新能源汽车概论 课件 项目3 认知新能源汽车

认知纯电动汽车1目录一、纯电动汽车的定义与分类二、纯电动汽车的组成与工作原理三、纯电动汽车的特点四、纯电动汽车各类车型比较五、纯电动汽车的发展趋势3一、纯电动汽车的定义与分类4一、纯电动汽车的定义与分类1、纯电动汽车定义

纯电动汽车（BatteryElectricVehicle，简称BEV)）是指以车载电源为动力源，用电动机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆，一般采用高效率充电蓄电池为动力源，如右图所示。如：比亚迪e5、特斯拉汽车、北汽新能源EX系列，吉利帝豪EV等。5一、纯电动汽车的定义与分类2.纯电动汽车分类

纯电动汽车发展至今，种类较多，通常按车辆用途、车载电源数目以及驱动系统的组成进行分类。按照用途不同分类，纯电动汽车可分为电动轿车、电动货车和电动客车三种。（1）电动轿车是目前最常见的纯电动汽车。除了一些概念车，纯电动轿车已经有了小批量生产，并已进入汽车市场。（2）电动货车用作功率运输的电动货车比较少，而在矿山、工地及一些特殊场地，则早已出现了一些大吨位的纯电动载货汽车。（3）电动客车，纯电动小客车也较少见；纯电动大客车用作公共汽车，在一些城市的公交线路以及世博会、世界性的运动会上，已经有了良好的表现。6二、纯电动汽车的组成与工作原理7二、纯电动汽车的组成与工作原理

纯电动汽车由车载电源为能源，电机为动力装置驱动车辆，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。纯电动汽车的主要组成是电机驱动系统、电源系统、辅助系统、车身、底盘组成。纯电动汽车结构简图

8二、纯电动汽车的组成与工作原理

纯电动汽车采用电动机取代了传统汽车的发动机，采用减速器代替了传统的变速箱，安装了动力电池在底盘底部舍弃了油箱，能源类型也从燃油变成了电能，由燃油车的利用化学能转变为机械能变成了电能转换为机械能，大大提升了能量的使用效率。纯电动汽车对比燃油车9二、纯电动汽车的组成与工作原理电源系统主要是由动力电池、电池管理系统、车载充电机及辅助动力源组成。电源系统的组成1.电源系统

10二、纯电动汽车的组成与工作原理

动力电池系统是纯电动汽车的能量源，其主要作用是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必要信息，在出现异常时及时处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。

动力电池是电动汽车的核心，是纯电动汽车驱动能量的唯一来源，直接关系到电动汽车的动力性能、续航能力、也与电动汽车的安全性直接相关。1.电源系统

（1）动力电池系统11二、纯电动汽车的组成与工作原理

目前用在汽车上的动力电池，主要有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池（磷酸铁锂和三元锂电池）和氢燃料电池四大类。四种电池各有优缺点，不同的车型的选择也是不同的。1.电源系统

（1）动力电池系统12二、纯电动汽车的组成与工作原理

电池管理系统作用是检测单个电池或电池组的荷电状态，并根据各种传感信息，包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等，合理地调配和使用有限的车载能量；它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式，以尽可能延长电池的寿命。主要任务是保证电池系统的设计性能：1.电源系统

（2）电池管理系统a.安全性，保护电池单体或电池组免受损坏，防止出现安全事故；b.耐久性，使电池工作在可靠的安全区域内，延长电池的使用寿命；C.动力性，维持电池工作在满足车辆要求的状态下。13二、纯电动汽车的组成与工作原理充电系统的组成有：充电桩、充电线、充电口、充电机和发电机（电动机）。1.电源系统

（3）充电系统充电系统组成14二、纯电动汽车的组成与工作原理1.电源系统

（4）电源系统工作原理电动汽车电源系统工作原理框图15二、纯电动汽车的组成与工作原理2.电机驱动系统

驱动电机系统由驱动电机（DM）、驱动电机控制器（MCU）及工作必要的辅助装置三部分构成。纯电动汽车驱动电机系统16二、纯电动汽车的组成与工作原理（1）驱动电机三种电机参数2.电机驱动系统

