燃料电池汽车概述
燃料电池汽车的研究及应用
燃料电池汽车的研究及应用现代交通给我们的生活带来了便利，也给地球环境造成了严重的污染。
世界能源的争夺和资源的枯竭使得人类开始寻找能源替代品。
因此，发展燃料电池汽车是一个既经济又环保的选择。
本文将从燃料电池汽车的定义、工作原理、优缺点、应用现状和未来前景等方面进行介绍。
一、燃料电池汽车的定义燃料电池汽车，简称FCV，是以燃料电池为能源发动机，通过制造水和电能来驱动发动机，实现汽车运行的一种清洁型绿色能源汽车。
其最关键的部件是燃料电池，由电化学反应将氢气和氧气转化成电能或者直接将氢气化学反应产生的热能转化成动能。
二、燃料电池汽车的工作原理燃料电池汽车是一种通过化学反应转换能量的汽车。
与传统的燃油汽车不同，燃料电池汽车的燃料是氢气，氧气是氧化剂。
燃料电池通过电化学反应将氢气、氧气反应生成水，将化学能转化为电能，然后利用电能带动电机驱动汽车。
这样既不会产生废气，又不会产生二氧化碳等人类需要减少的有害气体。
三、燃料电池汽车的优缺点1. 优点（1）零排放：使用氢气作为燃料，电化学反应后产物只有水，不会产生一氧化碳、二氧化碳等有害物质，达到零排放的效果。
（2）高效节能：燃料电池驱动汽车时，转化效率高达50%-60%，相对于传统汽车完全燃烧的发动机效率高了一倍。
（3）长续航：燃料电池汽车的可行驶里程可以达到500-700公里，可以满足大部分人的使用要求。
2. 缺点（1）技术难度高：燃料电池的核心部件是燃料电池堆，必须保证对氢气的纯度和温度都有很严格的要求，技术难度较大。
（2）氢气贮存成本高：氢气的贮存需要经过特别的氢气充电站，建立起充电站的成本很高。
四、燃料电池汽车的应用现状目前，燃料电池汽车通常是由汽车公司制造的电动汽车转化而来。
市场上已经有了许多燃料电池汽车，如丰田的Mirai、本田的Clarity、奔驰的GLC F-CELL等。
全球已经有多个国家和地区开始建设氢气充电站，如日本、韩国、美国和欧洲等。
针对燃料电池技术的研究和开发已经是全球关注的焦点。
简述电-电混合式燃料电池电动汽车工作原理
电-电混合式燃料电池电动汽车是一种结合了燃料电池和电池的先进汽车技术。
它利用燃料电池和电池两种能量存储方式的优势，实现了高效能量转换和长续航里程。
下面将详细介绍电-电混合式燃料电池电动汽车的工作原理。
1. 燃料电池系统燃料电池是电-电混合式燃料电池电动汽车的核心部件之一。
它将氢气（H2）与氧气（O2）通过化学反应产生电能，并生成水（H2O）。
这个过程称为氢氧化反应，也被称为“冷燃料”。
燃料电池系统主要由燃料电池堆、氢气供应系统和冷却系统组成。
- 燃料电池堆：燃料电池堆是由多个单元组成的，每个单元都有阳极和阴极两个极板，中间隔有电解质膜。
当氢气在阳极侧流过时，氢气分子被分解成质子（H+）和电子（e-）。
质子穿过电解质膜，而电子则通过外部电路流回阴极侧，产生电流。
- 氢气供应系统：氢气供应系统负责储存和供应燃料电池所需的氢气。
氢气可以通过水电解、天然气重整或液化氢等方式获得，并经过净化和压缩后存储于氢气储存罐中。
在需要时，氢气会被释放给燃料电池堆进行反应。
- 冷却系统：燃料电池堆的反应过程会产生热量，冷却系统负责将热量排出，以保持燃料电池堆的适宜工作温度。
2. 电池系统电池系统是电-电混合式燃料电池电动汽车的另一个重要组成部分。
电池系统主要由锂离子电池组成，用于存储电能并提供额外的功率输出。
电池系统可通过充电或回收制动能量来储存电能，以满足车辆行驶过程中的瞬时动力需求。
3. 动力控制系统动力控制系统是电-电混合式燃料电池电动汽车的关键部分，它负责管理和分配燃料电池和电池系统输出的能量，以满足车辆的动力需求。
动力控制系统包括功率电子装置、控制器和电动机。
- 功率电子装置：功率电子装置是连接燃料电池和电池系统以及电动机之间的关键设备。
它负责将直流电能转换为交流电能，并根据需要进行电压和电流的调节和控制。
