第7章新能源汽车技术ppt课件.ppt

规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目第第7章章 燃料电池电动汽车燃料电池电动汽车 7 7.1 1 概述概述7 7.2 2 燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的基本结构 7 7.3 3 燃料电池电动汽车传动系统参数设计燃料电池电动汽车传动系统参数设计新能源汽车技术 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1 概述概述 7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型 FCEV按主要燃料种类可分为按主要燃料种类可分为（1）以纯氢气为燃料的）以纯氢气为燃料的FCEV；（2）经过重整后产生的氢气为燃料的）经过重整后产生的氢气为燃料的FCEV。FCEV按按“多电源多电源”的配置不同，可分为的配置不同，可分为（1）纯燃料电池驱动（）纯燃料电池驱动（PFC）的）的FCEV；（2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的）的FCEV；（3）燃料电池与超级电容联合驱动（）燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的）的FCEV；（4）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的）的FCEV。新能源汽车技术 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型 1纯燃料电池驱动的纯燃料电池驱动的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。功率负荷都由燃料电池承担。新能源汽车技术 第 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型优点：优点：（1）系统结构简单，便于实现系统控制和整体布置；）系统结构简单，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；）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，从而提高整车）较少的部件使得整体的能量传递效率高，从而提高整车的燃料经济性。的燃料经济性。缺点：缺点：（1）燃料电池功率大、成本高；）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；）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。）不能进行制动能量回收。新能源汽车技术 第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型 2燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（燃料电池与辅助蓄电池联合驱动（FC+B）的）的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，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动机提供能量，驱动电动机将燃料电池和蓄电池一起为驱动电动机提供能量，驱动电动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，驱动电动机变成发电动机，蓄电池将储存回馈的能量。动时，驱动电动机变成发电动机，蓄电池将储存回馈的能量。新能源汽车技术 第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型优点：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）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；低，从而大大地降低了整车成本；（2）燃料电池可以在比较好的设定的工作条件下工作，工作）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；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；）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；）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，）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。该措施可能会增加整车的能量效率。新能源汽车技术 第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型缺点：缺点：（1）蓄电池的使用使得整车的质量增加，动力性和经）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；上表现更为明显；（2）蓄电池充放电过程会有能量损耗；）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。）