燃料电池汽车组成结构认知

学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知学习情境4燃料电池汽车认知学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知学习导航1情境导入2学习目的3理论知识4实践技能5学习小结目前，全球能源紧缺和环境污染问题日益严重，氢能和燃料电池是将来主要发展方向和趋势，燃料电池汽车也被觉得是将来新能源汽车的终极选择。你了解燃料电池汽车的构成构造吗？情境导入学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知学习目的1.能经过查阅有关维修技术资料等方式获取车辆信息。2.能论述燃料电池汽车的定义及类型。3.能论述不同构造的燃料电池汽车的工作原理。4.能论述燃料电池汽车的优缺陷。5.能认知经典燃料电池汽车的构造构成。学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知理论知识4.2.1燃料电池汽车的定义4.2.2燃料电池汽车的分类4.2.3燃料电池汽车构成构造与工作原理4.2.4燃料电池汽车的优缺陷4.2.5韩国当代燃料电池汽车简介学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知理论知识4.2.1燃料电池汽车的定义燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle，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重整所得到的高含氢重整气。与一般的电动汽车比较,其动力方面的不同在于燃料电池汽车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电网充电的蓄电池。所以,燃料电池汽车的关键是燃料电池。燃料电池是一种能够连续的经过发生在阳极和阴极的氧化还原反应将化学能转化为电能的能量转换装置。燃料电池与常规电池的区别在于，它工作时需要连续不断地向电池内输入燃料和氧化剂，只要连续供给，燃料电池就会不断提供电能。质子互换膜燃料电池因为其工作温度低、开启快、比功率高等优点，非常适合应用于交通和固定式电源领域，逐渐成为现阶段国内外主流应用技术。学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知理论知识4.2.2燃料电池汽车的分类燃料电池汽车的构造形式按照不同的分类措施有多种。（1）按照燃料电池系统氢燃料的起源不同，FCEV可分为两种：以纯氢气为燃料的FCEV；经过重整产生氢为燃料的FCEV。（2）按照驱动形式，FCEV又可分为两种：纯燃料电池驱动（PFC）的FCEV；混合驱动的FCEV。混合驱动的FCEV按辅助动力源又分为如下三种：燃料电池与动力电池混合驱动（FC+B）的FCEV；燃料电池与超级电容混合驱动（FC+C)的FCEV；燃料电池与动力电池和超级电容混合驱动（FC+B+C）的FCEV。学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知理论知识4.2.3燃料电池汽车构成构造与工作原理1.纯燃料电池驱动的FCEV学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-1纯燃料电池驱动的FCEV理论知识4.2.3燃料电池汽车构成构造与工作原理2.“燃料电池+动力电池”混合驱动的FCEV学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-2“燃料电池+动力电池”混合驱动的FCEV理论知识4.2.3燃料电池汽车构成构造与工作原理3.“燃料电池+超级电容”混合驱动的FCEV学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-3“燃料电池+超级电容”混合驱动的FCEV理论知识4.2.3燃料电池汽车构成构造与工作原理4.“燃料电池+动力电池+超级电容”混合驱动的FCEV学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-4“燃料电池+动力电池+超级电容”混合驱动的FCEV理论知识4.2.4燃料电池汽车的优缺陷学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知1.优点与老式汽车、纯电动汽车技术相比，燃料电池汽车具有如下优点。（2）能量转换效率高，节省能源。燃料电池的能量转换效率极高。燃料电池没有活塞或涡轮等机械部件及中间环节，不经历热机过程，不受热力循环（卡诺循环）限制，故能量转换效率高，燃料电池的化学能转换效率在理论上可达100%，实际效率已达60%～80%，是一般内燃机热效率的2～3倍(汽油机和柴油机汽车整车效率分别为16%-18%和22%～24%)。所以，从节省能源的角度来看，燃料电池汽车明显优于使用内燃机的一般汽车。（1）零排放或近似零排放，绿色环境保护。燃料电池汽车在本质上是一种零排放汽车，燃料电池没有燃烧过程，若以纯氢作燃料，经过电化学的措施，将氢和氧结合，生成物是清洁的水；采用其他富氢有机化合物用车载重整器制氢作为燃料电池的燃料，生成物除水之外还可能有少许的C02，但其排放量比内燃机要少得多，且没有其他污染排放（如氧化氮、氧化硫、碳氢化物或微粒）问题，接近零排放。与老式汽车相比既降低了机油泄漏带来的水污染，又降低了温室气体的排放。理论知识4.2.4燃料电池汽车的优缺陷学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知（4）续驶里程长，性能优于其他电池的电动汽车。采用燃料电池发电系统作为能量源，克服了纯电动汽车续驶里程短的缺陷，其长途行驶能力及动力性已经接近于老式汽车。燃料电池汽车能够车载发电，只要带上足够的燃料，它能够把我们送到任何想去的地方。燃料电池汽车在成本和整体性能上（尤其是行程和补充燃料时间上）明显优于其他电池的电动汽车。（3）燃料多样化，优化了能源消耗构造。燃料电池所使用的氢燃料起源广泛，自然界中，氢能大量存储在水中，可采用水分解制氢，也能够从可再生能源取得，可取自天然气、丙烷、甲醇、汽油、柴油、煤以及再生能源。燃料起源的多样化有利于能源供给安全和利用既有的交通基础设施（如加油站等）。燃料电池不依赖石油燃料，多种可再生能源能够转化为氢能加以有效利用，降低了对石油资源的依赖，优化了交通能源的构成。理论知识4.2.4燃料电池汽车的优缺陷学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知（6）运营平稳、低噪声。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外无其他运动部件，所以与内燃机汽车相比，摆脱了马达的轰鸣，运营过程中噪声和振动都较小。（5）过载能力强。燃料电池除了在较宽的工作范周内具有较高的工作效率外，其短时过载能力可达额定功率的200%或更大，更适合于汽车的加速、爬坡等工况．燃料电池的短时过载能力可达200%的额定功率。理论知识4.2.5韩国当代燃料电池汽车简介学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知当代NEXO与上一代ix35FCEV技术性能对比国内燃料电池汽车技术水平与国际先进车型存在较大差距，日本丰田、本田和韩国当代为代表的汽车制造商已经开始量产燃料电池汽车，例如当代NEXO、丰田Mirai以及本田Clarity燃料电池汽车均已量产上市，而飞驰、宝马和奥迪等汽车产商也推出了量产技术。NEXO是当代汽车第二代商业化销售的燃料电池汽车，经过对发动机舱盖下的电机、驱动单元和燃料电池堆进行优化和高度集成，不但让系统体积和质量都有所下降，还把系统效率大幅度提升到了60%，输出功率也从95kW提升到了112kW，提升了车辆的续航里程和加速能力。当代NEXO与上一代ix35FCEV技术性能对例如表4-2-1所示。表4-2-1当代NEXO与ix35FCEV技术参数理论知识4.2.5韩国当代燃料电池汽车简介学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知NEXO采用3个相同的储氢罐设计，储氢系统的储氢能力稍有提升，同步布局愈加灵活以便，既能够与电池等系统配合为后备箱腾出更大的空间，设计更规整的内部形状，又能大幅度降低整个系统的制造难度，图4-2-25所示为三个氢罐在车辆上的总布置图。图4-2-25当代NEXO三个氢罐位置实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-26丰田Mirai氢燃料电池汽车实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知丰田在2023年末推出了第一代燃料电池汽车Mirai，至今合计销售了1.1万辆，是全球销售燃料电池汽车最多的车型。下面以丰田第一代氢燃料电池汽车Mirai为例，阐明燃料电池汽车主要构造部件。学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知1．车辆准备准备丰田Mirai氢燃料电池汽车1辆，如图4-2-26所示。图4-2-27丰田Mirai氢燃料电池汽车主要组件实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知2．实践操作