- 控制器：控制器是动力控制系统的大脑，负责监测和控制燃料电池和电池系统的工作状态，以及电动机的输出功率。
《燃料电池电动汽车》课件
变速器
02
03
控制系统
根据车辆行驶需求，配备适当的 变速器以调节电动机的转速和转 矩。
对电动机进行精确控制，实现车 辆的加速、减速和制动等操作， 确保驾驶安全。
03
燃料电池电动汽车的关 键技术
燃料电池技术
燃料电池技术是燃料电池电动 汽车的核心技术，它能够将氢 气和氧气通过化学反应转换成
燃料电池电动汽车
目录
• 燃料电池电动汽车简介 • 燃料电池电动汽车的工作原理 • 燃料电池电动汽车的关键技术 • 燃料电池电动汽车的应用与市场前景 • 结论
01
燃料电池电动汽车简介
燃料电池电动汽车的定义与特点
定义
燃料电池电动汽车是一种使用燃料电 池作为动力源的电动汽车，通过燃料 电池发电来驱动车辆行驶。
电机与电控技术的进步可以提高燃料电池电动汽车的效率和性
03
能，降低噪音和振动，提高乘坐舒适性。
04
燃料电池电动汽车的应 用与市场前景
燃料电池电动汽车的应用领域
城市客车
燃料电池电动汽车适合在 城市公交系统中使用，提 供零排放的公共交通方式 。
出租车
燃料电池电动汽车也可用 于城市出租车服务，减少 对环境的污染。
特点
燃料电池电动汽车具有高效、环保、 长续航里程等优点，同时相比传统燃 油车减少了尾气排放和噪音污染。
燃料电池电动汽车的发展历程
早期探索阶段
20世纪60年代开始，人们开始探 索燃料电池技术应用于汽车领域 ，但由于技术限制和成本问题，
进展缓慢。
研发阶段
20世纪90年代开始，各大汽车制 造商开始加大燃料电池电动汽车的 研发力度，取得了一些重要突破。
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。
燃料电池汽车发展史
燃料电池汽车发展史
燃料电池汽车是一种新型的环保汽车，其原理是利用氢气与氧气反应，产生电能来驱动汽车。
燃料电池汽车的发展历史可以追溯到19世纪初，当时科学家们已经开始研究燃料电池的基本原理。
20世纪50年代，美国国家航空航天局开始研究燃料电池在航天领域的应用，但直到20世纪90年代，燃料电池汽车才开始进入商业化阶段。
当时，日本的丰田、本田等汽车制造商开始尝试开发燃料电池汽车，并相继推出了丰田Mirai和本田Clarity等车型。
近年来，由于环保和能源安全的压力不断增加，各国政府和汽车制造商纷纷加强了对燃料电池汽车的研发和推广。
目前，燃料电池汽车已经在全球范围内得到了广泛的推广和应用，成为了未来汽车发展的重要方向之一。
尽管燃料电池汽车的技术和成本还有待提高，但随着绿色能源的不断普及和经济效益的逐渐显现，燃料电池汽车有望成为未来汽车发展的主流趋势，为人类创造更为环保、高效的交通方式。
- 1 -。
氢燃料电池的结构特性与氢燃料电池汽车的发展概述
88AUTO TIMENEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车氢燃料电池的结构特性与氢燃料电池汽车的发展概述1 引言随着我国坚定的朝着2030年碳达峰和2060年碳中和目标推进，绿色能源的发展与应用越来越快，氢能作为零排放、零污染的能源在各行各业突显出它的重要性，而氢燃料电池汽车在氢能应用上占有着绝对的比重，国内外都在大力推广。
氢燃料电池有着显著的优点，但也面临着不可忽视的挑战，需要上下游产业链共同推进，在燃料电池技术及制氢、储氢、加氢站全方位努力，大幅降低成本，扩大应用。
2 氢燃料电池2.1 燃料电池的分类燃料电池是一种将燃料与氧化物原本通过燃烧反应的化学能直接转化成电能的装置；根据电解质的不同，可将其分为多种燃料电池类型，如表1所示。
其中质子交换膜燃料电池（PEMFC ）受新能源汽车行业驱动，发展前景良好。