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 7 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型 3燃料电池与超级电容联合驱动（燃料电池与超级电容联合驱动（FC+C）的）的FCEV 这种结构形式与燃料电池这种结构形式与燃料电池+蓄电池结构相似，只是蓄电池结构相似，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。随着超级电容技术的不是超级电容的能量密度较小。随着超级电容技术的不断进步，这种结构将成为一种新的重要研究方向。断进步，这种结构将成为一种新的重要研究方向。新能源汽车技术 第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型 4燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动（FC+B+C）的）的FCEV燃料电池与蓄电池和超级电容联合驱动的电动汽车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。在该动力的动力系统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，驱动电动机将电能转化成机械能动电动机提供能量，驱动电动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，驱传给传动系，从而驱动汽车前进；在汽车制动时，驱动电动机变成发电动机，蓄电池和超级电容将储存回动电动机变成发电动机，蓄电池和超级电容将储存回馈的能量。馈的能量。新能源汽车技术 第 9 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型新能源汽车技术 第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型这种结构的优点相比燃料电池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。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：而其缺点也一样更加明显：（1）增加了超级电容，整个系统的质量将可能增加；）增加了超级电容，整个系统的质量将可能增加；（2）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难度也随之）系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难度也随之增大。增大。总的来说，如果能够对系统进行很好的匹配和优化，这种结总的来说，如果能够对系统进行很好的匹配和优化，这种结构带来的汽车的良好的性能具有很大的吸引力。构带来的汽车的良好的性能具有很大的吸引力。新能源汽车技术 第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.1 燃料电池电动汽车的类型燃料电池电动汽车的类型在三种混合驱动中，在三种混合驱动中，FC+B+C组合被认为能够最大限度满足组合被认为能够最大限度满足整车的起动、加速、制动的动力和效率需求，但成本最高，结整车的起动、加速、制动的动力和效率需求，但成本最高，结构和控制也最为复杂。目前燃料电池电动汽车动力系统的一般构和控制也最为复杂。目前燃料电池电动汽车动力系统的一般结构是结构是FC+B组合。这是因为它具有以下特点：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，而且在）燃料电池单独或与动力电池共同提供持续功率，而且在车辆起动、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；功率；（2）在车辆起步的时候和功率需求量不大的时候，蓄电池可）在车辆起步的时候和功率需求量不大的时候，蓄电池可以单独输出能量；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）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。技术上的不足。新能源汽车技术 第 12 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.2 燃料电池电动汽车的特点燃料电池电动汽车的特点 1.燃料电池汽车的优点：燃料电池汽车的优点：（1）效率高：可以达到）效率高：可以达到30%以上；以上；（2）续驶里程长：其长途行驶能力及动力性已经接近于传统）续驶里程长：其长途行驶能力及动力性已经接近于传统汽车；汽车；（3）绿色环保：生成物只有水，属于零排放；）绿色环保：生成物只有水，属于零排放；（4）过载能力强：短时过载能力可达额定功率的）过载能力强：短时过载能力可达额定功率的200或更或更大；大；（5）低噪音：运行过程中噪音和振动都较小；）低噪音：运行过程中噪音和振动都较小；（6）设计方便灵活：改变传统的汽车设计概念，可以在空间）设计方便灵活：改变传统的汽车设计概念，可以在空间和重量等问题上进行灵活的配置。和重量等问题上进行灵活的配置。新能源汽车技术 第 13 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.2 燃料电池电动汽车的特点燃料电池电动汽车的特点 2.燃料电池电动汽车的主要缺点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）燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高,燃料电池发燃料电池发动机的制造成本居高不下，使用成本过高，燃料电池汽车还有动机的制造成本居高不下，使用成本过高，燃料电池汽车还有相当的距离。相当的距离。