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现代汽车技术第四讲燃料电池汽车能源动力系统PPT课件

现代汽车技术第四讲燃料电池汽车能源动力系统PPT课件

Bipolar Plates 7%
2020/11/27
22
燃料电池技术的发展－成本
2020/11/27
燃料电池技术的发展－耐久性
2020/11/27
燃料电池技术的发展－冷启动性能
2020/11/27
燃料电池技术的发展－功率密度
2020/11/27
储氢技术
2020/11/27
储氢技术
• 燃料电池汽车的直接贮氢方式有如下三种：
动力控制
DCDC，DCAC，DCL
通讯网络
CAN总线通讯
仪表
数字化智能仪表
2020/11/27
1 燃料电池汽车动力系统结构型式
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1 燃料电池汽车动力系统结构型式
2020/11/27
1 燃料电池汽车动力系统结构型式
2020/11/27
1 燃料电池汽车动力系统结构型式
燃料电池车
• 目前，国际上从事质子交换膜燃料电池研究开发的大公司，包 括 加拿大Ballard Power Systems、美国的通用汽车公司等， 在燃料电池发动机研究开发上均高压力（相对压力≥2个大气 压）运行的技术路线，导致高压运行的燃料电池发动机中的 空压机功耗大，超过整个发动机输出功率的20％，且价格极高 （高压）。
2020/11/27
现代汽车技术 第四讲
燃料电池汽车
1、燃料电池汽车动力系统结构型式 2、燃料电池汽车能量管理与动力控制策略 3、燃料电池发动机及及其管理系统 4、其它
2020/11/27
燃料电池汽车结构
2020/11/27
燃料电池汽车结构
2020/11/27
1 燃料电池汽车动力系统结构型式
dSpace

第6章 燃料电池电动汽车PPT课件

第6章 燃料电池电动汽车PPT课件
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HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
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。
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
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
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
HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGY
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。
新能源汽车技术 第 11 页
燃料电池+蓄电池十Байду номын сангаас级电容形式动力系统结构图

新能源之燃料电池汽车-PPT文档资料

新能源之燃料电池汽车-PPT文档资料
氢为燃料的燃料电池发动机系统
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

以氢气为燃料的FCEV的总布置基本结构模型
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

2. 辅助动力源

在FCEV上燃料电池发动机是主要电源，另外还配备 有辅助动力源。根据FCEV的设计方案不同，其所采 用的辅助动力源也有所不同，可以用蓄电池组、飞 轮储能器或超大容量电容器等共同组成双电源系统。
2.3 燃料电池电动汽车

2.3.1 燃料电池电动汽车的类型


2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.3 燃料电池电动汽车的特点
2.3.4 燃料电池电动汽车车型实例
2.3.1 燃料电池电动汽车的类型

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。
2.3.1 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 (FC+B+C)的FCEV
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理
2.3.2 燃料电池电动汽车的结构原理

燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动 机、辅助动力源、DC/DC变换器、DC/AC逆变器、 电动机和动力电控系统等组成。 1. 燃料电池发动机 在FCEV所采用的燃料电池发动机中，为保证 PEMFC组的正常工作，除以PEMFC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、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， 才能保证燃料电池发动机正常运转。


2.3.3 燃料电池电动汽车的特点

《燃料电池汽车》PPT课件

《燃料电池汽车》PPT课件
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燃料电池汽车
120180117 120180122
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1
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参考文献
• [1] 桂长清，等．动力电池．机械工业出版社．2009． • [2]吴宇平，张汉平，吴峰，等．绿色电源材料．化学工业出版
社. 2008.5． • [3] 胡信国，等．动力电池技术与运用．北京：化学工业出版社．
2009.5． • [4] 部分数据摘自中国储能网. • [5] 和讯汽车网. • [6] 上海神力科技官网.
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日产奇骏燃料电池车
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燃料电池车工作原理
• 燃料电池车的动力系统与混和动力车大体相似 ，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和 电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。
• 在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态
，其能量输出可以满足车辆要求，燃料电池动力 系统不需要工作； 电池电量低于60％时，燃料电池动力系统起动：
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我 国 汽 车 保 有 量 将 快 速 增 长
4
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我国未来车用燃油消耗量预测（单位：万吨）
进口依存度
54.9%
44.4%
61.5% 3.2
1.42
2.25
70.0% 4.55
2005
2010F
2015F
2020F
我国未来石油进口依存度预测（单位：亿吨） .
• 车用汽柴油需求不断增大 ,石油供应安全面临严峻挑 战
当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统 与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；
当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统 为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行 充电。