2020年全球市场出货量占比最高的仍是质子交换膜电池，其出货比例占全球燃料电池市场的78.08%；出货量占比第二位的是固体氧化物燃料电池，占比为 11.19%；质子交换膜（PEM ）的质量对燃料电池的性能和寿命起着决定性徐志红 朱晓雯 徐彩妮上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007摘 要： 氢燃料电池将化学能直接转化成电能，拥有零排放、效率高，基本无噪声，低温下表现优秀等优点，同时也有成本较高、系统运行条件要求较高，存在一定滞后性等不足。
氢燃料电池技术研究主要集中于膜电极、双极板以及辅助系统三大方面，燃料电池电堆本身无法直接工作，需要空气系统，氢气系统，热管理系统的协同工作，才能合理应对各种工况。
国内外都将氢能作为绿色低碳的重要能源来大力推动，随着需求的发展，成本将会大幅下降，未来5-10年内即将迎来高速增长期，市场化程度和普及率也会随之大幅提高。
关键词：氢燃料 氢燃料电池 氢能 氢燃料电池汽车An Overview of Structure Characteristics of Hydrogen Fuel Cells and Hydrogen Fuel Cell Car DevelopmentXu Zhihong ，Zhu Xiaowen ，Xu CainiAbstract ：H ydrogen fuel cells convert chemical energy directly into electricity, with zero emission, high efficiency, little noise, low temperature performance outstanding such as advantages. At the same time also it has disadvantages such as a high cost, higher demand on system operation conditions, a certain lag etc.. Hydrogen fuel cell technology research mainly focused on three aspects: the membrane electrode, double pole plate and auxiliary system, and the fuel cell electric pile itself cannot work directly, and need air system, the hydrogen system, the thermal management system of collaborative work, reasonable to deal with all kinds of conditions. At domestic and overseas all are pushing hydrogen application as an important green low carbon energy. Along with the development of demand, cost will decrease sharply. The next five to ten years it will usher in rapid growth, marketization degree and the penetration rate will also be increased sharply.Key words ：hydrogen fuel, hydrogen fuel batteries, hydrogen energy, FCEV 表1 燃料电池的基本类型[1]Copyright ©博看网. All Rights Reserved.AUTO TIME89NEW ENERGY AUTOMOBILE | 新能源汽车时代汽车 作用，全氟磺酸质子交换膜是目前唯一能实现商业化的。
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。
