燃料电池电动汽车概述和结构

燃料电池电动汽车概述任务8燃料电池电动汽车认知项目四燃料电池电动汽车结构任务9任务八燃料电池汽车概述教学内容：1.燃料电池的基本概念及特点2.燃料电池汽车发展概况3.燃料电池汽车的定义及特点4.燃料电池汽车的类型5.燃料电池汽车车型实例教学目标：1.能说出燃料电池的定义及与蓄电池的区别；2.能说出燃料电池分类；3.能说出燃料电池汽车的特点；4.能说出燃料电池汽车的类型；5.能说出燃料电池汽车的代表车型。引入同学们理解的燃料电池汽车应该是怎样的呢？它们是燃料电池汽车吗？氢气燃料汽车液化石油气燃料汽车氢燃料电池汽车燃料电池的基本概念及特点燃料电池的定义燃料汽车≠燃料电池汽车燃料电池是指：是直接将燃料的化学能转化为电能的发电装置。将燃料和空气分别送入燃料电池后，就可从其正极和负极输出电能燃料电池的基本概念及特点燃料电池的工作原理车用燃料电池大多采用质子交换膜燃料电池氢气和氧气分别从管道进入燃料电池；在燃料电池的正极供给氧化剂—空气，负极供给燃料—氢，氢原子在负极分解成带正电的氢离子H+和带负电的电子e-。燃料电池的基本概念及特点燃料电池的分类燃料电池分类按燃料电池的运行机理分按电解质分按燃料使用类型分类燃料电池的基本概念及特点燃料电池与蓄电池的区别燃料电池的基本概念及特点燃料电池与蓄电池的区别（1）燃料电池通过电化学反应转化为电能的活性物质不在其内部，而是从其外部输入。（2）燃料电池放电过程所消耗的活性物质无须通过充电来还原，只需要向电池内不断输入燃料及氧化剂，并将电化学反应产物及时排出即可持续提供电能。（3）燃料电池本体只决定电池的输出功率，而燃料电池能量的大小则取决于外部可输入的燃料和氧化剂。因此，然料电池的比能量可以很高，而续驶里程主要取决于燃料的储备容量。（4）燃料电池的内部结构和系统的控制比较复杂，尤其是放电控制不如普通化学电池方便。燃料电池的基本概念及特点燃料电池与原动机辅助动力单元的区别（1）燃料电池的燃料通过电化学反应直接转化为电能，没有燃烧转化为热能的过程，因而无燃料燃烧排放物，对环境污染很小。（2）燃料电池的氧化还原反应不在同一地点，而是在负极进行氧化反应，在正极进行还原反应；而发动机燃料燃烧所进行的氧化还原反应在同一地点，反应后释放热能。由于燃料电池的能量转换过程不受卡诺循环的限制，也无须通过机械能转换为电能，所以能量转换效率高。（3）燃料电池无热机的工作噪声，也无机械传动装置的工作噪声，因此，燃料电池本身的工作噪声很小。燃料电池汽车发展概况燃料电池汽车发展背景20世纪50年代开始20世纪90年代，全球环境署支持在中国进行燃料电池公共汽车示范2008年奥运会与2010年伤害世博会上使燃料电池汽车真正投入运营燃料电池汽车发展概况燃料电池汽车发展前景售价虽然仍比传统汽车高约10%，但由于无需交纳CO2排放税而在很大程度上得到补偿和平衡基础设施已比较完备“间接燃料”重整技术（即制氢技术和储氢技术）问题得到解决由于实施了CO2排放税而推动了燃料电池车的推广和使用进程私人需求呈跳跃式快速增长市场上新添置的大客车（公共汽车）100%是燃料电池车，车队（运输公司即公交公司）50%的车辆是燃料电池车燃料电池汽车的定义及特点燃料电池汽车的定义燃料电池汽车（FCV/FCEV）是电动汽车的一种，其电池能量直接来源于氢气和氧气的化学作用，中间不经过热能的转化燃料电池汽车的定义及特点燃料电池汽车的特点——优点1.