新能源汽车技术电子水泵课件.ppt
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1、燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池汽车的基汽车的基汽车的基汽车的基本结构本结构本结构本结构燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池发动机发动机发动机发动机其他清其他清洁能源汽洁能源汽车技术车技术太阳能太阳能太阳能太阳能汽车视汽车视汽车视汽车视频频频频燃料电池汽车的基本结构燃料电池汽车的基本结构 燃料电池汽车按驱动形式可分为纯燃料电池驱动和混合驱动两种燃料电池汽车按驱动形式可分为纯燃料电池驱动和混合驱动两种 形式,按能量来源可分为车载纯氢和燃料重整两种形式。形式,按能量来源可分为车载纯氢和燃料重整两种形式。一一.纯燃料电池汽车纯燃料电池汽车 1.1.工作原理:只有燃料电池一个动力源,汽车的所工作原理:只有
2、燃料电池一个动力源,汽车的所 有功率负荷有功率负荷都由燃料电池承担。都由燃料电池承担。2.2.目前存在的问题:燃料电池的成本昂贵,功率大,对燃料电池系统的目前存在的问题:燃料电池的成本昂贵,功率大,对燃料电池系统的 动态性能和可靠性提出很高的要求,不能进行制动能量回收。动态性能和可靠性提出很高的要求,不能进行制动能量回收。二二.混合驱动形式电动汽车混合驱动形式电动汽车 1.1.工作原理:在燃料电池的基础上,增加了一组电池或超级电容作为工作原理:在燃料电池的基础上,增加了一组电池或超级电容作为 另一种动力源。另一种动力源。燃料电池汽车常用的驱动形式燃料电池汽车常用的驱动形式 一一.纯燃料电池动力
3、系统纯燃料电池动力系统工作工作 原理:燃料电池的输出端直接原理:燃料电池的输出端直接 与汽车驱动单元的电动机控制与汽车驱动单元的电动机控制 器的输入端连接,中间没有阻器的输入端连接,中间没有阻 抗变换功率控制装置。抗变换功率控制装置。乐子吴吞制作目前存在的问题:当电动机控制器的功率要求超过燃料电池的合理接受范围目前存在的问题:当电动机控制器的功率要求超过燃料电池的合理接受范围目前存在的问题:当电动机控制器的功率要求超过燃料电池的合理接受范围目前存在的问题:当电动机控制器的功率要求超过燃料电池的合理接受范围时,燃料电池系统会受到损害。其次,燃料电池系统的输出特性比较软,而时,燃料电池系统会受到损
4、害。其次,燃料电池系统的输出特性比较软,而时,燃料电池系统会受到损害。其次,燃料电池系统的输出特性比较软,而时,燃料电池系统会受到损害。其次,燃料电池系统的输出特性比较软,而汽车的电动机驱动系统更适合较硬的电源输出特性。这就造成电源系统和驱汽车的电动机驱动系统更适合较硬的电源输出特性。这就造成电源系统和驱汽车的电动机驱动系统更适合较硬的电源输出特性。这就造成电源系统和驱汽车的电动机驱动系统更适合较硬的电源输出特性。这就造成电源系统和驱动系统的阻抗匹配性不好,还存在功率匹配,动态响应,燃料电池系统的启动系统的阻抗匹配性不好,还存在功率匹配,动态响应,燃料电池系统的启动系统的阻抗匹配性不好,还存在
5、功率匹配,动态响应,燃料电池系统的启动系统的阻抗匹配性不好,还存在功率匹配,动态响应,燃料电池系统的启动等问题。动等问题。动等问题。动等问题。二二二二.燃料电池优先型电燃料电池优先型电燃料电池优先型电燃料电池优先型电电混合动力系统电混合动力系统电混合动力系统电混合动力系统工作原理:燃料电池优先型构型引入了辅助动力源或能量储存系统。燃料电工作原理:燃料电池优先型构型引入了辅助动力源或能量储存系统。燃料电工作原理:燃料电池优先型构型引入了辅助动力源或能量储存系统。燃料电工作原理:燃料电池优先型构型引入了辅助动力源或能量储存系统。燃料电池系统作为主力源,辅助动力源本质是一个电能储存系统,可以实现电能