燃料电池汽车参数
燃料电池汽车参数燃料电池汽车是一种装载了燃料电池的电动汽车。
它的主要特点是使用氢气作为能源，经过燃料电池反应产生电能驱动电机实现汽车的行驶。
相比于传统的内燃机汽车，燃料电池汽车具有零排放、低噪音、高能效等特点。
本文将介绍燃料电池汽车的参数。
1. 车身尺寸燃料电池汽车的车身尺寸一般与普通汽车相当，目前市场上常见的燃料电池汽车车身尺寸多在4米到5米之间，宽度在1.8米左右。
2. 质量和载重燃料电池汽车的质量主要由电池和氢气储存罐等设备决定，因此相比传统的内燃机汽车，燃料电池汽车往往较为轻盈。
其载重一般在500kg左右。
3. 动力系统燃料电池汽车的动力系统主要由燃料电池、电机以及电子控制系统等组成。
燃料电池是燃料电池汽车的核心部件，它将氢气和氧气上的电化学反应转化为电能来驱动电机。
电机则是直接通过电能来驱动车轮转动的装置。
电子控制系统则起到监测和控制动力系统运行的作用。
4. 电池类型和容量燃料电池汽车的电池选择一般分为两种：质子交换膜燃料电池（PEMFC）和固体氧化物燃料电池（SOFC）。
PEMFC是目前最为常见的一种电池类型。
其电池容量一般在60kW到120kW之间，能够提供足够的能量来驱动汽车行驶数百公里。
5. 续航里程燃料电池汽车的续航里程一般在300km以上，有些车型甚至能够达到500km以上。
相比传统的电动汽车，燃料电池汽车的续航里程更为可靠和稳定，而且加注氢气所需时间较短，用户的使用体验也更佳。
6. 最高车速燃料电池汽车的最高车速一般在150km/h左右，这是由于其动力系统的特性所致。
虽然较普通汽车略为降低，但也能够满足大部分的行驶需求。
7. 加注氢气时间燃料电池汽车的加注氢气时间一般在3到5分钟之间，相比于传统的电动汽车快速充电所需的时间较长。
目前，世界上已经建成了大量的氢气加注站，未来也有望进一步扩大规模，推动燃料电池汽车的应用普及。
总结：燃料电池汽车相比传统的汽油车和电动汽车具备明显的优势，其参数表现也越来越适应人们的生活需求。
名词解释燃料电池汽车
名词解释燃料电池汽车燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，简称FCV）是一种使用氢气作为主要能源，通过燃料电池产生电能驱动电动机的新能源汽车。
与传统的内燃机汽车和电动汽车相比，燃料电池汽车具有零排放、高能效、快速充电等优点，被认为是未来汽车发展的重要方向之一。
燃料电池汽车的核心部件是燃料电池，它是一种将化学能直接转化为电能的装置。
燃料电池的工作原理是通过氢气与氧气在催化剂的作用下发生氧化还原反应，产生电能和水。
这个过程不涉及燃烧，因此不会产生二氧化碳等温室气体排放，对环境友好。
燃料电池汽车的动力系统主要由燃料电池堆、电动机、能量管理系统等组成。
燃料电池堆是由多个燃料电池单元串联而成，可以提供足够的电能驱动电动机。
电动机则是将电能转化为机械能，驱动汽车行驶。
能量管理系统负责控制燃料电池堆的工作状态，保证汽车在不同工况下的能量需求。
燃料电池汽车的优点主要体现在以下几个方面：1. 零排放：燃料电池汽车使用氢气作为燃料，排放物仅为水，无二氧化碳等温室气体排放，有利于环境保护。
2. 高能效：燃料电池的能量转换效率远高于内燃机，一般可达40%以上，而内燃机的效率通常在20%-30%之间。
3. 快速充电：燃料电池汽车的氢气加注时间与燃油车加油时间相当，一般在3-5分钟内即可完成，远快于电动汽车的充电时间。
4. 长续航里程：燃料电池汽车的续航里程可与传统燃油车相媲美，一般可达500-700公里。
5. 适应性强：燃料电池汽车可在各种气候条件下正常工作，不受低温、高温等极端天气影响。
然而，燃料电池汽车也存在一些挑战和问题，如氢气储存和运输的安全性、燃料电池的成本和寿命、氢能基础设施的建设等。
为解决这些问题，各国政府和企业正加大投入，推动燃料电池汽车的研发和应用。
随着技术的不断进步和成本的降低，燃料电池汽车有望在未来实现大规模推广和应用。