燃料电池汽车ppt课件

燃料电池汽车ppt课件
4、有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇 到的难题。
5、可以利用现有的加油站加油，不必再投资。
6、可让电池保持在良好的工作状态，不发生过充、过放，延长其使用寿命，降 低成本。
7、整车由于多个动力源，可同时工作，整车的动力性优良。
缺点：系统结构相对复杂；长距离高速行驶省油效果不明显
3.冰川融化，海平面上升使好多岛屿和海拔较低的地区直接受到被淹 没的危机。
4.汽车尾气的排放严重危及人类的健康，导致癌症和呼吸道疾病增多。 尤其是少年儿童的健康受到影响。居世界卫生组织的一项调查表明， 在导致全球儿童死亡的原因中呼吸系统疾病位列首位。汽油柴油为动
力的汽车难逃罪责。
研发新能源汽车的意义
为什么要发展新能源汽车
然选择。
--发展新能源汽车是当今世界的时代潮流和必
1.近年来，曾支撑20世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然气 为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不断减少.
2.汽车作为空气污染的最大贡献者，石化能源在使用后产生的二氧化 碳气体排放到大气中后，人为地导致了全球变暖，酸雨等环境问题。
新能源汽车的分类：
纯电动汽车
混合动力汽车
燃料电池电动汽车
氢发动机汽车
纯电动汽车
纯电动汽车(BEV)是一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它 利用蓄电池作为储能动力源，通过电池向电动机提供电能，驱动电动 机运转，从而推动汽车行驶。
优点：技术相对简单成熟，只要有电力供应的地方都能够充电。
世界上第一辆蒸汽三轮车
3. 1872年，德国工程师和发明家，戴姆勒设计出了四冲程的发动机，因 此他被称为现代汽车工业先驱。
戴姆勒设计的四冲程发动机
3.世界上第一辆汽车是由德国人卡尔·本茨（1844～1929）于1885年 10月研制成功的，一举奠定了汽车设计基调，即使现在的汽车也跳不 出这个框框。他于1886年1月29日向德国专利局申请汽车发明的专利， 同年的11月2日专利局正式批准发布。因此，1886年1月29日被公认 为是世界汽车的诞生日，本茨的专利证书也成为了世界上第一张汽车 专利证书。因此，本茨被称为“现代汽车之父”。