零排放，绿色环保2.能量转换效率高，节约能源3.燃料多样化，优化了能源消耗结构4.续驶里程长，性能优于其他电池的电动汽车5.运行平稳、低噪声低燃料电池汽车的定义及特点燃料电池汽车的特点——缺点1.燃料电池汽车的制造成本和使用成本过高2.启动时间长，系统抗震能力还需提高3.经济且无污染地获取纯氢燃料还存在技术难点4.氢燃料电池汽车燃料的供应还有大量的技术问题有待解决5.加氢站等基础网络设施建设几乎为零燃料电池汽车的类型按有无蓄能装置分类燃料电池汽车纯燃料电池电动汽车混合型燃料电池电动汽车燃料电池汽车的类型按燃料电池与蓄电池的结构关系分类燃料电池汽车串联式燃料电池电动汽车并联式燃料电池电动汽车燃料电池汽车的类型根据燃料不同分类燃料电池汽车直接燃料电池电动汽车重整燃料电池电动汽车燃料电池汽车车型实例丰田Mirai丰田Mirai是一款氢燃料电池车，于2014年12月15日在日本正式上市。Mirai续航里程高达500公里燃料电池汽车车型实例丰田FCV-R丰田FCV-R，新车采用概念车型外观设计以及氢燃料作为动力，根据官方给出的数据，丰田FCV-R的续航里程可达500公里。燃料电池汽车车型实例现代ix35FCix35FCEV搭载了一套输出功率100kW的燃料电池系统，两个储氢罐，续航里程达594公里，最大功率134Ps（98kW），最大扭矩221Nm，最高时速160km/h，完全能够满足日常使用的需求。与普通燃油车型相比，ix35FCEV另一大优势是在零下20°的环境中依然能够正常点火行驶。燃料电池汽车车型实例现代ix35FCix35FCEV的氢燃料储存在位于车身后部的两个储氢罐当中，总量为5.63kg。氢的储存方法有高压气态储存、低温液态储存和固态储存3种目前大规模应用的方法是高压气态储存，所以储氢罐里装的是压缩氢气，而非液氢。为了减小氢气的体积，储氢罐内部的压强达到70MPa，相当于690个大气压也就是水下6900米处压强。燃料电池汽车车型实例本田Clarity这款车搭载了氢燃料电池动力系统，锂离子电池组安置在车厢地板下方。其所搭载的电机最大功率为177马力（130kW），燃料电池的功率为103kW。其加氢时间约为3分钟，JC08工况测试下的续航里程可以达到750km。燃料电池电动汽车概述任务8燃料电池电动汽车认知项目四燃料电池电动汽车结构任务9任务9燃料电池结构及原理教学内容：1.燃料电池汽车的结构类型；2.典型直接燃料电池汽车的构成；3.燃料电池汽车各个核心部件的作用；4.燃料电池汽车的工作方式。教学目标：1.能说出燃料电池汽车的结构类型；2.能说出典型直接燃料电池汽车的构成；3.能说出燃料电池汽车各个核心部件的作用；4.能说出燃料电池汽车的工作模式。燃料电池汽车结构及原理引入请同学们回顾之前所学，说说你所知道的燃料电池汽车部件名称？燃料电池汽车的结构类型只有一台电机驱动的燃料电池汽车燃料电池汽车的结构类型有两台电机驱动的燃料电池汽车燃料电池汽车的结构类型三台电机驱动的燃料电池汽车燃料电池汽车的结构类型四台电机驱动的燃料电池汽车四台电机驱动的燃料电池汽车轮毂电机安装形式轮毂电机燃料电池汽车的结构燃料电池电动汽车与普通燃油汽车相比，其外形和内部空间几乎没有什么区别，不同之处在于动力系统。