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
新能源汽车技术 第 4 页
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 5 页
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。
燃料电池电动汽车的结构组成
燃料电池电动汽车的结构组成-----------------------------------------------------------------------------------------------燃料电池电动汽车是一种使用燃料电池作为主要能源，并通过电动机驱动的汽车。
它与传统的内燃机汽车相比，具有零排放、高能量效率和低噪音等优势。
以下是燃料电池电动汽车的主要结构组成：1、燃料电池系统：燃料电池系统是燃料电池电动汽车的核心部分，包括燃料电池堆、氢气储存装置、氧气供应装置和相关控制系统。
燃料电池堆将氢气和氧气反应产生电能，通过控制系统进行管理和调节。
2、电动驱动系统：电动驱动系统由电动机、变速器和电池组成。
电动机接收燃料电池系统输出的直流电能，并将其转化为机械能，驱动汽车运动。
电池则用于储存和提供额外的电能，以满足加速、爬坡等需要。
3、控制系统：燃料电池电动汽车的控制系统包括电池管理系统、燃料电池管理系统和整车控制系统。
这些系统负责管理和监控燃料电池、电池和电动驱动系统的工作状态，确保其安全、高效运行。
4、氢气储存和供应系统：燃料电池电动汽车使用氢气作为燃料，因此需要具备储存和供应氢气的系统。
这些系统包括氢气储罐或储存材料、氢气供应装置、压力传感器等。
5、辅助设备：燃料电池电动汽车还包括一系列辅助设备，如冷却系统、空调系统、制动系统、悬挂系统、车内娱乐系统等，以提供舒适和安全的驾驶体验。
需要注意的是，燃料电池电动汽车的结构组成可能会因不同的制造商、车型和技术路线而有所差异。
以上列举的是一般情况下的常见组成部分。
在实际应用中，还会根据需求和技术发展加入其他的创新设计和功能。
燃料电池汽车发展史
燃料电池汽车发展史
燃料电池汽车是一种使用燃料电池发电并将其转化为动力推动车
辆运动的汽车。
它的发展历史可以追溯到20世纪60年代，当时研究
人员开始尝试将燃料电池应用于汽车领域。
然而，由于燃料电池技术
的复杂性和成本高昂，这一领域的发展一度缓慢。
到了1990年代，随着研发技术的突破和政府对清洁能源技术的
投资，燃料电池汽车开始获得更多的关注。
在这一时期，一些大型汽
车制造商开始着手开发燃料电池汽车，并进行了一系列的测试和实验。
2000年代，燃料电池汽车的研发迎来了新的机遇。
随着人们对可持续发展和环保意识的增强，燃料电池汽车被视为未来汽车发展的重
要方向。
许多国家和地区也开始出台相关政策，鼓励和支持燃料电池
汽车的研发和推广。
随着时间的推移，燃料电池汽车的技术不断得到改进和升级。
德
国的戴姆勒公司、日本的本田公司和丰田公司、美国的通用汽车和福
特汽车等大型汽车制造商都投入大量的资金和精力来开发燃料电池汽车，他们迅速进行了实验，并成功实现了小批量的生产。
当前，虽然燃料电池汽车仍然面临着一些挑战，如燃料电池成本
高昂、燃料氢气存储的难题等，但随着技术的不断进步和生产成本的
不断下降，燃料电池汽车的发展前景仍然广阔。
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。
简述燃料电池电动汽车的主要优点和缺点
简述燃料电池电动汽车的主要优点和缺点
燃料电池电动汽车的主要优点有：
1. 长续航里程：燃料电池电动汽车使用氢气和氧气反应产生电能，能够提供更长的续航里程，相比传统电动汽车更加持久。
2. 快速加注：相比电池充电时间较长的情况下，燃料电池电动汽车可以通过注入氢气进行快速充能，时间较短，提高了使用者的便利性。
