第六章 燃料电池电动汽车资料

第一节 概述
３)驱动电动机 驱动电动机用于将电源所提供的电能转换为电磁转矩，并通过传动装置驱动车辆行驶。
４)电子控制系统 直接燃料电池电动汽车的电子控制系统包括燃料电池系统控制、ＤＣ/ ＤＣ 转换器控
制、辅助储能装置能量管理、电动机驱动控制及整车协调控制等控制功能，各控制功能模 块通过总线连接，如图６-６ 所示。
“燃料电池＋ 超级电容”的结构与“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、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。
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
第六章 燃料电池电动汽车
第一节 概述 第二节 燃料电池电动汽车燃料系统 第三节 燃料电池电动汽车供氢系统 第四节 燃料电池电动汽车氢安全系统 第五节 燃料电池电动汽车来自百度文库主要系统设计
2020/3/22
2020/3/22
第一节 概述
一、燃料电池电动汽车分类
１. 纯燃料电池驱动(PFC)的FCEV
FCEV 的装车要求。
(６)燃料添加方便、迅速。 燃料电池能够方便地进行电极和催化剂的更换和修理。
(７)所配置的辅助电源，应能满足提供起动电能和储存制动反馈电能的要求。
第二节 燃料电池电动汽车燃料系统
二、以氢为燃料的燃料电池发动机系统
图６-１０ 为以氢气为燃料的燃料电池发动机系统。
第二节 燃料电池电动汽车燃料系统
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)FCEC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。
(５)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
第二节 燃料电池电动汽车燃料系统
一、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~ 200
/ ｋｇ，比功率不低于300~ 400Ｗ/ 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
(１)氢气的储存方式有低温、高温液化氢，高压气态氢气和储氢合合储存的氢气。
(２)氧气供应系统的泵、管道、阀门和控制装置等，也需要与氢气储存装置具有相同的密 封性能。 氧气供应系统府能实现自动控制。
(３)产出物管理系统中主要是对水、热量的管理，水采用循环系统管理，热量用于预热和 暖气。 ( ４)电气系统包括动力ＤＣ/ ＤＣ 转换器、逆变器和各种控制开关等。
２)辅助蓄能装置
燃料电池电动汽车配备辅助蓄能装置的作用是: (１)在燃料电池电动汽车起动时，由辅助蓄能装置提供电能带动燃料电池起动或带动车 辆起步； (２)在燃料电池电动汽车运行过程中，当燃料电池输出的电能大于车辆驱动所需的能量 时，辅助蓄能装置可用于储存燃料电池剩余的电能； (３)在燃料电池电动汽车加速和爬坡时，辅助蓄能装置可协助供电，以弥补燃料电池输 出功率的不足，使电动机获得足够的电能，产生满足车辆加速和爬坡所需的电磁转矩； (４)向车辆的各种电子设备、电器提供工作所需的电能； (５)在车辆制动时，将驱动电动机转换为发电机工作状态，将车辆的动能转换为电能，并 向辅助蓄能装置充电，以实现在车辆制动时的能量回收。
第一节 概述
(２)车载烃类制氢过程:烃类燃料(汽油、柴油、ＬＰＧ 及天然气等)制氢通常包括氧化重 整、高温变换、脱硫、低温变换、ＣＯ 净化及燃烧等过程。 以汽油为燃料的车载制氢过 程如图６-９ 所示。
第一节 概述
３)重整燃料电池电动汽车的优缺点 使用车载重整器制氢的燃料电池电动汽车，其主要优点是燃料存储方便，只需要普通
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６-３ 所示，该结构 也为串联式混合动力结构。
第一节 概述
目前燃料电池电动汽车动力系统的一般结构是ＦＣ ＋ Ｂ 组合，这是因为它具有以下 特点: (１)燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，且在车辆起动、爬坡和加速等峰值 功率需求时，动力电池提供峰值功率。 (２)在车辆起步时相功率需求量不大时，蓄电池可以单独输出能量。 (３)蓄电池技术比较成熟，可以在一定程度上弥补燃料电池技术上的不足。
第一节 概述
２. 重整燃料电池电动汽车
１)动力系统的构成 重整燃料电池电动汽车动力系统的基本组成如图６-７ 所示。
第一节 概述
２)重整燃料电池氢气产生的过程
(１)车载醇类制氢过程:醇类燃料(甲醇、乙醇、二甲醚等)的车载制氢过程大体相同，均 需经重整、变换、一氧化碳脱除等几个步骤。 以甲醇为燃料的车载制氢过程如图６-８ 所 示。
纯燃料电池驱动的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。 纯燃料电池驱动的电动汽车的动力系统如图６-１ 所示。
第一节 概述
２. 燃料电池与辅助蓄电池联合驱动(FC+B)的FCEV
燃料电池与辅助蓄电池联合驱动的燃料电池电动汽车的动力系统如图６-２ 所示。
第一节 概述
３. 燃料电池与超级电容联合驱动(FC+C)的FCEV
二、燃料电池电动汽车基本结构
燃料电池电动汽车动力系统的布置如图６-４ 所示。
第一节 概述
１. 直接燃料电池电动汽车
典型的直接燃料电池电动汽车动力系统的基本构成如图６-５ 所示。
第一节 概述
１)燃料电池系统 燃料电池系统的核心是燃料电池堆，此外，还配备了氢气供给系统、氧气供给系统、
气体加湿系统、水循环及反应物生成处理系统等，用以确保燃料电池堆正常工作。
的 容器，不需要加压或冷藏。 但是，车载重整器制氢也存在着一些问题，主要有: (１)燃料电池系统起动时间较长，动态响应较慢。 当然，对于配备辅助蓄能装置的重整 燃料电池电动汽车来说，辅助蓄能装置可很好地解决这一问题。 (２)重整装置不仅需要复杂的控制过程，而且其体积和质量会减少车辆可利用的空间增 加更多的能量消耗。 (３)当制取的氢气纯度不高时，可能会使催化剂中毒并产生一些污染。