纯电动汽车与传统燃料汽车区别PPT课件

纯电动汽车与传统燃料汽车区别PPT课件
适合于高速运转等优势
开关磁阻电机
相比其他类型的驱动电机而言，开 关磁阻电机的结构最为简单，定、 转子均为普通硅钢片叠压而成的双 凸极结构，转子上没有绕组，定子 装有简单的集中绕组，具有结构简 单坚固、可靠性高、质量轻、成本 低、效率高、温升低、易于维修等 诸多优点。而且它具有直流调速系 统的可控性好的优良特性，同时适 用于恶劣环境，非常适合作为电动
2014年，国家和地方政府给予电动汽车最高11.4万元的补贴，这一举措使电池成本居高不下的电动汽
优惠 车的售价能够下降到与传统汽车相当的水平。而在油价高企的今天，电动汽车的运行费用是要远小于传
统汽车的。
电动机在运行中的噪音和振动水平都要远远小于传统内燃机。在怠速和低速情况下，电动汽车的舒适性
降噪 要远高于传统汽车，随着速度的提升，胎噪和风噪成为噪音的主要来源，两者才回到同一水平上。电动
2019/10/15
2
新能源汽车
纯电动汽车与传统动力汽车区别
优缺点分析
2019/10/15
3
什么是新能源汽车？
新能源汽车
新能源汽车定义： 采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置)， 综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构 的汽车。
缺点由于受到永磁材料本身的限制在高温震动和过流的条件下转子的永磁体会产生退磁现象所以在相对复杂的工作条件下永磁式电机容易发生损坏而且永磁材料价格较高因此整个电机及其控制系统成本较高目前只有稀土资源丰富的中国比较倾向于使用永磁电机的电动汽车驱动方案在高速运转的情况下电机的转子发热严重工作时要保证电机冷却同时异步电机的驱动控制系统很复杂电机本体的成本也偏高另外运行时还需要变频器提供额外的无功功率来建立磁场故相不永磁电机和开关磁阻电机相比异步电机的效率和功率密度偏低
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汽车工业油平均价格（FOB）
欧美日汽车二氧化碳排放限值
•2009年9月胡锦涛 主席在联合国气候 变化峰会上承诺， 中国5年减排15亿吨 CO2。
•发达国家汽车行业 CO2排放量约占总排 放量25%左右。
•我国在售轿车百公 里油耗平均8.06升 ，相当汽车每公里 二氧化碳排放量为 161.2g。
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（1）能源问题
十几二十年之后，我国汽车的普及率完全可能接 近发达国家的水平。如果按欧洲的一半，即每千 人300辆计算，总保有量就是4.5亿辆。
按每辆汽车年消耗燃油1吨计（目前欧洲的水平 1.5吨，日本1吨，中国2.2吨），4.5亿辆车需要 4.5吨燃油。
有关专家预测，2020年国内的石油年产量可达到 1.8亿吨，如进口 2.7亿吨，共计4.5亿吨。如其中 2/3给汽车用，炼成燃油约2亿吨。汽车燃油存在2 亿吨以上巨大缺口。
21
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燃料电池汽车在国外的发展
• 长期以来，世界各国政府和主要汽车集团都高度重视燃料 电池汽车研发，投入大量资金用于燃料电池汽车及氢能研 发、试验考核和市场培育。
• 最新的例子是，今年5月13日，丰田汽车发布声明称与马 自达签署合作备忘录，实现双方商品、技术的互补。消息 人士透露，双方在技术领域的合作将主要涉及加速燃料电 池研发。
是以水这样的化合物存在，但是取之不尽。这对于节约矿
物资源并减少二氧化碳排放十分重要。
将燃料电池作为辅助动力系统用于电动汽车，这就
是燃料电池电动汽车。
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通用Sequel燃料电池车
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本田燃料电池车FCX
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三菱燃料电池车“MITSUBISHI FCV”
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就有了，直到现在人们还在千方百计实现它。1839年英
国人威廉，罗伯特，格鲁夫爵士就已发现氢和氧的逆电解
反应，这就是燃料电池的基本原理。物理学家认为燃料电
池的发明可与德国人尼古拉斯.奥古斯特.奥托发明的四冲
程发动机相媲美。
燃料电池拥有其他动力系统没有的独特优点：产生电
能的过程不生产任何污染物，而且氢作为一种能源，尽管
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燃料电池汽车在国外的发展
日本
• 日本政府高度重视并持续开展燃料电池汽车和氢能开发，在过去30年 时间内，已先后投入上千亿日元用于燃料电池汽车和氢能的基础科学 研究、技术攻关和示范推广。隶属于日本经济产业省的燃料电池商业 化组织（FCCJ）先后于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2011~2015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。
当车辆能量需求较大时，燃料电池动力系统 与蓄电池组同时为驱动系统提供能量；
当车辆能量需求较小时，燃料电池动力系统 为驱动系统提供能量的同时，还给蓄电池组进行 充电。
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燃料电池汽车优点
•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.提高了发动机燃烧效率 •6.运行平稳、无噪声
23
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燃料电池汽车在国外的发展
日本
• 去年5月30日，日本经济产业省发布《氢燃料电池车普及促进策略》 ，将氢燃料、氢燃料电池车相关的国际技术标准引入日本国内，并将 其作为国内行业标准，从而使日本制造的氢燃料电池车更易于出口海 外。为此，日本经济产业省放松管制，修改《高压气体保安法》，将 每次补给的氢燃料压力上限由大约700个大气压提升至875个大气压 ，从而扩大氢气罐容量，将续驶里程提升20%。
欧盟
• 继在第六框架计划中拿出大量资金用于燃料电池汽车和氢能的研究之 后，2009年，欧盟批准燃料电池和氢能技术项目行动计划，计划从欧 盟第七框架计划中拿出4.7亿欧元，持续资助燃料电池汽车及基础设 施技术研发。
2
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• 1.发展燃料电池汽车的必要性 • 2.燃料汽车工作原理与优点 • 3.燃料电池汽车在国内外的发展 • 4.简介车用燃料电池简介.
3
30000
25000
20000
货车
15000
客车
轿车
10000
5000
0 2010年 2015年 2020年 2025年 2030年
我国未来汽车保有量预测（单位：万辆）
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燃料电池汽车在国外的发展
日本
• 去年6月12日，日本自民党“资源能源战略调查会”提交议案《实现氢 社会政策建言》，提出了具体的氢燃料电池车普及目标和政策支持措 施。
• 同年6月19日，以上述提案为基础，日本经济产业省制定了从目前到 2040年的氢能源普及路线图
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燃料电池汽车在国外的发展
日产奇骏燃料电池车
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燃料电池车工作原理
• 燃料电池车的动力系统与混和动力车大体相似 ，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和 电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。
• 在车辆行驶之初，蓄电池处于电量饱满状态
，其能量输出可以满足车辆要求，燃料电池动力 系统不需要工作； 电池电量低于60％时，燃料电池动力系统起动：
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（2）大气污染问题
• 我国城市环境污染治理仍然严峻。２０ ０６年全国监测的５５９个城市中，空 气质量达到三级标准的城市占２８．５ ％、劣于三级标准的城市占９．１％。 全国共有39个城市的空气质量低于三级。 有数据表明，机动车排放越来越成为城 市的主要大气污染源。
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燃料电池电动汽车历史
• 利用氢和氧在燃料电池中的反应发电的想法在160多年前
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燃料电池汽车
120180117 120180122
1
*
参考文献
• [1] 桂长清，等．动力电池．机械工业出版社．2009． • [2]吴宇平，张汉平，吴峰，等．绿色电源材料．化学工业出版
社. 2008.5． • [3] 胡信国，等．动力电池技术与运用．北京：化学工业出版社．
2009.5． • [4] 部分数据摘自中国储能网. • [5] 和讯汽车网. • [6] 上海神力科技官网.
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我 国 汽 车 保 有 量 将 快 速 增 长
4
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我国未来车用燃油消耗量预测（单位：万吨）
进口依存度
54.9%
44.4%
61.5% 3.2
1.42
2.25
70.0% 4.55
2005
2010F
2015F
2020F
我国未来石油进口依存度预测（单位：亿吨）
• 车用汽柴油需求不断增 大,石油供应安全面临严峻 挑战