燃料电池电动汽车动力系统的基本组成部分有燃料电池系统、电子控制系统、辅助蓄能装置及驱动电动机。燃料电池汽车的结构燃料电池系统燃料电池系统，核心是燃料电池电堆（燃料电池反应堆）。此外，还配备了氢气供给系统、氧气供给系统气体加湿系统、水循环及反应物生成处理系统等，用以确保燃料电池电堆正常工作。燃料电池汽车的结构燃料电池系统——氢气供给系统氢气供给系统的功能包括氢的储存、管理和回收。由于气态氢学要采用高压的方式储存轿车一般采用2～4个高压储氢气瓶，大客车上通常采用5～10个高压储氢气瓶来储存所需的氢气量燃料电池汽车的结构燃料电池系统——氢气供给系统氧气有纯氧和空气两种供给方式。当以纯氧的方式供给时，需要用氧气罐；当从空气中获得氧气时，需要用压缩机来提高压力，以确保供氧量，增加燃料电池反应的速度。空气供给系统除了需要有体积小、效率高的空气压缩机外，还需配备相应的空气阀、压力表、流量表及管路，并对空气进行加湿处理，以确保空气具有一定的湿度。燃料电池汽车的结构燃料电池系统——水循环系统在燃料电池反应过程中，会产生水和热量，需要通过水循环系统中的凝缩器加以冷凝并进行气水分离处理，部分水可用于反应气体的加湿。水循环系统还用于燃料电池的冷却，以使燃料电池保持在正常的工作温度。燃料电池汽车的结构辅助储能装置辅助蓄能装置可采用蓄电池、超级电容和飞轮电池中的一种，组成双电源的混合动力系统，或采用蓄电池+超级电容、蓄电池+飞轮电池的三电源系统燃料电池汽车的结构驱动电机驱动电动机用于将电源所提供的电能转换为电磁转矩，并通过传动装置驱动车辆行驶。与纯电动汽车和混合动力电动汽车一样，燃料电池电动汽车用驱动电动机也可采用直流有刷电动机、交流异步电动机、交流同步电动机、永磁无刷直流电动机和开关磁阻电动机等燃料电池汽车的结构电子控制系统燃料电池汽车的结构电子控制系统燃料电池汽车的结构燃料电池汽车的工作模式1.燃料电池模式2.混合动力模式3.蓄电池模式4.能量回收模式其他新能源汽车任务10其他新能源汽车认知项目五任务10其他新能源汽车教学内容：1.太阳能汽车2.气体燃料汽车3.生物燃料汽车4.氢燃料汽车教学目标：1.能说出太阳能电池的定义及种类；2.能说出气体燃料的种类及各自的特点；3.能说出生物燃料汽车的定义及种类；4.能说出乙醇燃料汽车的应用方式；5.能说出氢燃料汽车的定义及特点；6.能简单总结出氢燃料汽车与氢燃料电池汽车的区别。引入同学们能说出下列是哪种新能源汽车吗氢燃料汽车太阳能汽车乙醇燃料汽车太阳能汽车太阳能汽车的定义太阳能汽车：是指利用太阳能电池将太阳能转换为电能，并利用该电能作为能源驱动行驶的汽车。太阳能汽车太阳能汽车的发展——国外太阳能汽车的发展1978年——英国—13km/h1982年——墨西哥—40km/h1999年——巴西—100km/h2003年——荷兰—170km/h太阳能汽车太阳能汽车的发展——国内太阳能汽车的发展1984年——太阳号1996年——追日号2001年——思源号太阳能汽车太阳能汽车的类型——以太阳能电池作为动力源的太阳能汽车它没有内燃机，而是由电池板、储能器和电动机组成，利用贴在车体表面的光伏电池板，将太阳能直接转换成电能，再通过电能的消耗，驱动汽车行驶。