6、的池系统作为主力源,辅助动力源本质是一个电能储存系统,可以实现电能的池系统作为主力源,辅助动力源本质是一个电能储存系统,可以实现电能的池系统作为主力源,辅助动力源本质是一个电能储存系统,可以实现电能的双向流动。燃料电池通过双向流动。燃料电池通过双向流动。燃料电池通过双向流动。燃料电池通过DC/DCDC/DCDC/DCDC/DC与辅助与辅助与辅助与辅助动力源并联连接动力源并联连接动力源并联连接动力源并联连接.燃料电池系统主要提供稳态功率或部燃料电池系统主要提供稳态功率或部燃料电池系统主要提供稳态功率或部燃料电池系统主要提供稳态功率或部分动态功率,辅助动力源提供车辆运分动态功率,辅助动力源提供车辆
7、运分动态功率,辅助动力源提供车辆运分动态功率,辅助动力源提供车辆运行所需的动态和峰值功率。辅助动力行所需的动态和峰值功率。辅助动力行所需的动态和峰值功率。辅助动力行所需的动态和峰值功率。辅助动力源还负责回收储存车辆的制动能,提源还负责回收储存车辆的制动能,提源还负责回收储存车辆的制动能,提源还负责回收储存车辆的制动能,提供燃料电池系统启动所需的电能。供燃料电池系统启动所需的电能。供燃料电池系统启动所需的电能。供燃料电池系统启动所需的电能。v未来的发展:未来的发展:该燃料电池优先型构型已经成功应用于中国的超越系列该燃料电池优先型构型已经成功应用于中国的超越系列燃料电池汽车的动力系统设计。基本上解
8、决了所有燃料电池系统的可靠燃料电池汽车的动力系统设计。基本上解决了所有燃料电池系统的可靠性问题,同时整个动力系统的动态响应特性、燃料的经济性和制动能的性问题,同时整个动力系统的动态响应特性、燃料的经济性和制动能的回收性能也有了很大的提高。回收性能也有了很大的提高。v三三.辅助动力源优先型电辅助动力源优先型电电混合动力系统电混合动力系统v 系统结构特点:系统结构特点:燃料电池直接或通过一个保护二极管与直流母线燃料电池直接或通过一个保护二极管与直流母线连接,而辅助动力源通过连接,而辅助动力源通过DC/DCDC/DC与燃料电与燃料电v池并联。这样既可以保证燃料电池系统电池并联。这样既可以保证燃料电池
9、系统电v能的高效和快速输出,又可以合理控制辅助能的高效和快速输出,又可以合理控制辅助v动力源储能元件的功率大小和方向,可以较好动力源储能元件的功率大小和方向,可以较好v的满足辅助动力源预期的的满足辅助动力源预期的SOCSOC动态范动态范v围和动态功率能力,使其工作条件更优,围和动态功率能力,使其工作条件更优,v可靠性提高。由于采用负载跟随性控制可靠性提高。由于采用负载跟随性控制v策略,辅助动力源的储能元件和策略,辅助动力源的储能元件和vdc/dcdc/dc的容量和尺寸可以设计的很小。的容量和尺寸可以设计的很小。燃料电池发动机燃料电池发动机一一.系统结构系统结构除了除了PEMFC组组为核心外,还
10、装有为核心外,还装有氢气供给系统,氧氢气供给系统,氧气供给系统,气体气供给系统,气体加湿系统,反应生加湿系统,反应生成物的处理系统,成物的处理系统,冷却系统和电能转冷却系统和电能转换系统等。换系统等。四四.未来发展及目前存在的问题未来发展及目前存在的问题:独立的燃料电池堆是不能作为汽车发动机的独立的燃料电池堆是不能作为汽车发动机的,必须和燃料供必须和燃料供给系统、氧化剂供给系统、水给系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统及能控制各种阀件、热管理系统及能控制各种阀件、传感器和水、热、气调节装置的控制系统等附属系统结合在一传感器和水、热、气调节装置的控制系统等附属系统结合在一起才能对外输出功率。起才
11、能对外输出功率。v燃料的纯洁度关系着电池的性能和可靠性。燃料电池的功燃料的纯洁度关系着电池的性能和可靠性。燃料电池的功率密度随氧气压力的增大而升高,但使用空气压缩机提高空气率密度随氧气压力的增大而升高,但使用空气压缩机提高空气供给压力又会因压缩机的寄生功率使得输出功率降低。电池内供给压力又会因压缩机的寄生功率使得输出功率降低。电池内部的水部的水/热管理是燃料电池的难点和重点,是决定电池性能的关热管理是燃料电池的难点和重点,是决定电池性能的关键。低温运转的燃料电池堆键。低温运转的燃料电池堆,热量排出很困难。热量排出很困难。v燃料电池需要潮化薄膜和阳极、阴极气体燃料电池需要潮化薄膜和阳极、阴极气体