驱动电机是纯电动汽车三大核心部件之一，是车辆行驶的主要执行机构，其特性决定了车辆的主要性能指标直接影响车辆动力性、经济性和舒适性。现阶段常见的汽车驱动电机主要有直流电动机，交流异步电机，永磁同步电机。17二、纯电动汽车的组成与工作原理（2）电机控制器帝豪EV450电机控制器2.电机驱动系统

电机控制器安装在前舱内，采用CAN通讯控制，控制着动力电池组到电机之间能量的传输，同时采集电机位置信号和三相电流检测信号，精确地控制驱动电机运行。电机控制器是一个既能将动力电池中的直流电转换为交流电给驱动电机，同时具备将车轮旋转的动能转换为电能（交流电转换为直流电）给动力电池充电的设备。18二、纯电动汽车的组成与工作原理（3）电机驱动系统工作原理电机驱动系统2.电机驱动系统

19二、纯电动汽车的组成与工作原理北汽EV160高压控制盒3.高压控制盒

纯电动汽车高压控制盒又称高压配电盒，主要功能是将动力电池的高压电分配给各个高压零部件，同时保护电路，防止过载等功能。纯电动汽车的动力电池电压多在200~400Ｖ，全车高压用电器如电机控制器、空调系统、DC/DC系统及充电系统若直接与动力电池相连则会造成动力电池线束杂乱，既增加成本又占用整车空间，且增大整车安全隐患。20二、纯电动汽车的组成与工作原理北汽EV160DC-DC转换器4.DC-DC转换器

DC-DC转换器安装于前机舱位置，其主要功能是在车辆启动后将动力电池输入的高压电转变成低压12V向蓄电池充电，以保证行车时低压用电设备正常工作。21二、纯电动汽车的组成与工作原理北汽EV160车载充电机5.车载充电机

车载充电机，以交流电源作为输入，输出为直流，直接给动力电池充电。车载充电机作为电动汽车电气系统的一部分，被固定在底盘上。车载充电机的输入端，以标准充电接口的形式固定在车体上，用于连接外部电源。车载充电机的输出端，直接连接动力电池包慢充电接口。在电动汽车CAN总线通讯拓扑结构中，车载充电机作为一个节点，挂在CAN总线上，通过CAN与整车控制器交换数据。22二、纯电动汽车的组成与工作原理辅助系统组成6.辅助系统

纯电动汽车辅助系统主要辅助系统包括车载信息显示系统、动力转向系统、导航系统等，借助这些辅助设备来提高汽车的操纵性和乘员的舒适性.主要组成有：辅助电源（蓄电池和DC-DC转换器）、仪表系、照明系、辅助控制装置组成。23三、纯电动汽车的特点24三、纯电动汽车的特点1、纯电动汽车的优点

①无废气污染、噪声小②单一的动力源③结构简单，维修方便④能量转换效率高⑤政策优25三、纯电动汽车的特点2、纯电动汽车的缺点①续航不足②充电时间长③电池寿命短、成本高④配套设施不完善26四、纯电动汽车各类车型比较271、吉利帝豪EV

吉利帝豪EV，前机舱采用2+2的布局形式，主要有：电机控制器和DC-DC转换器集成、高压控制盒和车载充电机集成、低压辅助电池等组成。帝豪EV450前机舱结构图四、纯电动汽车各类车型比较282、北汽新能源EV160

北汽EV160，前机舱的主要有电机控制器、高压控制盒、DC-DC转换器和车载充电机,低压辅助电池等组成。北汽EV160前机舱结构图四、纯电动汽车各类车型比较293、比亚迪e5

比亚迪e5，前机舱采用四合一的布局形式，将电机控制器、高压控制盒、DC-DC转换器和车载充电机集成一起。比亚迪e5前机舱结构图四、纯电动汽车各类车型比较30五、纯电动汽车的发展趋势31五、纯电动汽车的发展趋势1.提高电池比容量

