燃料电池汽车22154.ppt

1、燃料电池汽车，演讲者：阿南，主要研究内容，第一部分汽车工业的发展和一些新能源汽车的常识1。简要介绍汽车的产生和发展。为什么开发新能源汽车？新能源汽车研发的意义。什么是新能源汽车？5.新能源汽车的分类及其各自的特点。第二部分集中讨论燃料电池1。燃料电池的工作原理。生产氢气的方法。关闭技术4。关注燃料电池(主要是PEMFC) 5。燃料电池汽车发展中亟待解决的问题。国内外研究现状。汽车的发展前景、诞生和发展。1.1769年，瓦特和博尔顿合作发明了冷凝器。1774年11月，他们合作建造了一台真正的蒸汽机。汽轮机促进了机械工业乃至社会的发展，为汽轮机和内燃机的发展奠定了基础。1769年，法国人NJ Gu

2、niu制造了世界上第一辆蒸汽驱动的三轮汽车。这辆车名叫“Cabo欧莱雅”，长7.32米，高2.2米。车架上放着一个梨形的大锅炉，前轮直径为1.28米，后轮直径为1.50米。前进方向由前轮控制，每1215分钟需要停下来加热15分钟，行驶速度为3.53.9公里/小时。第二辆车建于1771年，但从未真正行驶过。它现在正在法国巴黎的国家艺术博物馆展出。虽然巨牛的这一发明失败了，但它是古代交通(由人、动物或船帆驱动)和现代交通(由动力机械驱动)之间的分水岭，具有划时代的意义。世界上第一辆蒸汽三轮车。1872年，德国工程师和发明家戴姆勒设计了一台四冲程发动机，因此他被称为现代汽车工业的先驱。戴姆勒设计的四

3、冲程发动机，3。世界上第一辆汽车是由德国人卡尔本茨(1844-1929)于1885年10月成功开发的，它一举奠定了汽车设计的基调，即使是今天的汽车也无法跳出这个框架。1886年1月29日，他向德国专利局申请汽车发明专利，同年11月2日被专利局正式批准并公布。因此，1886年1月29日被公认为世界汽车的诞生日，本茨的专利证书成为世界上第一个汽车专利证书。因此，本茨被称为“现代汽车之父”。本茨和他的汽车，现代汽车工业的发展：经过一百多年的发展，汽车工业也迎来了它蓬勃发展的几十年。到2014年，中国的汽车数量达到1.54亿辆，而同期世界汽车数量接近12亿辆。以通用福特戴姆勒克莱斯勒丰田大众本田日产标

4、致雪铁龙菲亚特宝马为主导的各种品牌汽车蓬勃发展。国产汽车中：比亚迪、吉利、奇瑞等。正在通过技术创新逐步缩小它们与世界发达国家的差距。我们为什么要发展新能源汽车发展新能源汽车是时代的潮流，也是当今世界的必然选择。1.近年来，曾经支撑着20世纪人类文明快速发展的石化能源经历了前所未有的危机，只是储量在不断减少。2.石化能源使用后产生的二氧化碳气体排放到大气中，人为地导致全球变暖、酸雨等环境问题，是造成空气污染的最大因素。3.冰川融化和海平面上升导致许多岛屿和低海拔地区被直接淹没。4.汽车尾气的排放严重危害人类健康，导致癌症和呼吸系统疾病的增加。尤其是儿童的健康受到影响。根据世界卫生组织进行的一项调

5、查，呼吸道疾病是世界上儿童死亡的首要原因。由汽油和柴油驱动的汽车无法逃脱罪责。为了减少对化石燃料的依赖，减少环境污染带来的一系列问题，人类必须寻找一种新的能源来代替以前的常规燃料，新能源汽车的研发已经成为一个新的转折点。新能源汽车的发展可能成为未来经济增长最重要的引擎，成为创造就业和财富能力最强的新经济支柱。它在汽车发展史上具有里程碑意义。什么是新能源汽车？新能源汽车是指以非常规汽车燃料为动力源(或使用常规汽车燃料和新型车载动力装置)，将先进技术融入汽车动力控制和驱动的技术原理、新技术和新结构的汽车。新能源汽车的分类：纯电动汽车、混合电动汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车、纯电动汽车和纯电动