3. 高效能源利用：燃料电池电动汽车可以将氢气和氧气反应产生电能的效率高达50%以上，较传统的内燃机动力系统更为
高效。
4. 零排放：燃料电池电动汽车的尾气是纯净的水蒸气，不会产生二氧化碳等温室气体和其他污染物，具有零排放的显著优势。
然而，燃料电池电动汽车也存在一些缺点：
1. 基础设施不完善：燃料电池电动汽车需要氢气的供应，目前氢气加注站的建设相对较少，基础设施不完善，限制了其发展。
2. 高成本：燃料电池电动汽车的制造成本较高，主要原因是燃料电池的制作和氢气储存技术相对成熟的电池技术更为昂贵。
3. 存在安全隐患：氢气具有易燃易爆性质，燃料电池电动汽车需要采取额外的安全措施来确保运行的安全性，如加注和存储
过程中的泄露问题。
综上所述，尽管燃料电池电动汽车具有很多优点，但其仍然面临一些挑战和限制，需要进一步的技术进步和基础设施建设来推广和普及。
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。
燃料电池汽车技术的发展现状与前景
燃料电池汽车技术的发展现状与前景燃料电池汽车是一种新型的环保汽车，它可以将氢气和氧气转化为电能来驱动电动汽车，产生的唯一废水为纯净的水蒸气，对环境几乎没有污染，是一种真正意义上的零排放汽车。
目前，燃料电池汽车被视为新能源汽车领域的重要发展方向。
在世界范围内，众多汽车生产商都在积极推广燃料电池汽车技术，比如丰田、本田、奔驰、福特、宝马等国际大品牌，都已经推出了自己的燃料电池汽车产品，为这一技术的发展注入了强劲的动力。
而在国内，燃料电池汽车技术的研究也获得了大力支持。
政府出台了一系列支持新能源汽车发展的政策，大量的燃料电池汽车项目也在陆续启动。
目前，中国已经成为全球最大的新能源汽车市场之一。
但是，燃料电池汽车技术的发展还存在着一些困难和挑战。
以下介绍其中的几个：1. 氢气的产生和存储成本问题。
氢气虽然是一种非常清洁的燃料，但是其产生和储存的成本相对较高。
如果想要广泛推广燃料电池汽车，必须探索出更低成本、更高效率的氢气生产和储存技术。
2. 燃料电池的寿命和耐久性问题。
目前的燃料电池寿命相对较短，通常只有五到十年。
而且在使用过程中容易受到环境影响和损坏，这也是一个亟需解决的问题。
3. 储氢罐的安全问题。
燃料电池汽车使用的储氢罐必须承受非常高的压力，因此一旦发生事故，储氢罐中的氢气有可能造成爆炸。
此外，储氢罐也需要考虑自然灾害等多方面的安全性问题。
4. 燃料电池汽车的生产和推广问题。
燃料电池汽车相对于传统汽车而言，生产工艺和研发成本都非常高。
从推广的角度看，如何满足消费者的需求、如何在市场上取得竞争优势也是需要认真思考和解决的问题。
尽管如此，随着技术的不断提高，燃料电池汽车技术的发展前景依然广阔。
燃料电池汽车有着低污染、低碳排放、高效节能、噪音小、驾驶舒适等优点。
如果将其推广开来，可以大大减少传统汽车所产生的尾气和废气排放，减轻环境负担，改善空气质量，也能极大地促进清洁能源技术的发展和应用。
由此可见，燃料电池汽车技术的发展现状和前景非常值得关注。
《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。
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欧盟
欧盟对氢能和燃料电池研发与推广的支持主要通过框架计 划（FP）进行。 正在实施的第7框架计划（2007-2012）（FP7），目的是 突破燃料电池和氢能发展的一些关键性技术难点，已开展 了灯塔（ LIGHTHOUSE）公开实验项目，包括氢气车队项 目、轿车零区（ZERO-REGIO）项目和小型车辆氢气链 （H2CHAIN）项目的公开实验，并对这些活动进行管理、 分析，其目的是对于已经完成或新开始的与燃料电池汽车 相关的公开实验项目进行评价。 CUTE及生态城市运输系统（ECTS）是欧洲正在进行的两 大燃料电池公共汽车示范验证项目。其中CUTE项目的目的 是在欧洲不同的城市验证燃料电池公共汽车的可行性，包 括加氢站技术。