现阶段我国电动汽车电池技术处于国际领先地位，但是对于电动汽车的需要还是需要继续改进的。尤其是在电池的能量密度这一性能迫切需要提高，能量密度是动力电池最核心的性能指标之一，寻求更高的能量密度是电池企业孜孜以求的目标。2018年初，特斯拉宣布与松下联合研发的21700电池系统能量密度达300Wh／kg，对于这个技术差距仍旧较大。32五、纯电动汽车的发展趋势2.充电桩大力推广

公共充电桩集中。截止到2021年8月，全国充电运营企业所运营充电桩数量超过1万台的共有11家，分别为：特来电运营22.7万台、星星充电运营22.1万台、国家电网运营19.6万台、云快充运营8.2万台、南方电网运营4.1万台、依威能源运营3.2万台、上汽安悦运营2.2万台、汇充电运营2.2万台、中国普天运营1.7万台、深圳车电网运营1.7万台、万马爱充运营1.6万台。这11家运营商占总量的90.6%，其余的运营商占总量的9.4%。截至2021年8月，已统计共享私桩数量6.8万台。33五、纯电动汽车的发展趋势3.超充技术的发展

作为拉动新能源汽车高效补能的“牛鼻子”，超快充技术让“充电像加油一样快”从理想走向现实。据了解，电池充电倍率对应充电速度，用C表示。一般来说，C数值越大，充电效率越高，充满用时越少。近年来，头部电池厂密集推出4C、5C，甚至6C电池，将充电时长压缩至十几分钟甚至更短，超充时代加速开启。34认知混合动力汽车35目录一、混合动力汽车的定义、分类与构型二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理三、插电式混合动力汽车的特点四、插电式混合动力汽车各类车型比较五、插电式混合动力汽车的发展趋势37一、纯电动汽车的定义与分类38一、混合动力汽车的定义、分类与构型1、定义

混合动力电动汽车（HybridElectricalVehicle，简称HEV）是指同时装备两种动力来源——热动力源（由传统的汽油机或者柴油机产生）与电动力源（电池与电动机）的汽车。通过在混合动力电动汽车上使用电机，使得动力系统可以按照整车的实际运行工况要求灵活调控，而发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，从而降低油耗与排放。

插电式混合动力汽车（Plug-inhybridelectricvehicle，简称PHEV），就是介于纯电动汽车与燃油汽车两者之间的一种新能源汽车，既有传统汽车的发动机、变速器、传动系统、油路、油箱。也有纯电动汽车的电池、电动机、控制电路，而且电池容量比较大，有充电接口；它综合了纯电动汽车(EV)和混合动力汽车(HEV)的优点，既可实现纯电动、零排放行驶，也能通过混动模式增加车辆的续驶里程。39一、混合动力汽车的定义、分类与构型2、分类根据2010年颁布的QC/T837—2010《混合动力电动汽车类型》，混合动力电动汽车有多种分类方式：（1）按照电机驱动功率占整车功率的比例（亦可称为混合度），一般可将混合动力汽车分成以下四种类型：1）微度混合动力，混合度在5%以内2）轻度混合动力，一般混合度在20%以下3）中度混合动力，混合度可达30%~40%4）重度混合动力，混合度达40%以上40一、混合动力汽车的定义、分类与构型2、分类（2）按照外接充电能力，混合动力电动汽车分为可外接充电型（插电式）、不可外接充电型。1）外接充电型混合动力电动汽车。外接充电型混合动力电动汽车是一种被设计成在常使用情况下从非车载装置中获取电能量的混合动力电动汽车。插电式混合动力电动汽车属于此类型。2）非外接充电型混合动力电动汽车。非外接充电型混合动力电动汽车是一种被设计成在正常使用情况下从车载燃料中获取全部能量的混合动力电动汽车。油电混合动力电动汽车属于此类型。41一、混合动力汽车的定义、分类与构型2、分类（3）按动力系统结构形式划分，混合动力电动汽车分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车及混联式混合动力汽车三种：1）串联式混合动力汽车

