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燃料电池电动汽车

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  • 颁布功夫:2016/1/20 15:04:25
  • 作者:ly_yinhe
界说
选取燃料电池做电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车(Fuel Cell Electric Vehicle, ,,,,,FCEV), ,,,,,其动力源是用燃料电池发起机—电动机系统, ,,,,,燃料电池驱动系统是FCEV的主题部门, ,,,,,分歧燃料作为动力源, ,,,,,发起机系统组成是有区此外。。。。 。。目前多以压缩氢气或液化氢气及作为根基燃料。。。。 。。
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燃料电池电动汽车简介

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图示:一种燃料电池电动汽车剖面图

  燃料电池电动汽车(FCEV)是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。。。。 。。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经沉整所得到的高含氢沉整气。。。。 。。与通常的电动汽车比力, ,,,,,其动力方面的分歧在于FCEV用的电力来自车载燃料电池装置, ,,,,,电动汽车所用的电力来自由电网充电的蓄电池。。。。 。。因而, ,,,,,FCEV的关键是燃料电池。。。。 。。

  燃料电池是一种不点火燃料而直接以电化学反映方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。。。。 。。发电的根基道理是:电池的阳极(燃料极)输入氢气(燃料, ,,,,,氢分子(H2)在阳极催化剂作用下被离解成为氢离子(H+)和电子(e-), ,,,,,H+穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极)方向运动, ,,,,,e-因通不外电解质层而由一个表部电路流向阴极;在电池阴极输入氧气(O2), ,,,,,氧气在阴极催化剂作用下离解成为氧原子(O), ,,,,,与通过表部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+结合天生不变结构的水(H2O), ,,,,,实现电化学反映放出热量。。。。 。。这种电化学反映与氢气在氧气中产生的剧烈点火反映是齐全分歧的, ,,,,,只有阳极不休输入氢气, ,,,,,阴极不休输入氧气, ,,,,,电化学反映就会陆续不休地进行下去, ,,,,,e-就会不休通过表部电路流动形成电流, ,,,,,从而陆续不休地向汽车提供电力。。。。 。。与传统的导电体切割磁力线的回转折械发电道理也齐全分歧, ,,,,,这种电化学反映属于一种没有物体运动就获得电力的静态发电方式。。。。 。。因而, ,,,,,燃料电池拥有效率高、噪音低、无传染物排出蹬着点, ,,,,,这确保了FCEV成为真正意思上的高效、清洁汽车。。。。 。。

  为满足汽车的使用要求, ,,,,,车用燃料电池还必须拥有高比能量、低工作温度、起动快、无泄漏等个性, ,,,,,在多多类型的燃料电池中, ,,,,,质子互换膜燃料电池(PEMFC)齐全具备这些个性, ,,,,,所以目前FCEV所使用的燃料电池都是PEMFC。。。。 。。

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燃料电池电动汽车分类

01按重要燃料种类可分为

  1、 以纯氢气为燃料的FCEV;;;;;;;;

  2、 经过沉整后产生的氢气为燃料的FCEV。。。。 。。

02按“多电源”的配置分歧, ,,,,,可分为以下四类

  1、纯燃料电池驱动的FCEV

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。。。。 。。

  纯燃料电池驱动的FCEV系统结构单一, ,,,,,便于实现系统节造和整体安插;;;;;;;;系统部件少, ,,,,,有少于整车的轻量化;;;;;;;;较少的部件使得整体的能量传递效能较高, ,,,,,提高了整车的燃料经济性。。。。 。。

  但是, ,,,,,燃料电池功率大、成本高;;;;;;;;对燃料电池系统的动态机能和靠得住性提出了很高的要求;;;;;;;;不能进行能量回收。。。。 。。

  2、燃料电池与辅助蓄电池结合驱动(FC+B)的FCEV

燃料电池与辅助蓄电池结合驱动(FC+B)的FCEV

  燃料电池与辅助蓄电池结合驱动(FC+B)的FCEV系统对燃料电池的功率要求较纯燃料电池结构大局大大降低, ,,,,,从而降低了整车的成本;;;;;;;;工作时燃料电池的效能较高;汽车的冷启动机能较好;;;;;;;;能够回收汽车造动时部门能量, ,,,,,使整车的能量效能提高。。。。 。。

  但是, ,,,,,蓄电池的使用使得整车的质量增长, ,,,,,动力性和经济性受到影响;;;;;;;;蓄电池充放电过程会有能量损耗;节造和整体安插难度增长。。。。 。。

  3、燃料电池与超等电容结合驱动(FC+C)的FCEV

  这种结构大局与燃料电池+蓄电池结构类似, ,,,,,只是把蓄电池换成超等电容。。。。 。。相对于蓄电池, ,,,,,超等电容充放电效能高, ,,,,,能量损失。。。。 。。 ,,,,,比蓄电池功率密度大, ,,,,,在回收造动能量方面比蓄电池有优势, ,,,,,循环寿命长, ,,,,,但是超等电容的能量密度较幼。。。。 。。随着超等电容技术的不休进取, ,,,,,这种结构将成为一种新的沉要钻研方向。。。。 。。