国内燃料电池汽车发展概述
1998年，清华大学研制出中国第一辆燃料电池汽车， 其燃料电池由北京富源燃料电池公司提供； 2004年，国家甲醇燃料汽车示范工程在长治正式启动 并通过了国家验收； 2005年，上海神力科技有限公司研制的绿色燃料电池 游览车投入试运，总行驶里程达1.2万公里，无故障运 行时间达2000 小时 ； 2006年，由同济大学等单位共同研发“超越三号”燃 料电池轿车在第八届“比比登清洁能源汽车挑战赛” 中表现抢眼，四项比赛评分均为“A”，并在两个单项 比赛中获得第一。
燃料电池汽车的特点
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、提高了燃油经济性。 5、运行平稳、无噪声。
各大汽车厂商的燃料电池汽车
奥迪Q5 HFC 98kW PEM 面世时间：2010年
各大汽车厂商的燃料电池汽车
2011年863计划中关于燃料电 池汽车的项目
1 2 3 4 5 6
燃料电池轿车动力系统技术平台与整车研发 电池客车动力系统技术平台与整车研发 研究 面向示范和产品验证的燃料电池系统开发 下一代燃料电池系统研究与开发 储氢与高压加注关键技术及装备研发 高效低成本制氢技术及储氢装置研发
各大汽车厂商的燃料电池汽车
通用Provoq 88kW PEM 最大续驶里程483km 面世时间2010年
各大汽车厂商的燃料电池汽车
本田FCX Clarity 100kW PEM 最大续驶里程570km 面世时间2007年
FCX-Clarity技术参数
各大汽车厂商的燃料电池汽车
2011年，日本的丰田、日产、本田、铃 木、法国的雷诺、德国的大众、戴姆勒、 宝马、美国的通用、福特、韩国的现代 等11家世界主要汽车生产商宣称在2012 年底将统一燃料电池汽车氢气供给系统 规格。
各国燃料电池汽车的鼓励政策
美国：克林顿政府时期提出了开发新一代汽车合作计划（PNGV 1993 年）； 布什政府时期提出了Freedom CAR计划（2002年），鼓励燃料电池技 术和氢气的制造开发，与各大汽车制造厂商合作，共同开发燃料电池 汽车； 美国政府对燃料电池汽车支持在布什任职期间达到顶峰，在奥巴马政 府期间，美国能源部宣布从美国振兴计划(American Recovery and Reinvestment Act Funding)中拨款4190万美元支持燃料电池特种车的 研发和示范，另在2011年美国财政预算中安排5000万美元用于燃料电 池和氢能技术研发； 2012年8月，奥巴马政府出台新的汽车燃油经济性标准（CAFE），其 中对燃料电池汽车（FCEV）的研发提出了鼓励性政策。
关键技术
接上图
关键技术
重点是围绕“三横”关键零部件实现技 术突破，具体是： 1 燃料电池系统 2 制氢及储氢 3 驱动电机 4 电子控制 5 整车系统优化
燃料电池系统
1进一步提升燃料电池性能，降低成本，强化 电堆与系统的寿命考核，改进提高燃料电池系 统控制策略与关键部件性能，提升燃料电池系 统可靠性与耐久性； 2保证电堆在高电流密度下的均一性，提高功 率密度，进一步增强系统的环境适应能力； 3推进燃料电池的工程实用化，建立小批量生 产线。
上海大众领驭
上海大众领驭燃料电 池汽车是上海大众基 于旗下领驭品牌而开 发的新能源汽车，该 车采用同济大学开发 的第四代燃料电池系 统，最高时速达150 公里，续航里程为 300公里。
一汽奔腾燃料电池汽车
奇瑞东方之子燃料电池汽车
“十五”期间，启动了863 计划电动汽车重大科技专项， 确立了“三纵三横”（三纵：混合动力汽车、纯电动 汽车、燃料电池汽车；三横：电池、电机、电控）的 研发布局，取得了一大批电动汽车技术创新成果。 “十一五”期间，组织实施了863 计划节能与新能源 汽车重大项目，聚焦动力系统技术平台和关键零部件 研发。 在电动汽车科技发展十二五专项规划中，再次重申了 发展燃料电池汽车的重要性，突破燃料电池关键技术 和系统集成，推进工程实用化，为新一代燃料电池汽 车研发与产业化奠定核心技术基础