串联式插电式混合动力，亦称为增程式。发动机不直接驱动汽车，需要先由发动机驱动发电机来发电，再供电动机来驱动汽车。42一、混合动力汽车的定义、分类与构型2、分类（3）按动力系统结构形式划分，混合动力电动汽车分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车及混联式混合动力汽车三种：2）并联式混合动力汽车

车辆的驱动力由电动机和发动机同时或单独供给的混合动力汽车，如图所示。动力传动模式较多，动力性较好，结构简单，应用广泛，是主流的技术路线。代表车型有比亚迪唐DM。43一、混合动力汽车的定义、分类与构型2、分类（3）按动力系统结构形式划分，混合动力电动汽车分为串联式混合动力电动汽车、并联式混合动力电动汽车及混联式混合动力汽车三种：3）混联式混合动力

又可称为动力分流式。一般需要2台电机（一台发电机和一台电动机），同时需要一套用于动力分流的行星齿轮装置。发动机输出的功率一部分通过机械传动输送给驱动桥，另一部分则驱动发电机发电，发电机输出的电能输送给电动机或电池，电动机产生的驱动转矩通过动力合成装置传送给驱动桥，44一、混合动力汽车的定义、分类与构型3、构型

混合动力电动汽车的混动构型按照电机的放置位置进行分类，其中P的定义就是电机的位置。对于单电机的混合动力系统，根据电机相对于传统动力系统的位置，可以把单电机混合动力方案分为五大类，分别以P0、P1、P2、P3、P4命名。45一、混合动力汽车的定义、分类与构型3、构型P0：又称为BSG，电机通过皮带与发动机连接；P1：又称为ISG，电机处于发动机和离合器之间；P2：电机位于离合器和变速器输入轴之间；P2.5：电机集成在变速器内，与变速器二轴输入端连接；P3：电机集成在变速器内，或电机与变速器输出轴连接；P4：电机位于变速器之后，一般用于驱动后轮。46一、混合动力汽车的定义、分类与构型3、构型47二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理48二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理1、插电式混合动力汽车的组成

插电式混合动力汽车结构与混合动力汽车的基本一致，包括发动机控制装置、加速踏板、制动踏板、离合器、变速器的操纵装置等。混合动力汽车一般由发动机、发电机、电动机、储能装置、功率转换装置和控制装置等组成，比混合动力汽车的多了一套外部充电系统，可通过外部充电桩进行充电。49二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理2、插电式混合动力汽车的工作原理

插电式混合动力汽车一般采用电机加发动机的组合驱动汽车，PHEV的车载动力电池可以通过插座进行充电，也可以通过发动机充电和能量回收充电。

根据车上电池荷电状态的变化特点，可以将PHEV的工作模式分为电量消耗（CD）、电量保持（CS）和常规充电（BC）模式，其中电量消耗又分为纯电动（EV）和混合动力（HEV）两种子模式。①纯电动子模式：发动机是关闭的，电池是唯一的能量源。电池给驱动电机供电，驱动电机驱动汽车行驶。该模式适合于启动、低速和低负荷时应用，城市行驶工况完全适用。50二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理2、插电式混合动力汽车的工作原理②混动模式：在电量消耗－混合动力子模式中，发动机和电动机同时工作，电池提供整车功率需求的主要部分，电池的荷电状态也在降低，发动机用来补充电池输出功率不足的部分，直至电池的荷电状态达到最小允许值。该模式适合高速，尤其是要求全面达到动力性指标时采用。51二、插电式混合动力汽车的组成与工作原理2、插电式混合动力汽车的工作原理③电量保持模式：在电量保持模式下，PHEV的工作方式与传统HEV工作模式类似，电池的荷电状态基本维持不变。电量消耗－纯电动、电量消耗－混合动力和电量保持模式之间能够根据整车管理策略进行无缝切换，切换的主要根据是整车功率需求和电池的荷电状态。52三、插电式混合动力汽车的特点53三、插电式混合动力汽车的特点1.优点（1）节油效果好（2）用车成本低（3）低噪声和低排放（4）动力更强（5）保养费用低（6）可以使用新能源汽车牌照54三、插电式混合动力汽车的特点2.缺点（1）价格昂贵（2）长途旅行的噩梦。（3）充电不方便。依赖纯电桩，充电时间长。（4）维修费用高55四、插电式混合动力汽车各类车型比较56四、插电式混合动力汽车各类车型比较1.动力数据对比在中国新能源汽车市场里，插电式混合车型并不多，以下将对大众途观L插电混动（图3-2-15）和比亚迪唐DM（图3-2-16）进行详细对比。57四、插电式混合动力汽车各类车型比较2.整车性能对比比亚迪唐DM双擎四驱尊贵版使用2.0T192马力的发动机配合180kW的大功率后置电机，官方0-100km/h加速5.3秒，100-0km/h制动距离实测39.81m。途观LPHEV混动豪华版使用1.4T150马力的发动机配合85kW的前置电机，官方0-100km/h加速时间8.1秒，100-0km/h制动距离参考旗舰版要40.69m。58四、插电式混合动力汽车各类车型比较3.车辆配置对比59五、插电式混合动力汽车的发展趋势60五、插电式混合动力汽车的发展趋势1、插电式混动汽车的市场份额

