分动能，该措施可能会增加整车的能量效率。
新能源汽车技术 第 8 页
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新能源汽车技术 第 5 页
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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。
新能源汽车技术 第 14 页
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2.燃料电池电动汽车的主要缺点
（1）燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高 （2）辅助设备复杂，且质量和体积较大 （3）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。
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
缺点： （1）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； （2）蓄电池充放电过程会有能量损耗； （3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。
新能源汽车技术 第 9 页
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第6章 燃料电池电动汽车
6.1 概述 6.2 燃料电池电动汽车的基本结构 6.3 燃料电池电动汽车的传动系统 6.4 燃料电池电动汽车车型实例
新能源汽车技术 第 1 页
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总体概述
标题添加
新能源汽车技术 第 15 页
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
6.1.3 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求
（1）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。 （2）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。 （3）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。
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。
燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机 提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动 系，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。
难度也随之增大。
新能源汽车技术 第 13 页
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6.1.2 燃料电池电动汽车的特点
1.燃料电池汽车的优点： （1）效率高：可以达到30%以上； （2）续驶里程长； （3）绿色环保：生成物只有水，属于零排放； （4）过载能力强； （5）低噪音：运行过程中噪音和振动都较小； （6）设计方便灵活。
FCEV； （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。
新能源汽车技术 第 3 页
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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Hale Waihona Puke Baidu
传动系
新能源汽车技术 第 4 页
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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。
新能源汽车技术 第 11 页
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
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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
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6.1 概述
6.1.1 燃料电池电动汽车的类型 FCEV按主要燃料种类可分为
（1）以纯氢气为燃料的FCEV； （2）经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV。
新能源汽车技术 第 2 页
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6.1.1 燃料电池电动汽车的类型
FCEV按“多电源”的配置不同，可分为 （1）纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV； （2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的
FCEV； （3）燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的
FCEV结构
燃料电池系统 蓄电池
驱动电动机
传动系
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2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
优点：
（1）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；
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。
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。
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（2）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；
（3）系统对燃料电池的动态响应性能要求较低； （4）汽车的冷启动性能较好； （5）制动能量回馈的采用可以回收汽车制动时的部
分动能，该措施可能会增加整车的能量效率。
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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。
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2.燃料电池电动汽车的主要缺点
（1）燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高 （2）辅助设备复杂，且质量和体积较大 （3）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。
2．燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV
缺点： （1）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； （2）蓄电池充放电过程会有能量损耗； （3）系统变得复杂，系统控制和整体布置难度增加。
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第6章 燃料电池电动汽车
6.1 概述 6.2 燃料电池电动汽车的基本结构 6.3 燃料电池电动汽车的传动系统 6.4 燃料电池电动汽车车型实例
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6.1.3 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求
（1）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。 （2）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。 （3）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。
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。
燃料电池、蓄电池和超级电容一起为驱动电机 提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动 系，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。
难度也随之增大。
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1.燃料电池汽车的优点： （1）效率高：可以达到30%以上； （2）续驶里程长； （3）绿色环保：生成物只有水，属于零排放； （4）过载能力强； （5）低噪音：运行过程中噪音和振动都较小； （6）设计方便灵活。
FCEV； （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。
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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Hale Waihona Puke Baidu
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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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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
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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
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6.1 概述
6.1.1 燃料电池电动汽车的类型 FCEV按主要燃料种类可分为
（1）以纯氢气为燃料的FCEV； （2）经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV。
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6.1.1 燃料电池电动汽车的类型
FCEV按“多电源”的配置不同，可分为 （1）纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV； （2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的
FCEV； （3）燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的