《燃料电池技术》课件-燃料电池车载动力系统结构解析

氢能技术应用专业教学资源库燃料电池车载动力系统结构解析CONTENTS目录典型燃料电池动力系统拓扑结构0201燃料电池电动汽车动力源分类01燃料电池系统附件03热管理子系统010401燃料电池系统的监控与维护05燃料电池电动汽车的未来展望010601燃料电池电动汽车动力源分类全功率燃料电池电动汽车全功率燃料电池电动汽车的独有特点在于其动力源完全依赖于燃料电池。这种车型结构布置简洁，但其对燃料电池的性能要求极高，必须能够提供足够的功率以应对车辆行驶中的各种需求。由于燃料电池本身不具备能量存储功能，它无法在车辆减速或制动时回收能量，这限制了能源的利用效率。此外，频繁的负载变化对燃料电池的寿命也有负面影响。01结构特点在全功率燃料电池系统中，由于缺乏能量回收机制，车辆的能源利用率不如混合动力系统。同时，由于燃料电池对负载变化的敏感性，其长期使用中的寿命和稳定性也成为了设计和使用中需要特别注意的问题。02能源利用与寿命考量电-电混合燃料电池电动汽车功率混合型能量混合型燃料电池电动汽车中，燃料电池提供的功率仅占整车需求功率的一部分，其余功率由RESS（可充电能量存储系统）提供。这种设计需要更大功率的RESS，导致整车质量增加，对车辆的动力经济性有一定影响。功率混合型燃料电池电动汽车中，燃料电池提供的功率占比较大，从而降低了对RESS的功率需求，减轻了整车质量。在功率混合型系统中，RESS通常仅在需要大功率的工况下，如加速或爬坡时，与燃料电池共同提供动力。能量混合型02典型燃料电池动力系统拓扑结构系统组成STEP.01STEP.02系统核心组件典型燃料电池动力系统包括燃料电池系统、RESS、DC/DC变换器、DC/AC变换器、驱动电机和车载储氢系统等。燃料电池系统是核心，其性能直接影响整车的市场竞争力和运行效率。系统拓扑结构燃料电池系统通过DC/DC变换器升压后，为驱动电机提供所需的高电压。RESS，如动力电池，则并联在高压母线上，以支持系统在不同工况下的功率需求。03燃料电池系统附件空气子系统空气供应与过滤空气子系统为燃料电池堆提供必要的压缩空气，确保其高效运行。系统包括过滤器、空压机、质量流量计等，其中过滤器用于去除空气中的杂质，保证进入燃料电池的空气质量。空气加湿与冷却为防止质子交换膜干燥，空气在进入燃料电池堆之前需要进行加湿处理。此外，压缩空气的温度需通过中冷器进行冷却，以防止高温对燃料电池堆造成损害。氢气供给子系统氢气排放与控制氢气供给子系统负责为燃料电池堆提供氢气，包括氢气喷射器、氢气循环泵等组件。氢气循环泵不仅提高了氢气利用率，还保证了阳极侧氢气的均匀分配。02氢气供应与循环系统还配备了吹扫电磁阀，用于排放多余的氢气和水分。这些组件的设计和运行对提高系统效率和安全性至关重要。0104热管理子系统主散热回路散热策略与循环主散热回路负责对燃料电池堆进行冷却，防止其过热。回路分为大循环和小循环，以适应不同的工作状态和温度需求。散热系统组件散热系统包括水泵、散热器、散热风扇等，它们共同工作，确保燃料电池堆和关键零部件在适宜的温度下运行。辅助散热回路辅助散热回路的设计辅助散热回路流量较小，对水泵的扬程和流量要求较低，但同样重要，它辅助主散热回路，保证系统整体的热平衡。散热系统的优化散热系统的优化设计对于提高燃料电池系统的性能和可靠性至关重要，它涉及到对冷却液流量、温度和散热效率的精确控制。05燃料电池系统的监控与维护电压巡检系统电压巡检的必要性电压巡检系统（CVM）是监测燃料电池堆单体电池工作状态的重要工具，对于保证系统稳定运行和提高电池寿命具有重要意义。电压巡检系统的应用通过实时监测各单体电池的电压，可以及时发现电池的不平衡状态和潜在故障，为系统的维护和优化提供数据支持。系统维护与保养燃料电池系统的维护和保养对于确保其长期稳定运行至关重要。定期的检查和更换关键部件可以预防故障，延长系统寿命。系统维护的重要性维护保养策略应包括对燃料电池堆、空气子系统、氢气供给子系统和热管理子系统的定期检查和保养，以确保系统的最佳性能。维护保养的策略06燃料电池电动汽车的未来展望技术创新与进步1燃料电池技术的突破随着技术的不断进步，燃料电池的性能正在逐步提高，其功率密度、耐久性和成本效益都有望得到显著改善。混合动力技术的融合电-电混合动力技术的进一步融合将为燃料电池电动汽车带来更高的效率和更低的能耗，有望推动其在未来交通领域的广泛应用。市场发展与政策支持燃料电池电动汽车市场的潜力巨大，随着技术的成熟和成本的降低，其市场份额有望逐步扩大。政府政策的支持对