插电混动车型中，2019年最畅销的为5系Le，累计销量达26346辆，同比增长94.9%。唐PHEV、帕萨特PHEV分列二、三位，累计销量分别为22973辆、17986辆。2019年销量前十的插电混动车型中，唐PHEV、荣威ei6PLUS、eRX5PHEV、宋DM销量出现不同程度下滑。2、插电式混动的发展方向

插电式混合动力车型拥有发动机与电动机两套动力系统，而纯电动汽车仅有电动机一套动力总成系统。所以插电式混合动力车型在市区短途的时候，可以完全依靠电动机系统，因此做到了节能环保，而在长途出行的时候，插电式混合动力车型又可以借助燃油发动机驱动。认知氢燃料电动汽车61目录一、燃料电池汽车的定义与分类二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理三、氢燃料汽车的关键技术与特点四、氢燃料汽车各类车型比较五、氢燃料汽车的发展趋势63一、燃料电池汽车的定义与分类64一、燃料电池汽车的定义与分类1.（氢）燃料电池汽车的定义

燃料电池汽车(FCV)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。与通常的电动汽车比较,其动力方面的不同在于FCV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。因此,FCV的关键是燃料电池。

氢燃料电池车(Fuelcellvehicle-FCEV)是使氢或含氢物质及空气中的氧通过燃料电池以产生电力，再以电力推动电动机，由电动机推动车辆的汽车。65一、燃料电池汽车的定义与分类2.燃料电池汽车的分类

燃料电池汽车(FCV)是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。按燃料电池分类如下：（1）碱性燃料电池（2）质子交换膜燃料电池（3）直接甲醇燃料电池（4）磷酸燃料电池（5）熔融碳酸盐燃料电池（6）固体氧化物燃料电池氢燃料电池反应堆66二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理67二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成

氢燃料汽车动力部分由：驱动电机、动力控制单元、燃料电池升压器、高压储氢罐、燃料电池和动力电池组成。如图所示丰田Mirai结构68二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成（1）驱动电机

燃料电池电动汽车用的驱动电机主要有直流电机、交流电机、永磁同步电机和开关磁阻电机等，具体选型必须结合整车开发目标，综合考虑电机的特点。（2）燃料电池堆栈

燃料电池是燃料电池电动汽车的主要动务源，它是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。69二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成（2）燃料电池堆栈

氢燃料电池实际上是利用氢气在燃料电池堆里面与空气中的氧气反应，发电并排放出清水，如图所示氢燃料电池工作原理。如果氢气的来源体系比较绿色，几乎是可以无限循环，所以是非常环保的未来能源技术之一。70二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成（3）燃料电池升压器