6、汽车(BEV)是使用单个电池作为储能电源的汽车，其通过电池向电机提供电能以驱动电机运行，从而驱动汽车运行。优点：技术相对简单成熟，有电源的地方都可以充电。缺点：电池单位重量储存的能量太小，而且由于电动车电池价格昂贵，还没有形成经济规模，购买价格昂贵；至于使用成本，有些试验结果比汽车更贵，有些结果只有汽车的1/71/3，这主要取决于电池寿命和当地的石油和电力价格。混合动力电动汽车(HEV)是指其驱动系统由两个或多个可同时运行的单一驱动系统组成的车辆。根据车辆的实际行驶状态，车辆的驱动力由单个驱动系统单独提供或者由多个驱动系统一起提供。由于部件、布局和控制策略的不同，混合动力汽车有多种形式。优点：

7、1 .采用混合动力后，内燃机的最大功率可以根据平均所需功率来确定，而且发动机相对较小，因此它工作在低油耗、少污染的最佳工况下。因为内燃机可以连续工作，电池可以连续充电，所以它的行程和普通汽车一样。2.因为有了电池，下坡时回收动能非常方便。3.在熙熙攘攘的市区，内燃机可以关闭，由电池单独驱动，实现“零排放”。4.有了内燃机，就可以非常方便地解决纯电动汽车遇到的问题，如空调、供暖、除霜等。5.你可以用现有的加油站加油，不需要再投资了。6.它能使电池保持良好的工作状态，避免过充电和过放电，延长使用寿命，降低成本。7.由于有多个动力源，整车可以同时工作，整车动力性能优异。缺点：系统结构相对复杂；燃料电

8、池电动汽车和燃料电池电动汽车(FCEV)是由燃料电池中空气中的氢和氧在催化剂的作用下发生电化学反应而产生的电能驱动的汽车。燃料电池电动汽车本质上是一种纯电动汽车。主要区别在于动力电池的工作原理不同。一般来说，燃料电池通过电化学反应将化学能转化为电能，氢通常用作还原剂，氧用作电化学反应的氧化剂。因此，大多数最早开发的燃料电池电动汽车直接使用氢燃料，氢可以以液化氢、压缩氢或金属氢化物的形式储存。与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：1 .零排放或接近零排放。2.减少了漏油造成的水污染。3.温室气体的排放减少了。4.燃料电池转换效率高(约60%)，整车燃油经济性好。5.运行平稳，无噪音。缺点：燃

9、料电池成本高，使用成本(氢气)也高。氢发动机汽车是以氢发动机为动力源的汽车。一般发动机使用的燃料是柴油或汽油，氢发动机使用的燃料是气态氢。氢发动机汽车是真正的零排放汽车，它排放纯净的水，具有无污染、零排放和储量丰富的优点。优点：排放物为纯水，驾驶时不会产生任何污染物。缺点：氢燃料的成本太高，根据技术条件，氢燃料的储存和运输非常困难，因为氢分子非常小，容易通过储存装置的外壳逸出。此外，最致命的问题是提取氢气需要电解水或利用天然气，这也消耗了大量的能源。除非核能被用于开采，否则二氧化碳排放无法从根本上减少。燃料电池汽车和纯电动汽车有什么区别？燃料电池汽车也可以算作电动汽车，但是你可以在五分钟内给电

10、池加满燃料，而不是等几个小时才充满电。燃料电池汽车也是电动汽车，除了“电池”是氢氧混合燃料电池。与普通的化学电池相比，燃料电池可以补充燃料，通常是氢气。一些燃料电池可以使用甲烷和汽油作为燃料，但它们通常仅限于工业领域，如发电厂和叉车。关于燃料电池汽车，燃料电池汽车的工作原理是氢气作为燃料，在汽车携带的燃料电池中与大气中的氧气发生反应，产生电能驱动电机工作，电机驱动汽车中的机械传动结构，然后驱动汽车的前轴(或后轴)等移动机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。它的核心部件是燃料电池。通过氢和氧的化学作用，它不是燃烧，而是直接转化为电能。生产氢燃料的方式，燃料电池汽车的氢燃料可以通过几种方式获得。一些

11、车辆直接携带纯氢燃料，而其他车辆可能配备燃料重整器，其可以转化碳氢化合物(甲烷、汽油等)。)燃料转化成富氢气体。单个燃料电池必须组合成一个燃料电池组，以获得必要的功率并满足车辆使用的要求。储氢罐一般放置在底盘的中部或后座下方的空间(传统内燃机车的油箱位置)，储氢罐分散放置。燃料电池汽车的关键能源和动力技术包括电池技术、发动机技术和控制器技术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车的独特技术，这三项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。电机技术，电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。四种电机被广泛使用：DC无刷，永磁无刷，交流感应和开关磁阻。无刷DC电机：与交流电机相比