  4、燃料电池与辅助蓄电池和超等电容结合驱动(FC+B+C)的FCEV

燃料电池与辅助蓄电池和超等电容结合驱动(FC+B+C)的FCEV

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燃料电池电动汽车特点

  与传统汽车相比, ,,,,,燃料电池电动汽车与传统的内燃机驱动汽车在机关及动力传输等方面的分歧, ,,,,,为汽车的整体设计提出了新的要求。。。。 。。传统内燃机汽车的发起机——变速器动力总成在燃料电池电动汽车中不复存在, ,,,,,取而代之的是燃料电池反映堆、蓄电池、氢气罐、电动机、DC/DC转化器等设备, ,,,,,而造动系统和悬架也相应变动。。。。 。。因而, ,,,,,凭据燃料电池电动汽车自身特点, ,,,,,在设计时, ,,,,,应作相应的变动和改进。。。。 。。

  燃料电池电动汽车拥有以下利益:

  1. 效能高。。。。 。。燃料电池的工作过程是化学能转化为电能的过程, ,,,,,不受卡诺循环的限度, ,,,,,能量转换效能较高, ,,,,,能够达到30%以上。。。。 。。

  2. 续驶里程长。。。。 。。选取燃料电池系统作为能量源, ,,,,,克服了纯电动汽车续驶里程短的弊端, ,,,,,其远程行驶能力及动力性已经靠近于传统汽车。。。。 。。

  3. 绿色环保。。。。 。。燃料电池没有点火过程, ,,,,,以纯氢作燃料, ,,,,,天生物只有水, ,,,,,属于零排放。。。。 。。选取其它富氢有机化合物用车载沉整器造氢作为燃料电池的燃料, ,,,,,出产品除水之表还可能有少量的CO2, ,,,,,靠近零排放。。。。 。。

  4. 过载能力强。。。。 。。燃料电池除了在较宽的工作领域内拥有较高的工作效能表, ,,,,,其短时过载能力可达额定功率的200%或更大。。。。 。。

  5. 低噪音。。。。 。。燃料电池属于静态能量转换装置, ,,,,,除了空气压缩机和冷却系统以表无其它运动部件, ,,,,,因而与内燃机汽车相比, ,,,,,运行过程中噪音和振动都较幼。。。。 。。

  6. 设计方便矫捷。。。。 。。燃料电池电动汽车能够依照X-By-Wire的思路进行汽车设计, ,,,,,扭转传统的汽车设计概想, ,,,,,能够在空间和沉量等问题上进行矫捷的配置。。。。 。。

  燃料电池电动汽车的重要弊端有:

  1. 燃料电池电动汽车的造作成本和使用成本过高。。。。 。。

  2. 辅助设备复杂, ,,,,,且质量和体积较大。。。。 。。

  3. 起动功夫长, ,,,,,系统抗振能力有待进一步提高。。。。 。。

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燃料电池电动汽车关键技术

01燃料电池系统

  燃料电池是燃料电池电动汽车发展的最关键技术之一。。。。 。。车用燃料电池系统的主题是燃料电池电堆。。。。 。。燃料电池电堆技术发展趋向可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率及造作成本。。。。 。。

02车载储氢系统

  储氢技术是氢能利用走向规模唬;;;;;;玫墓丶。。。。 。。目前, ,,,,,常见的车载储氢系统有高压储氢、低温储氢和金属氰化物储氢3种根基步骤。。。。 。。

03车载蓄电池系统

  车载蓄电池系统蕴含铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等蓄电池及化学超等电容器。。。。 。。

04电动机及其节造技术

  驱动电机是燃料电池电动汽车的心脏, ,,,,,它正向大功率、高转速、高效能和幼型化方向的发展。。。。 。。当先驱动电机有感应电机和永磁无刷电动机。。。。 。。永磁无刷电动机拥有较高的功率密度和效能、体积幼、惯性低和响应快蹬着点, ,,,,,在电动汽车方面有着辽阔的利用远景。。。。 。。感应电动机极度适合电动汽车的节造。。。。 。。

05整车热治理

  燃料电池发起机自身的运行温度为60~70度。。。。 。。与环境温度相比, ,,,,,温差不大, ,,,,,造成燃料电池电动汽车无法像传统汽车一样依赖环境温差散热。。。。 。。转而必须依附整车动力系统提供额表的冷却动力为系统散热。。。。 。。

06整车与动力系统的参数选择与优化设计

  随着国内汽车保有量持续急剧增长, ,,,,,公路交通所亏损的石油资源占全国石油亏损总量的份额不休攀升。。。。 。。提供给用户低油耗并具备优良动力机能的汽车产品成为目前汽车钻营的重要指标之一。。。。 。。

  对汽车的动力性和燃料经济性影响最大的是发起机的运行个性以及传动系统的速比和效能。。。。 。。整车机能匹配通常是先确定发起机资源, ,,,,,而后合理匹配传动系统参数以实现整车综合机能的设计指标, ,,,,,这是典型的优化设计过程, ,,,,,必须通过专业的汽车机能仿真软件和专业的优化软件相结合来实现这个过程。。。。 。。

07多能源动力系统的能量治理战术

  能量治理战术对燃料电池经济性影响很大, ,,,,,且受到动力系统参数和行驶工况的双沉影响。。。。 。。通常借助仿真技术成立一个虚构开发环境, ,,,,,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战术与能量源参数和工况特点之间的解析关系, ,,,,,并从该关系启程定量地分析功率缓冲器个性参数对最优功率分配战术的影响, ,,,,,为功率缓冲器的参数选择提供理论凭据, ,,,,,从而完成功率分配战术的工况适应性钻研。。。。 。。


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