Mirai车辆的燃料电池是由370个电芯叠加组成在一起，由于燃料电池堆栈中每片电芯发电的电压范围约为0.6V～0.8V，整体未超过300V，为了更好地给驱动电机供电，还需要一个升压转换器将电压进行提升。Mirai车辆配置了一个紧凑且高效的大容量升压器，能够将燃料电池最终输出的电压进行提升，以满足驱动电机的最大输出需求。该升压转换器体积为13L，可以将燃料电池提供的电压等级从250V提高至650V，然后供给到驱动电机。71二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成（4）动力电池总成Mirai车辆配置了1.6kW·h的动力电池组，与燃料电池分别起着不同的作用，在整车负载低的时候可以单独用动力电池给驱动电机供电，带动车辆前进，而燃料电池堆栈也可以通过发电给动力电池充电，动力电池把燃料电池堆产生的剩余电能储存起来，供后续车辆急加速使用和车载用电器使用。72二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理1.氢燃料电池汽车的组成（5）高压存氢罐高压储氢罐是气态氢的储存装置，用于给燃料电池供应氢气。为保证燃料电电池电动汽车一次充气有足够的续航里程，就需要多个高压储氢罐来储存气态氢气。一般轿车需要2~4个高压储气瓶，大客车上需要5~10个高压储氢罐。73二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理2.氢燃料汽车的工作原理（1）氢燃料电池发电原理燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。发电的基本原理是: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-因通不过电解质层而由一个外部电路流向阴极;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),与通过外部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+结合生成稳定结构的水(H2O),完成电化学反应放出热量。74二、氢燃料电池汽车的组成与工作原理2.氢燃料汽车的工作原理（2）燃料电池车工作原理从原理上说，燃料电池车的工作原理实际上更类似于目前市面上流行的混合动力汽车，其具体原理可描述为：当汽车工作时，储氢罐中的氢气进入燃料电池中的反应装置，与车头吸入的空气反应产生电能，电能由一套类似于混合动力车的能量分配单元分配给电机及驱动电池，从而带动驱动电机为整车提供动力，剩余能量则再次给电池充电回收。75三、氢燃料汽车的关键技术与特点76三、氢燃料汽车的关键技术与特点1、氢燃料汽车的关键技术

推广氢能汽车需要解决三个技术问题：大量制取廉价氢气的方法；解决氢气的安全储运问题；解决汽车所需的高性能、廉价的氢供给系统。（1）制氢方法

氢气不仅是重要的工业原料和还原剂，也是燃料电池的必要燃料。随着燃料电池的推广和普及，燃料电池汽车进入成熟市场，氢的消耗量也会以惊人的速度增加。目前工业制氢主要有几种方法：一是采用化石燃料制取氢气；二是从化工副产物中提取氢气；三是采用采用来自生物的甲醇甲烷制取氢气，四是利用太阳能、风能等自然能量进行水的电解。77三、氢燃料汽车的关键技术与特点1、氢燃料汽车的关键技术（2）储氢方法

传统储氢方法有两种，一种方法是利用高压钢瓶（氢气瓶）来储存氢气，但钢瓶储存氢气的容积小，而且还有爆炸的危险；另一种方法是储存液态氢，但液体储存箱非常庞大，需要极好的绝热装置来隔热。

近年来，一种新型简便的储氢方法，即利用储氢合金（金属氢化物）来储存氢气。在一定的温度和压力条件下，一些金属能够大量“吸收”氢气，反应生成金属氢化物，同时放出热量。其后，将这些金属氢化物加热，它们又会分解，将储存在其中的氢释放出来。这些会“吸收”氢气的金属，称为储氢合金。储氢合金原理78三、氢燃料汽车的关键技术与特点1、氢燃料汽车的关键技术（3）车载氢系统及氢安全