12、,使质子转移以使质子转移以产生电力产生电力,当在冰点以下温度停车时当在冰点以下温度停车时,发生冷启动问题。随着电堆发生冷启动问题。随着电堆技术的日趋成熟,控制系统将成为决定燃料电池发动机性能和技术的日趋成熟,控制系统将成为决定燃料电池发动机性能和制造成本的瓶颈。研制高效率、低成本和可靠性高的各子系统,制造成本的瓶颈。研制高效率、低成本和可靠性高的各子系统,及对系统进行优化集成、提高发动机的比功率,改进和实现燃及对系统进行优化集成、提高发动机的比功率,改进和实现燃料电池动力平台轻量化和小型化仍是当务之急料电池动力平台轻量化和小型化仍是当务之急。燃料电池发动机燃料电池发动机二二二二.工作原理:工作
13、原理:工作原理:工作原理:(1 1)氢气的供应管理和回收系统。气态氢通常用高压储存气瓶)氢气的供应管理和回收系统。气态氢通常用高压储存气瓶)氢气的供应管理和回收系统。气态氢通常用高压储存气瓶)氢气的供应管理和回收系统。气态氢通常用高压储存气瓶装载,一般轿车需要装载,一般轿车需要装载,一般轿车需要装载,一般轿车需要2424个。个。个。个。(2 2)氧气的供应和管理系统。空气需要用压缩机来提供压力,)氧气的供应和管理系统。空气需要用压缩机来提供压力,)氧气的供应和管理系统。空气需要用压缩机来提供压力,)氧气的供应和管理系统。空气需要用压缩机来提供压力,一增加燃料电池的反应速度。还需要对空气加湿处理
14、。一增加燃料电池的反应速度。还需要对空气加湿处理。一增加燃料电池的反应速度。还需要对空气加湿处理。一增加燃料电池的反应速度。还需要对空气加湿处理。(3 3)水循环系统。燃料电池在反应过程中产生的水和热量,再)水循环系统。燃料电池在反应过程中产生的水和热量,再)水循环系统。燃料电池在反应过程中产生的水和热量,再)水循环系统。燃料电池在反应过程中产生的水和热量,再水循环系统中要用冷却器,气水分离器和水泵对反应产生的水循环系统中要用冷却器,气水分离器和水泵对反应产生的水循环系统中要用冷却器,气水分离器和水泵对反应产生的水循环系统中要用冷却器,气水分离器和水泵对反应产生的水和热处理。其中一部分用于空气
15、加湿。水和热处理。其中一部分用于空气加湿。水和热处理。其中一部分用于空气加湿。水和热处理。其中一部分用于空气加湿。(4 4)电力管理系统。燃料电池产生的直流电需经过)电力管理系统。燃料电池产生的直流电需经过)电力管理系统。燃料电池产生的直流电需经过)电力管理系统。燃料电池产生的直流电需经过DC/DCDC/DC变换器变换器变换器变换器进行调压,进行调压,进行调压,进行调压,三三三三.实际应用:实际应用:实际应用:实际应用:福特汽车公司在福特汽车公司在福特汽车公司在福特汽车公司在20062006年洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池年洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池年洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池年
16、洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池为动力的全新为动力的全新为动力的全新为动力的全新ExplorerExplorer,行使里程可以达到,行使里程可以达到,行使里程可以达到,行使里程可以达到350350英里,远远超过英里,远远超过英里,远远超过英里,远远超过了以其它燃料电池为动力的车型。了以其它燃料电池为动力的车型。了以其它燃料电池为动力的车型。了以其它燃料电池为动力的车型。宝马宝马宝马宝马i5i5也将采用该技术。也将采用该技术。也将采用该技术。也将采用该技术。其他清洁能源汽车技术其他清洁能源汽车技术一、天然气汽车工作原理:天然气汽车一、天然气汽车工作原理:天然气汽车一、天然气汽车工作原理:天然气汽