12、，它具有结构简单、技术成熟、电磁转矩控制性能优异等特点，因此直到20世纪80年代中期，它仍是国内外电动汽车用电机的主要研究对象。然而，由于DC电机价格高、体积大、质量大，其在电动汽车中的应用受到限制。永磁无刷电机：可分为方波驱动的无刷直流电机和正弦波驱动的PMSM电机。两者功率密度高，控制方式与感应电机基本相同。其主要优点是其效率比交流感应电机高6个百分点，因此在电动汽车中得到了广泛的应用，是目前电动汽车电机的研发热点。这种电机能量密度高、效率高、体积小、惯性小、响应快，非常适合电动汽车的驱动系统，具有良好的应用前景。然而，价格相对较高，并且永磁材料通常仅在12c=0I以下耐热。目前，这种电机

13、主要用于日本开发的电动汽车。交流感应电机也是早期用于驱动电动汽车的电机。其调速技术成熟，具有结构简单、体积小、质量小、成本低、运行可靠、转矩脉动小、噪音低、限速高和无位置传感器等优点。然而，由于其速度控制范围小和不令人满意的转矩特性，它不适用于频繁起动和频繁加速和减速的电动车辆。这种电机广泛应用于欧美开发的电动汽车中。开关磁阻电机具有简单、可靠、速度和转矩范围宽、效率高、控制灵活、四象限运行等优点然而，实际应用表明，开关磁阻电机存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，限制了其应用。这四种电机各有优缺点，但对于电动汽车来说，由于电能是由各种电池提供的，既昂贵又昂贵，所以合理的选择是使用相对

14、效率最高的永磁无刷电机，这种电机已经广泛应用于功率小于100千瓦的现代电动汽车中。控制器技术的变速和变向是通过电机调速装置来实现的，其原理是通过控制电机的电压和电流来控制电机的驱动转矩和旋转方向。目前，晶闸管斩波调速广泛应用于电动汽车中，它通过均匀改变电机端电压和控制电机电流来实现无级调速。随着电力电子技术的不断发展，它逐渐被其他巨型晶体管(如GTO、MOSFET、BTR和IGBT)斩波调速装置所取代。从技术发展的角度来看，随着新型驱动电机的应用，电动汽车的速度控制将向DC变频技术的应用转变将成为必然趋势。在驱动电机旋转方向改变的控制中，DC电机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向来实现电机的旋

15、转方向改变，使得控制电路复杂，降低了可靠性。采用交流异步电机驱动时，电机转向的改变只需要改变磁场三相电流的相序，这样可以简化控制电路。此外，采用交流电机及其变频调速技术，使得电动汽车制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。自21世纪以来，几乎所有由感应电机驱动的电动汽车都采用了矢量控制和直接转矩控制。矢量控制也有最大效率控制和无速度传感器矢量控制。前者是使励磁电流随电机参数和负载情况而变化，从而使损耗最小化，电机效率最大化；后者利用电机电压、电流和电机参数来估计速度，无需速度传感器，从而简化了系统，降低了成本，提高了可靠性。直接转矩控制克服了矢量控制中的解耦问题，将转子磁链定向转化为定子磁

16、链定向。通过控制定子磁链的幅值和矢量与转子磁链的夹角，达到转矩控制的目的。直接转矩由于其直接控制方式、结构简单、控制性能优良和动态响应快等优点，非常适合于电动汽车的控制。随着电机和驱动系统的发展，控制系统趋向智能化和数字化。非线性智能控制技术，如变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家系统、遗传算法等。将单独或组合应用于电动车辆的电机控制系统。它们的应用将使系统结构简单、响应速度快、抗干扰能力强、参数变化鲁棒性强，从而大大提高整个系统的综合性能。电池技术、电池性能指标：电池是电动汽车的动力源，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量、能量密度、比功率、循

17、环寿命和成本。要使电动汽车与燃油汽车竞争，关键是开发高比能量、高比功率、长寿命的高效电池。比能(e):(单位质量或体积所含能量)能量密度(Ed):(单位体积所含能量)比功率(P):(发动机最大净功率/汽车总质量)，电池的发展历史，第一代是铅酸电池，目前主要是阀控式铅酸蓄电池(VRLA)，由于其比能，第二代是碱性电池，主要包括镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂离子电池和锂聚合物电池。它们的比能量和比功率高于铅酸电池，从而大大提高了电致发光的功率性能和驱动范围第三代主要是燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能，具有高能量转换效率、高比能和高比功率，并且可以控制反应过程，能量转换过程可以连续进行，是一种理想的汽车电池。一些关键技术尚未被突破。燃料电池大致可