新能源汽车概论 教案 3.1-3 三、燃料电池电动汽车技术.doc
科目
新能源汽车概论
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课时
2课时
授课时间
教学方法
讲授法
章节
名称
3.1燃料电池电动汽车三、燃料电池电动汽车技术
教学
目标
能够描述燃料电池电动汽车的分类。
能够阐述燃料电池电动汽车的基本结构。
能够阐述燃料电池电动汽车各部件的作用。
教学重点
和难点
重点
燃料电池电动汽车的分类。
难点
燃料电池电动汽车的基本结构。
教学流程
教学过程
备注
新课引入
“你们认为燃料电池电动汽车与传统的内燃机汽车有什么不同？”“燃料电池电动汽车是如何工作的？”
教学内容
教学内容
教学内容
1.燃料电池电动汽车的类型
（1）按有无蓄能装置分类根据燃料电池电动汽车是否配备蓄能装置，可将燃料电池电动汽车分为纯燃料电池电动汽车和混合型燃料电池电动汽车两大类。
1）纯燃料电池电动汽车的燃料电池是作为电动汽车的唯一电能来源。该类型的燃料电池电动汽车要求燃料电池的功率要大，而且因为没有汽车制动回收能量功能，所以这种纯燃料电池电动汽车目前应用较少。
2）混合型燃料电池电动汽车的结构上除了燃料电池以外，还同时加装了蓄能装置（动力电池）。依靠蓄能装置可协助供电的能力，从而可以减小燃料电池的功率，并且蓄能装置的存在还可以使用汽车制动时能量功能。显著提高了燃料电池电动汽车的能量利用率。这种燃料电池电动汽车应用比较多，
（2）按“多电源”的配置不同分类分为纯燃料电池驱动的车辆、由燃料电池和辅助电池(FC+B)驱动的FCEV、燃料电池和超级电容器联合驱动(FC+C)的FCEV、由燃料电池、辅助电池和超级电容器驱动的FCEV。
1）纯燃料电池驱动的车辆(FCEV)的电源只有燃料电池一个，车辆的所有用电负荷都由燃料电池独自承担。燃料电池系统会将氢气和氧气反应后产生的电能输送给驱动电机，驱动电机再将得到的电能转换为机械能对外输出给传动系统。
2）由燃料电池和辅助电池(FC+B)驱动的FCEV这种结构的动力系统下，燃料电池系统和辅助类的电池共同为驱动电动机提供能量，再由驱动电动机将电能转换为机械能输出给传动系统。
3）燃料电池和超级电容器联合驱动(FC+C)的FCEV这种结构是将辅助电池由超级电容器来进行代替。与辅助电池相比，超级电容器具有更高的充放电效率、更少的能量损耗、更高的功率密度和更长的循环寿命，但其能量密度较小。随着超级电容器技术的不断进步，这种结构将成为一个新的重要的研究方向。
图3-14燃料电池与超级电容共同驱动车辆动力系统结构4）由燃料电池、辅助电池和超级电容器驱动的FCEV这种结构不仅为燃料电池提供动力，也为辅助电池和超级电容提供动力，驱动电机工作。
图3-14燃料电池与超级电容共同驱动车辆动力系统结构
（3）按燃料电池与蓄电池的结构关系分类根据混合型燃料电池电动汽车中燃料电池和蓄电池的电路结构，可将混合型燃料电池电动汽车分为串联式和并联式两种
1）串联式燃料电池电动汽车的燃料电池作为车载发电装置，利用DC/DC转换器进行电压变换后对动力电池进行充电，再由动力电池向电动机提供驱动车辆的电力。
串联式燃料电池电动汽车的优点是可以用功率相对较小的燃料电池，但要增大动力电池额定容量及功率，并且燃料电池发出的电能需要经过电化学转换过程，过程中具有一定能量转换损失。目前，串联式燃料电池电动汽车较为少见。
2）并联式燃料电池电动汽车采用燃料电池和动力电池共同向电动机提供动力。根据燃料电池与动力电池能量大小的不同，又可以分为大燃料电池型和小燃料电池型两种电动汽车。大燃料电池的电动汽车电力来源主要依靠燃料电池，动力电池的容量就较小，一般会在电动汽车刚起步时、加速时、爬坡等需要大功率的行驶工况下才协助工作，并且还能在车辆减速与制动时进行能量回收。而小燃料电池电动汽车则需要使用较大容量的动力电池，由动力电池提供大部分的电力，而燃料电池只负责协助供电，跟大燃料电池相反。
并联式燃料电池电动汽车是目前电动汽车上应用较多的形式。
（4）按提供的燃料不同分类按燃料电池所提供的燃料不同，燃料电池电动汽车又可以分为直接燃料电池电动汽车和重整燃料电池电动汽车两种。
1）直接燃料电池电动汽车的电池燃料主要是纯氢，也可以用甲醇等燃料代替。直接燃料电池电动汽车的结构简单、质量轻、能量效率高、成本低。但是其对储氢装置的技术要求比较高。
2）重整燃料电池电动汽车的燃料主要有汽油、天然气、甲醇、甲烷、液化石油气等。重整燃料电池电动汽车的结构要比直接燃料电池电动汽车要复杂得多。比如，汽油重整燃料电池电动汽车需要对汽油进行1000℃左右的加热以分解出氢气。而且无论采用的是什么燃料，重整燃料电池电动汽车都需安装重整装置才能将其转化为燃料电池所需要用的氢。
目前的燃料电池电动汽车采用重整技术的相对较少，大都以纯氢为车载氢源。
2.燃