17、车一、天然气汽车工作原理:天然气汽车(化油器车型)系统分天然气气路、汽油(化油器车型)系统分天然气气路、汽油(化油器车型)系统分天然气气路、汽油(化油器车型)系统分天然气气路、汽油油路和控制电路三大部分减压调节器与混油路和控制电路三大部分减压调节器与混油路和控制电路三大部分减压调节器与混油路和控制电路三大部分减压调节器与混合器相匹配,根据发动机的各种不同工况合器相匹配,根据发动机的各种不同工况合器相匹配,根据发动机的各种不同工况合器相匹配,根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度,自动调节产生不同的真空度,自动调节产生不同的真空度,自动调节产生不同的真空度,自动调节 减压调节减压调节减压调节减
18、压调节器的供气量,并使天然气与空气均匀混合,器的供气量,并使天然气与空气均匀混合,器的供气量,并使天然气与空气均匀混合,器的供气量,并使天然气与空气均匀混合,满足发动机不同工况的使用要求。动满足发动机不同工况的使用要求。动满足发动机不同工况的使用要求。动满足发动机不同工况的使用要求。动力阀是一个调节天然气管道截面积的装置力阀是一个调节天然气管道截面积的装置力阀是一个调节天然气管道截面积的装置力阀是一个调节天然气管道截面积的装置,可调节混合气的空燃比,使空燃可调节混合气的空燃比,使空燃可调节混合气的空燃比,使空燃可调节混合气的空燃比,使空燃 比达到比达到比达到比达到最佳状态。油路中安装一个汽油电
19、磁阀,最佳状态。油路中安装一个汽油电磁阀,最佳状态。油路中安装一个汽油电磁阀,最佳状态。油路中安装一个汽油电磁阀,其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料其余部件均保留不变。当使用汽油作燃料时,司机将油气燃料转换开关扳到时,司机将油气燃料转换开关扳到时,司机将油气燃料转换开关扳到时,司机将油气燃料转换开关扳到“油油油油”的位置,此时天然气电磁阀关闭,汽油电的位置,此时天然气电磁阀关闭,汽油电的位置,此时天然气电磁阀关闭,汽油电的位置,此时天然气电磁阀关闭,汽油电磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进入化油磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进
20、入化油磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进入化油磁阀打开,汽油通过汽油电磁阀进入化油器、并吸入气缸燃烧。器、并吸入气缸燃烧。器、并吸入气缸燃烧。器、并吸入气缸燃烧。vv比使用汽油时有明显下比使用汽油时有明显下比使用汽油时有明显下比使用汽油时有明显下降。据资料报道,汽车在降。据资料报道,汽车在降。据资料报道,汽车在降。据资料报道,汽车在使用天然气作燃料时,功使用天然气作燃料时,功使用天然气作燃料时,功使用天然气作燃料时,功率一般要下降率一般要下降率一般要下降率一般要下降15%15%左右,左右,左右,左右,个别时候下降更多。功率个别时候下降更多。功率个别时候下降更多。功率个别时候下降更多。功率下降的结果
21、,一方面导致下降的结果,一方面导致下降的结果,一方面导致下降的结果,一方面导致汽车重载、爬坡或加速时汽车重载、爬坡或加速时汽车重载、爬坡或加速时汽车重载、爬坡或加速时动力不足,另一方面导致动力不足,另一方面导致动力不足,另一方面导致动力不足,另一方面导致燃料消耗相对增加,并增燃料消耗相对增加,并增燃料消耗相对增加,并增燃料消耗相对增加,并增加污染物排放量。加污染物排放量。加污染物排放量。加污染物排放量。器,手动截止阀,汽油天然器,手动截止阀,汽油天然器,手动截止阀,汽油天然器,手动截止阀,汽油天然气转换开关,电控单元气转换开关,电控单元气转换开关,电控单元气转换开关,电控单元3 3.未来发展及
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