燃料电池汽车上与氢气加注、存储、输送、供给、监测和控制等有关的装置统称为车载氢系统，车载氢系统与燃料电池汽车的氢安全密切相关。

露天环境下的氢气泄漏危害性较小，因为氢气的密度轻、会快速向上扩散稀释，即便是遇到明火，危害性也远小于汽油等传统车载燃料；然而当场地变成了地下停车场和隧道后，车辆上泄漏的氢气会滞留、聚积并能够大范围扩散，一旦泄漏量积累到一定程度后发生爆炸，将会危及整个停车场或隧道及其上层建筑，危害性极大。挪威加氢站爆炸现场79三、氢燃料汽车的关键技术与特点2、氢燃料汽车的特点1）优点（1）氢燃料汽车排放物是纯水，行驶时不产生任何污染物；（2）地球上氢燃料含量丰富，氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取，并且是可再生燃料，不会导致能源危机；（3）也不需要对汽车发动机进行大的改装，因此氢能汽车具有广阔的应用前景；（4）氢燃料汽车消耗完燃料后，仅需五分钟即可加满燃料，无续航危机；（5）氢燃料蕴含能量大，能够支撑大负载运作，续航里程较长。80三、氢燃料汽车的关键技术与特点2、氢燃料汽车的特点2）缺点（1）氢燃料电池成本过高；（2）氢气的提取需要通过电解水或者利用天然气，如此一来同样需要消耗大量能源，除非使用核电来提取，否则无法从根本上降低二氧化碳排放；（3）氢燃料的存储和运输按照目前的技术条件来说非常困难，因为氢分子非常小，极易透过储藏装置的外壳逃逸；（4）现阶段制氢、存氢，运氢、用氢技术尚未成熟，有待提高。81四、氢燃料汽车各类车型比较82四、氢燃料汽车各类车型比较1.现代NEXO和丰田Mirai对比

新一代的NEXO，续航里程可达805km，包括约200km动力电池续航和600km氢燃料电池续航。三个52L的氢燃料罐放置于车身后方，可以有效保障发生前方碰撞时驾驶员的安全。氢燃料电池罐采用了快速排气系统，可以保证在事故发生时最快速、安全的排空氢气，避免发生爆炸危险。高压电池系统放置于车身尾部，采用了40KW锂电池组，240V电压，可以纯电驱动提升续航里程，同时也起到预热车辆、回收能量等作用。

丰田全新Mirai采用了后轮驱动，配备3个储氢罐，续驶里程达到404英里（650公里）。动力方面，搭载氢燃料电池系统。最大功率184马力，0-62英里/小时（0—100公里/小时）加速时间为9秒。最高时速为175km/h。83五、氢燃料汽车的发展趋势84五、氢燃料汽车的发展趋势1.氢燃料电池汽车行业发展现状

燃料电池汽车是我国新能源汽车“三横三纵”发展路线的重要分支，由于其最清洁且无里程焦虑，一直被看做是移动能源领域的“终极方案”。目前全球燃料电池汽车发展较领先的是日韩与欧美。2016年，全球氢燃料电池汽车的商业化取得了较大突破，燃料电池汽车(仅指乘用车)的注册量为2312辆，同比增长225%，已占2016年全球新能源乘用车销量(774384辆)的0.3%。其中丰田Mirai占88%，现代ix35/TucsonFCEV占7%，而本田ClarityFCEV仅占5%。85五、氢燃料汽车的发展趋势1.氢燃料电池汽车行业发展现状

2021年9月30日，工业和信息化部在官方网站公示了申报第348批《道路机动车辆生产企业及产品公告》新产品，吉利星际客车11米氢燃料电池客车赫然在列，这也是吉利星际客车首辆氢燃料电池城间车，如图所示。吉利星际客车对“氢”市场的尝试发展大举迈进，从氢燃料电池城市客车到城间客车，背靠有力政策，有节奏、有目标，精准瞄向未来市场，已经成为氢燃料电池客车市场新生力量。吉利星际客车（氢燃料电池城间车）86五、氢燃料汽车的发展趋势2.氢燃料电池汽车行业发展趋势

截至2020年底，新能源汽车国家监测和管理平台已累计接入氢燃料电池汽车6002辆，其中，氢燃料电池公交车和物流车接入量占比分别为37.02%和52.53%，占据主导地位。

当前，发展氢能已经成为保障国家能源安全、实现节能减排的重要路径，而燃料电池汽车正是氢能源最具现实意义的应用场景之一。在2020年11月发布的《新能源汽车产业发展规划(2021~2035)》中，明确提出“支持有条件的地区开展燃料电池汽车的商业化示范运行”。