（2）辅助设备复杂，且质量和体积较大）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）起动时间长，系统抗振能力有待进一步提高。采用氢气为燃料的气为燃料的FCEV起动时间一般需要起动时间一般需要3分多钟，而采用甲醇或分多钟，而采用甲醇或者汽油重整技术的者汽油重整技术的FCEV则长达则长达10多分钟，比起内燃机汽车起多分钟，比起内燃机汽车起动的时间长得多，影响其机动性能。动的时间长得多，影响其机动性能。新能源汽车技术 第 14 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.3 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求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）燃料电池的比能量不低于150200Wh/kg,比功率不比功率不低于低于300400 W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体。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。）所提出的电池性能和使用寿命的指标。（2）可以在）可以在-20 的条件下起动和工作的条件下起动和工作,有可靠的安全性和有可靠的安全性和密封性密封性,不会发生燃料气体的结冰和燃料气体的泄漏。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）各种结构件有足够的强度和可靠性,可以在负荷变化情可以在负荷变化情况下正常运转。并能够耐受况下正常运转。并能够耐受FCEV行驶时的振动和冲击。行驶时的振动和冲击。新能源汽车技术 第 15 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.3 燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求燃料电池电动汽车对燃料电池的基本要求（4）FCEV除排放达到零污染的要求外除排放达到零污染的要求外,动力性能要求基本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达到或接近内燃机汽车的动力性能的水平,性能稳定可靠。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）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应尽可能地减小,以符合以符合FCEV的装车要求。的装车要求。（6）燃料充添方便、迅速）燃料充添方便、迅速,燃料电池能够方便地进行电极燃料电池能够方便地进行电极和催化剂的更换和修理。和催化剂的更换和修理。（7）所配置的辅助电源）所配置的辅助电源,应能满足提供起动电能和储存制应能满足提供起动电能和储存制动反馈电能的要求。动反馈电能的要求。新能源汽车技术 第 16 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 1燃料电池系统燃料电池系统 燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一。燃料电池燃料电池是燃料电池汽车发展的最关键技术之一。燃料电池堆技术发展趋势可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率以堆技术发展趋势可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率以及制造成本四个要素来评判。及制造成本四个要素来评判。降低成本也是燃料电池堆研究的目标，控制成本的有效手段降低成本也是燃料电池堆研究的目标，控制成本的有效手段是减少材料费是减少材料费(电催化剂、电解质膜、双极板等电催化剂、电解质膜、双极板等)，降低加工费，降低加工费(膜电极制作、双极板加工和系统装配等膜电极制作、双极板加工和系统装配等)。另外，作为车用燃料电池系统还需要攻克许多工程技术壁垒，另外，作为车用燃料电池系统还需要攻克许多工程技术壁垒，包括：系统启动与关闭时间、系统能量管理与变换操作、电堆包括：系统启动与关闭时间、系统能量管理与变换操作、电堆水热管理模式以及低成本高性能辅助设施水热管理模式以及低成本高性能辅助设施(包括空气压缩机、包括空气压缩机、传感器和控制系统传感器和控制系统)等。等。新能源汽车技术 第 17 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 2车载储氢系统车载储氢系统储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前，常见的储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前，常见的车载储氢系统有高压储氢、低温储存液氢和金属氢化物储氢车载储氢系统有高压储氢、低温储存液氢和金属氢化物储氢三种基本方案。三种基本方案。如何有效减小储氢系统的质量与体积，是车载储氢技术开发如何有效减小储氢系统的质量与体积，是车载储氢技术开发的重点。一个比较理想的方案是，采用储氢材料与高压储氢的重点。一个比较理想的方案是，采用储氢材料与高压储氢复合的车载储氢新模式。复合式储氢模式的技术难点是如何复合的车载储氢新模式。复合式储氢模式的技术难点是如何开发吸、放氢性能好，成型加工性良好，质量轻的储氢材料。开发吸、放氢性能好，成型加工性良好，质量轻的储氢材料。