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新能源汽车技术 燃料电池电动车 燃料电池汽车的基本结构 燃料电池发动机 其他清洁能源汽车技术 太阳能汽车视频 目录 新能源汽车技术 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形式 按能量来源可分为车载纯氢和燃料重整两种形式 一 纯燃料电池汽车1 工作原理 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 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 二 混合驱动形式电动汽车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另一种动力源 燃料电池汽车常用的驱动形式一 纯燃料电池动力系统工作原理 燃料电池的输出端直接与汽车驱动单元的电动机控制器的输入端连接 中间没有阻抗变换功率控制装置 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等问题 二 燃料电池优先型电 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DC DC与辅助动力源并联连接 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 提供燃料电池系统启动所需的电能 LEEMINSUBSPORTSCAR 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回收性能也有了很大的提高 三 辅助动力源优先型电 电混合动力系统系统结构特点 燃料电池直接或通过一个保护二极管与直流母线连接 而辅助动力源通过DC DC与燃料电池并联 这样既可以保证燃料电池系统电能的高效和快速输出 又可以合理控制辅助动力源储能元件的功率大小和方向 可以较好的满足辅助动力源预期的SOC动态范围和动态功率能力 使其工作条件更优 可靠性提高 由于采用负载跟随性控制策略 辅助动力源的储能元件和dc dc的容量和尺寸可以设计的很小 燃料电池发动机 一 系统结构除了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 四 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 必须和燃料供给系统 氧化剂供给系统 水 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起才能对外输出功率 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 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 热量排出很困难 燃料电池需要潮化薄膜和阳极 阴极气体 使质子转移以产生电力 当在冰点以下温度停车时 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 燃料电池发动机二 工作原理 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装载 一般轿车需要2 4个 2 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 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加湿 4 电力管理系统 燃料电池产生的直流电需经过DC DC变换器进行调压 三 实际应用 福特汽车公司在2006年洛杉矶国际车展上推出以氢燃料电池为动力的全新Explorer 行使里程可以达到350英里 远远超过了以其它燃料电池为动力的车型 宝马i5也将采用该技术 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 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 自动调节减压调节器的供气量 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 使空燃比达到最佳状态 油路中安装一个汽油电磁阀 其余部件均保留不变 当使用汽油作燃料时 司机将油气燃料转换开关扳到 油 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器 并吸入气缸燃烧 比使用汽油时有明显下降 据资料报道 汽车在使用天然气作燃料时 功率一般要下降15 左右 个别时候下降更多 功率下降的结果 一方面导致汽车重载 爬坡或加速时动力不足 另一方面导致燃料消耗相对增加 并增加污染物排放量 器 手动截止阀 汽油天然气转换开关 电控单元3 未来发展及目前存在的问题 天然气汽车是目前世界上公认的高节能 低污染 经济 安全的新型代用燃料汽车 燃气汽车由于在环保和节能方面的优势 倍受世界各国政府的高度重视 并得到了强有力的推进 目前 燃气汽车由西欧到北美 澳洲 东欧 亚洲 南美 从而在世界范围形成发展高潮 天然气汽车使用中的一个主要问题是发动机的功率 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 可调节混合气的空燃比 使空燃比达到最佳状态 油路中安装一个汽油电磁阀 其余部件均保留不变 当使用汽油作燃料时 司机将油气燃料转换开关扳到 油 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器 并吸入气缸燃烧 2 系统结构 气瓶 减压调节阀 混合 其他清洁能源汽车技术一 天然气汽车1工作原理 天然气汽车 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 自动调节减压节器与混合器相匹配 根据发动机的各种不同工况产生不同的真空度 自动调节减压调节器的供气量 并使天然气与空气均匀混合 1 20 PART 1 2 此外清洁能源汽车还有液化石油汽车 甲醇燃料汽车 乙醇燃料汽车 二甲醚燃料汽车 氢能汽车 太阳能汽车等 3 乙醇燃料汽车 4 氢能汽车 15 氢汽车氢汽车科学家们预言 未来的 世纪将是氢的世界 氢来自于水 具有取之不尽 用之不竭的资源 它在燃烧时与氧结合最后还原成水 几乎没有什么污染 与其它能源相比 氢是较为理想的能源 欧美一 些国家的汽车厂家已经研制出了用液态氢为动力的汽车祥车 目前要攻克的难题是制氢耗能太大 而且贮存运输不便 一些科技人员设想通过薄膜太阳能电池制氢 利用某些金属能吸附氢的特点来运输贮存氢 氢动力汽车是一种真正实现零排放的交通工具 排放出的是纯净水 其具有无污染 零排放 储量丰富等优势 因此 氢动力汽车是传统汽车最理想的替代方案 与传统动力汽车相比 氢动力汽车成本至少高出20 中国长安汽车在2007年完成了中国第一台高效零排放氢内燃机点火 并在2008年北京车展上展出了自主研发的中国首款氢动力概念跑车 氢程 随着 汽车社会 的逐渐形成 汽车保有量在不断地呈现上升趋势 而石油等资源却捉襟见肘 另一方面 吞下大量汽油的车辆不断排放着有害气体和污染物质 最终的解决之道当然不是限制汽车工业发展 而是开放替代石油的新能源 燃料电池车的四轮快速又安静地滚过路面 辙印出新能源的名字 氢 几乎所有的世界汽车巨头都在研制新能源汽车 电曾经被认为是汽车的未来动力 但蓄电池漫长的充电时间和重量使得人们渐渐对它兴味索然 而目前 指2009年 的电与汽油合用的混合动力车只能暂时性地缓解能源危机 只能减少但无法摆脱对石油的依赖 这个时候 氢动力燃料电池的出现 犹如再造了一艘诺亚方舟 让人们从危机中看到无限希望 以氢气为汽车燃料这种说法刚出来时吓人一跳 但事实上是有根据的 氢具有很高的能量密度 释放的能量足以使汽车发动机运转 而且氢与氧气在燃料电池中发生化学反应只生成水 没有污染 因此 许多科学家预言 以氢为能源的燃料电池是21世纪汽车的核心技术 它对汽车工业的革命性意义 相当于微处理器对计算机业那样重要 氢汽车 PresentationSkills 太阳能汽车 太阳能太阳能电动车以光电代油 可节约有限的石油资源 白天 太阳电池把光能转换为电能自动存储在动力电池中 在晚间还可以利用低谷电 220V 充电 无污染 无噪音 因为不用燃油 太阳能电动车不会排