与此同时，2021年国内首批燃料电池示范城市群名单也即将出炉，随着“以奖代补”政策的落地，氢燃料电池汽车产业将进入规模化发展阶段。

从国内来看，面对“2030年碳中和、2060年碳达峰”目标，汽车产业责无旁贷。氢燃料电池汽车将在此过程中发挥重要作用。随着目标时间的临近，以及各项支持政策的落地，国内氢燃料电池汽车的发展进程将持续加快，市场前景可期。认知其它清洁能源电动汽车87目录一、清洁能源电动汽车的定义二、清洁能源汽车的类型三、其它清洁能源汽车89一、清洁能源电动汽车的定义90一、清洁能源电动汽车的定义

随着世界能源危机的恶化，清洁能源汽车应运而生。清洁汽车有一个共同的特征，即采用各类技术，有效地降低汽车的能源消耗和尾气中有害物质的排放，使得汽车在使用中对环境的影响大为降低，这是多项现代新技术在汽车上综合运用的成果，也是贯彻可持续发展的策略之一。91二、清洁能源汽车的类型92二、清洁能源汽车的类型

清洁能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其他新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等各类别产品。特斯拉太阳能电动汽车南阳水氢发动机汽车

加水即可行驶二甲醚能源汽车93三、其它清洁能源汽车94三、其它清洁能源汽车

1.代用燃料汽车

代用燃料——传统发动机燃料（如汽油和柴油）的替代品。《美国能源政策法规》将代用燃料定义为甲醇、非自然乙醇、其它酒精燃料或至少85%的这些燃料与汽油或柴油的混合燃料、CNG、LNG、LPG、氢气、煤炭衍生的液体燃料、电力、非石油基的除酒精以外的燃料。LPG加气站和LPG公交车CNG加气站和CNG汽车95三、其它清洁能源汽车

2.超级电容器汽车

超级电容器是一种性能介于电池与传统电容器之间的新型储能器件，具有功率密度高、充放电速度快、使用寿命长等优点，有着广阔的应用前景，如可用于便携式仪器设备、数据记忆存储系统、电动汽车电源及应急后备电源等。特别是在电动汽车上，超级电容器与电池联合能分别提供高功率和高能量，既减小了电源的体积又延长了电池的寿命。超级电容客车96三、其它清洁能源汽车3.燃气汽车

以可燃气体为燃料的汽车称为燃气汽车。目前常用的燃气汽车有压缩天然气汽车CNGV、液化天然气汽车LNGV、液化石油气汽车LPGV。它们分别以压缩天然气、液化天然气和液化石油气为燃料。也有与传统汽油、柴油配合使用的，称为双燃料汽车。其中，氢气汽车HICEV则是正在研发的最有前景的燃气汽车。压缩

天然气气体工程97三、其它清洁能源汽车（1）燃气类型1）压缩天然气汽车CNGV压缩天然气汽车CNG

压缩天然气汽车CNGV（CompressedNaturalGasVehicle）使用的燃料是压缩天然气，是天然气压缩到20MPa并以气态储存在容器中。其主要成分是甲烷（CH4），气体密度约0.8kg/m3，热值约38MJ/m3，燃点约450℃，无色、无味、无毒、无腐蚀性、易燃易爆、燃烧充分、不留炭黑和杂质，被誉为“绿色燃料”。98三、其它清洁能源汽车（1）燃气类型2）液化天然气汽车LNG液化天然气汽车加气

液化天然气汽车LNGV（LiquefiedNaturalGasVehicle）使用的燃料是液化的天然气，液化天然气是天然气的一种特殊存在状态，是将天然气净化后低温深冷到-162℃而形成的低温液体，主要成分为甲烷，液化天然气在生产过程中要进行脱水、脱烃、脱硫、脱二氧化碳等净化处理；成分与压缩天然气相同，其体积约为同量气态天然气体积的1/600，液体密度约450kg/m3。99三、其它清洁能源汽车（1）燃气类型

3）液化石油气LPG液化石油气LPG加气站

液化石油气(LiquefiedPetroleumGas,简称LPG)，LPG的主要组分是丙烷和丁烷，有少量的烯烃。LPG在适当的压力下以液态