新能源汽车技术 第 18 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 3车载蓄电系统车载蓄电系统车载蓄电系统包括铅酸电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等蓄车载蓄电系统包括铅酸电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等蓄电池及电化学超级电容器。电池及电化学超级电容器。（1）铅酸电池由于其功率密度低，充电时间长，作为未来）铅酸电池由于其功率密度低，充电时间长，作为未来电动汽车动力系统的可能性很小。电动汽车动力系统的可能性很小。（2）镍氢蓄电池具有高比能、大功率、快速充放电、耐用）镍氢蓄电池具有高比能、大功率、快速充放电、耐用性优异等特性，是目前混合动力汽车和电动汽车中应用最广性优异等特性，是目前混合动力汽车和电动汽车中应用最广的绿色动力蓄电系统。的绿色动力蓄电系统。新能源汽车技术 第 19 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术（3）锂离子电池具有比能量大、比功率高、自放电）锂离子电池具有比能量大、比功率高、自放电小、无记忆效应、循环特性好、可快速放电等优点。小、无记忆效应、循环特性好、可快速放电等优点。（4）超级电容器能在短时间内提供或吸收大的功率，）超级电容器能在短时间内提供或吸收大的功率，为蓄电池数十倍，效率高、具有上万次的循环寿命和为蓄电池数十倍，效率高、具有上万次的循环寿命和极长的储存寿命、工作温度范围宽、能使用的基础材极长的储存寿命、工作温度范围宽、能使用的基础材料价格便宜，可以作为混合型动力汽车的有效蓄电系料价格便宜，可以作为混合型动力汽车的有效蓄电系统。但其能量密度低，能否作为独立的车用动力系统统。但其能量密度低，能否作为独立的车用动力系统大规模推广，还有待更多运行数据佐证。大规模推广，还有待更多运行数据佐证。新能源汽车技术 第 20 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 4电动机及其控制技术电动机及其控制技术驱动电动机是燃料电池电动汽车的心脏，它正向着大功率、驱动电动机是燃料电池电动汽车的心脏，它正向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。当前驱动电动机主要有感高转速、高效率和小型化方向发展。当前驱动电动机主要有感应电动机和永磁无刷电动机，永磁无刷电动机具有较高的功率应电动机和永磁无刷电动机，永磁无刷电动机具有较高的功率密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点，在电动汽车方密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点，在电动汽车方面有着广阔地应用前景。由感应电动机驱动的电动汽车几乎都面有着广阔地应用前景。由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。矢量控制有最大效率控制和无采用矢量控制和直接转矩控制。矢量控制有最大效率控制和无速度传感器矢量控制，而直接转矩的控制手段直接、结构简单、速度传感器矢量控制，而直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。新能源汽车技术 第 21 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 5整车布置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动机的相关布置、动力电池组的料电池发动机及电动机的相关布置、动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置以及高压电安全系统车身布置、氢气瓶的安全布置以及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。求相关方案必须考虑传统汽车不具备的安全性问题。新能源汽车技术 第 22 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 6整车热管理整车热管理（1）料电池发动机自身的运行温度为）料电池发动机自身的运行温度为6070左右，实际的左右，实际的散热系统工作温度大致可以控制在散热系统工作温度大致可以控制在60，必须依赖整车动力系，必须依赖整车动力系统提供额外的冷却动力为系统散热，因此二者之间的平衡将是统提供额外的冷却动力为系统散热，因此二者之间的平衡将是在热管理开发方面必须关注的；在热管理开发方面必须关注的；（2）目前整车各零部件的体积留给整车布置回旋的余地很）目前整车各零部件的体积留给整车布置回旋的余地很小，造成散热系统设计的改良空间不大，无法采用通用的解决小，造成散热系统设计的改良空间不大，无法采用通用的解决方案应对，必须开发专用的零部件。方案应对，必须开发专用的零部件。另外，与整车散热系统密切相关的车用空调系统开发也是整另外，与整车散热系统密切相关的车用空调系统开发也是整车企业必须关注的。车企业必须关注的。新能源汽车技术 第 23 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 7整车与动力系统的参数选择与优化设计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输入，而虚拟配置的动力系统的特性参统开发的信息输入，而虚拟配置的动力系统的特性参数也影响项目整车性能。两者之间的参数选择是一个数也影响项目整车性能。两者之间的参数选择是一个多变量多目标的优化设计过程，而且参数选择与行驶多变量多目标的优化设计过程，而且参数选择与行驶工况和控制策略紧密相关，只有在建立准确的仿真模工况和控制策略紧密相关，只有在建立准确的仿真模型基础上，经过反复寻优计算才可能达到较好的设计型基础上，经过反复寻优计算才可能达到较好的设计结果。