燃料电池汽车关键技术-新能源汽车概论

1.燃料电池系统

燃料电池(图2-3-6)是燃料电池汽车发展的关键技术之一。燃料电池技术发展趋势可用耐久性、低温启动温度、净输出比功率和制造成本4个要素来评判。降低成本是燃料电池堆研究的目标。

2.车载储氢系统

储氢技术是氢能利用走向规模化应用的关键。目前,常见的车载储氢系统有高压储氢、低温储存液氢和金属氢化物储氢3种基本方案,其结构如图2-3-7所示。

图2-3-6

图2-3-7

3.车载蓄电系统

燃料电池和蓄电池一起为驱动电机提供能量,如图2-3-8所示。在汽车制动时,驱动电机变成发电机,蓄电池储存回馈的能量。

车载蓄电系统包括铅酸电池、镍氢蓄电池、锂离子电池等蓄电池及电化学超级电容器。

①铅酸电池的功率密度低,充电时间长,作为未来电动汽车动力系统的可能性小,如图2-3-9所示。

图2-3-8

图2-3-9

②镍氢蓄电池具有高比能、大功率、快速充放电、耐用性优异等特性,是目前混合动力汽车和电动汽车中应用最广的绿色动力蓄电系统,如图2-3-10所示。(www.xing528.com)

③锂离子电池具有比能量大、比功率高、自放电小、无记忆效应、循环特性好、可快速放电等优点,如图2-3-11所示。

图2-3-10

图2-3-11

④电化学超级电容器是一种新型储能装置,具有充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点。超级电容器用途广泛,如图2-3-12所示。

图2-3-12

4.驱动电机及其控制技术

驱动电机是燃料电池汽车的心脏,它正向着大功率、高转速、高效率和小型化方向发展。当前驱动电机主要有感应电动机和永磁无刷电动机,永磁无刷电动机具有较高的功率密度和效率、体积小、惯性低和响应快等优点,在电动汽车方面有着广阔的应用前景。

5.整车布置(图2-3-13)

燃料电池汽车在整车布置上存在以下关键问题:燃料电池发动机及电机的相关布置、动力电池组的车身布置、氢气瓶的安全布置、高压电安全系统的车身布置等问题。

图2-3-13

6.能源动力系统的能量管理策略

能量管理策略对燃料经济性影响很大,且受到动力系统参数和行驶工况的双重影响。完成能量管理策略的工况适应性开发后,其核心问题转变为功率分配优化,但必须考虑一些限制条件。