（1）认知丰田Mirai氢燃料电池汽车主要组件学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知（2）丰田Mirai氢燃料电池汽车工作原理图4-2-28丰田Mirai氢燃料电池汽车工作原理图4-2-29丰田Mirai氢燃料电池汽车储氢罐及燃料电池位置实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（3）储氢罐学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-30丰田Mirai氢燃料电池汽车储氢罐实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（4）燃料电池（燃料电池堆）学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-31丰田Mirai燃料电池外观实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（5）储能电池（可充电电池）学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-32丰田Mirai储能电池实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（6）升压变压器学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-33丰田Mirai升压变压器实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（7）电动机学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-34丰田Mirai电动机实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（8）加氢口学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-35丰田Mirai加氢口实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知（9）电源插口学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知图4-2-36丰田Mirai电源插口实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知3．丰田两代Mirai对比分析学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知（a）丰田第二代Mirai外观（b）丰田第二代Mirai燃料电池系统图4-2-37丰田第二代Mirai燃料电池汽车实践技能4.2.6丰田Mirai燃料电池汽车构成构造认知学习单元4.2燃料电池汽车构成构造认知表4-2-2丰田两代Mirai技术参数对比

学习小结燃料电池汽车(FuelCellElectricVehicle,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重整所得到的高含氢重整气