结果。新能源汽车技术 第 24 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.4 燃料电池电动汽车的关键技术燃料电池电动汽车的关键技术 8多能源动力系统的能量管理策略多能源动力系统的能量管理策略能量管理策略对燃料经济性影响很大，且受到动力系统参能量管理策略对燃料经济性影响很大，且受到动力系统参数和行驶工况的双重影响。数和行驶工况的双重影响。完成能量管理策略的工况适应性开发后，其核心问题转变完成能量管理策略的工况适应性开发后，其核心问题转变为功率分配优化，当然还必须考虑一些限制条件。按照是否为功率分配优化，当然还必须考虑一些限制条件。按照是否考虑这些变量的历史状态，可以把功率分配策略分为瞬时与考虑这些变量的历史状态，可以把功率分配策略分为瞬时与非瞬时策略两大类。非瞬时策略两大类。作为能量管理策略中的一部分，制动能量回馈是提高燃料作为能量管理策略中的一部分，制动能量回馈是提高燃料经济性的重要措施，也是一个难点问题。经济性的重要措施，也是一个难点问题。新能源汽车技术 第 25 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.1.5 燃料电池电动汽车主要技术指标燃料电池电动汽车主要技术指标新能源汽车技术 第 26 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.2 燃料电池电动汽车的基本结构燃料电池电动汽车的基本结构 目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃料电池驱目前燃料电池电动汽车绝大多数采用的是混合式燃料电池驱动系统，有并联式和串联式两种。动系统，有并联式和串联式两种。新能源汽车技术 第 27 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.2.1 燃料电池发动机燃料电池发动机 在在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证所采用的燃料电池发动机中，为保证PEMFC组的正常工作，除以组的正常工作，除以PEMFC组为核心外，还组为核心外，还装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系统、装有氢气供给系统、氧气供给系统、气体加湿系统、反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换系统等。反应生成物的处理系统、冷却系统和电能转换系统等。只有这些辅助系统匹配恰当和正常运转，才能保证燃只有这些辅助系统匹配恰当和正常运转，才能保证燃料电池发动机正常运转。料电池发动机正常运转。新能源汽车技术 第 28 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.2.1 燃料电池发动机燃料电池发动机 1.以氢为燃料的燃料电池发动机系统以氢为燃料的燃料电池发动机系统图图7.5是以氢为燃料的燃料电池发动机系统，图是以氢为燃料的燃料电池发动机系统，图7.6是以氢气为是以氢气为燃料的燃料的FCEV的总布置基本结构模型。的总布置基本结构模型。（1）氢气供应、管理和回收系统）氢气供应、管理和回收系统气态氢的储存装置通常气态氢的储存装置通常用高压储气瓶来装载。液态氢气虽然比能量高于气态氢，由于用高压储气瓶来装载。液态氢气虽然比能量高于气态氢，由于液态氢气是处于高压状态，不但需要用高压储气瓶储存，还要液态氢气是处于高压状态，不但需要用高压储气瓶储存，还要用低温保温装置来保持低温。用低温保温装置来保持低温。（2）氧气供应和管理系统）氧气供应和管理系统氧气的来源有从空气中获取氧氧气的来源有从空气中获取氧气或从氧气罐中获取氧气，空气需要用压缩机来提高压力，以气或从氧气罐中获取氧气，空气需要用压缩机来提高压力，以增加燃料电池反应的速度。增加燃料电池反应的速度。新能源汽车技术 第 29 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目新能源汽车技术 第 30 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目新能源汽车技术 第 31 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶贫”项目7.2.1 燃料电池发动机燃料电池发动机（3）水循环系统）水循环系统燃料电池发动机在反应过程中将产生燃料电池发动机在反应过程中将产生水和热量，在水循环系统中用冷凝器、气水分离器和水泵等对水和热量，在水循环系统中用冷凝器、气水分离器和水泵等对反应生成的水和热量进行处理，其中一部分水可以用于空气的反应生成的水和热量进行处理，其中一部分水可以用于空气的加湿。另外还需要装置一套冷却系统，以保证燃料电池的正常加湿。另外还需要装置一套冷却系统，以保证燃料电池的正常运作。运作。（4）电力管理系统）电力管理系统燃料电池所产生的是直流电，需要燃料电池所产生的是直流电，需要经过经过DC/DC变换器进行调压，在采用交流电动机的驱动系统中，变换器进行调压，在采用交流电动机的驱动系统中，还需要用逆变器将直流电转换为三相交流电。还需要用逆变器将直流电转换为三相交流电。新能源汽车技术 第 32 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院认识到了贫困户贫困的根本原因，才能开始对症下药，然后药到病除。近年来国家对扶贫工作高度重视，已经展开了“精准扶