太阳能汽车太阳能汽车的类型——太阳能电池作为辅助能源的太阳能汽车太阳能作为辅助动力，可减少汽车常规燃料的消耗，可用作汽车蓄电池的辅助充电能源以及用于驱动风扇和空调等系统太阳能汽车太阳能汽车的特点（1）汽车能量来自于太阳，物美价廉，取之不尽，用之不竭；（2）没有任何排放，零污染；（3）结构简单，没有复杂的内燃机、离合器、变速箱、传动轴、散热器、排气管等零部件；（4）缺点是依赖太阳，续驶里程较短。太阳能汽车太阳能汽车基本系统构造——电池1.太阳能电池是太阳能汽车的核心2.太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置3.太阳能电池光电效应光化学效应太阳能汽车太阳能汽车基本系统结构——其他系统1.驱动系统2.控制系统3.机械系统气体燃料汽车请同学们说说哪些气体是可以燃烧的？气体燃料汽车天然气汽车天然气汽车是指以天然气作为燃料的汽车。按照所使用天然气燃料状态的不同，天然气汽车可以分为压缩天然气汽车和液化天然气汽车。气体燃料汽车液化石油气汽车以液化石油气为主要燃料的汽车称为液化石油气汽车（LPGV）。液化石油气汽车和天然气汽车结构类似，也是增加了一套燃气供给系统。生物燃料汽车甲醇燃料汽车甲醇燃料汽车就是以甲醇作为主要燃料的汽车，也能以汽油/甲醇混合燃料作能源驱动的汽车。甲醇作为燃料在汽车上的应用主要有掺烧和纯甲醇替代两种。掺烧是指将甲醇以不同的比例（如M10、M15、M30等）掺入汽油中，作为发动机的燃料，一般称为甲醇汽油生物燃料汽车甲醇燃料的特点甲醇燃料与汽油相比，具有以下优点：1.辛烷值高，抗暴性好2.燃烧速度和火焰传播速度较快3.CO和HC排放降低4.汽化热比汽油高5.甲醇着火燃烧浓度界限比汽油范围宽生物燃料汽车甲醇燃料的特点缺点：1.腐蚀性2.溶胀性3.冷启动困难4.非常规排放物高5.甲醇和汽油的互溶性差生物燃料汽车乙醇燃料汽车乙醇燃料汽车是使用乙醇汽油作为主要动力燃料的汽车。车用乙醇汽油是在汽油中加入10%的变性乙醇，可使汽油辛烷值提高3%，氧含量增加3.5%，大大改善了汽油的使用性能，燃烧更彻底，是一种节能环保型燃料，美国、巴西已大量使用20多年生物燃料汽车乙醇燃料汽车乙醇汽车燃料的应用方式：（1）掺烧，指乙醇和汽油掺和使用。目前，掺烧占主要地位；（2）纯烧，即单独烧乙醇，属于试验阶段；（3）变性燃料乙醇，指乙醇脱水后，在加变性剂而生成的乙醇，也属于试验阶段；（4）灵活燃料，指燃料即可使用汽油，也可使用乙醇或甲醇与汽油比例混合的燃料，还可用氢气，并随时可以切换，如福特、丰田均在试验灵活燃料汽车。生物燃料汽车乙醇燃料的特点1.乙醇的热值比汽油低2.乙醇辛烷值远高于汽油3.乙醇的着火性差4.乙的沸点比汽油低，对发动机冷启动不利5.乙醇的气化潜热是汽油的三倍，高的气化潜热和低蒸汽压对发动机冷启动不利，但可提高充气效率6.乙醇的着火极限比汽油宽，能在较稀薄混合气状况下工作生物燃料汽车乙醇汽油的含义E10:10%乙醇+90%汽油E20:20%乙醇+80%汽油请同学们思考，E85表示？E85:85%乙醇+15%汽油生物燃料汽车乙醇燃料汽车厂家——通用汽车公司通用旗下的品牌：雪佛兰、凯迪拉克、别克、