日本燃料电池汽车战略目标
2011年，日本又计划在 5 年内斥资 2090 亿日 元开发以天然气为原料的液体合成燃料技术、 车用电池，以及氢燃料电池科技； 2012年，日本经济产业省将提出一个300亿日 元(约4亿美元)的2013财政年度预算。这些资 金的一部分将被用于开发氢的基础设施以支持 部署的燃料电池电动汽车(FCEV)在2015年。
在燃料电池汽车的实际应用方面，我国于2003年与 2007年分别启动了两期燃料电池公共汽车商业化示范 项目。 2008年北京奥运会，基于上海大众领驭平台的燃料电 池轿车作为我国首款燃料电池轿车进入国度汽车产物 通知布告，20辆领驭燃料电轿车为奥运会供给交通办 事，运行总里程超7.6万km。 2010年上海世博会期间，173辆燃料电池汽车为世博 服务，这173辆新能源汽车包括3辆燃料电池客车、70 辆燃料电池轿车和100辆燃料电池观光车。其中，燃料 电池轿车分别配置上汽荣威750、上海大众领驭、长安 志翔、一汽奔腾和奇瑞东方之子等5种车型。
奔驰B级F-Cell 90kW PEM 最大续驶里程385km 面世时间：2009年
奔驰B级F-cell技术参数
各大汽车厂商的燃料电池汽车
菲亚特panda 60kW PEM 最大续驶里程200km
福特Explorer 60kW PEM 最大续驶里程563km 面世时间2006年
下一代纯电驱动技术突破的主 要技术指标
接上图
政策支持
产业化目标
我国燃料电池电动汽车产业化目标是： 2006～2010年期间，通过示范运行，找出薄弱 环节，攻克技术难关，实现燃料电池电动汽车 的小批量试制； 2010～2020年，争取燃料电池电动汽车的批量 生产； 2020～2030年，我国电动汽车整体技术水平要 基本与国际电动汽车水平相当，并且实现燃料 电池电动汽车的大批量生产。
燃料电池汽车研发现状及进展
提纲
燃料电池汽车概念 各大汽车厂商的燃料电池汽车 世界各国燃料电池汽车政策 国内燃料电池汽车发展概述
什么是燃料电池汽车？
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，直接变成电能获得。 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得多，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。
长安志翔
长安志翔燃料电池轿车 集成了先进燃料电池系 统、锂离子电池系统、 电机驱动系统和电动空 调、电动制动、电动转 向等辅助系统，其动力 系统采用电-电混合的动 力系统方案； 百公里耗氢1.2千克，最 高车速为150公里，最大 续航里程可达350公里。
上汽荣威750燃料电池汽车
上汽荣威750由同济 大学与上汽集团合作 开发的燃料电池汽车， 该车最高时速可达 150公里，续航里程 为300公里。
日本燃料电池汽车战略目标
为了确保在新能源战略上抢占先机，日本政府 早在上世纪90年代就推行能源新阳光计划； 隶属于经产省的燃料电池商业化组织(FCCJ)先 后与2009年7月和2010年7月发布了《燃料电 池汽车和加氢站2015年商业化路线图》，明确 指出2011年-2015年开展燃料电池汽车技术验 证和市场示范，随后进入商业化示范推广前期 ；
丰田FCHV-adv Toyota FC stack 最大续驶里程830km 面世时间2008年
各大汽车厂商的燃料电池汽车
大众领驭 55kW PEM 最大续驶里程300km 面世时间2008年
戴姆勒、福特汽车、通用汽车、本田、 现代汽车、起亚汽车、雷诺日产和丰田 汽车已经联合签署了关于燃料电池车的 开发和市场进入等发展方向在内的基本 意向书 ，这次署名的各汽车厂商，估计 都在 2015 年以后，将多种燃料电池车商 品化，并以在全世界普及数十万台燃料 电池车为目标 。