汽車拖拉機(jī)學(xué)-第十章第二課

1、汽車拖拉機(jī)學(xué)講授內(nèi)容講授內(nèi)容：第：第2 2課課 蓄電池與蓄電池與燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車 （第十章（第十章 電動汽車技術(shù)）電動汽車技術(shù)）主主 講講 人人：鄧曉亭：鄧曉亭 講師講師汽車拖拉機(jī)學(xué)課件1第十章第十章 電動汽車技術(shù)電動汽車技術(shù)第第1 1課課 混合動力電動汽車混合動力電動汽車第第2 2課課 蓄電池與燃料電池電蓄電池與燃料電池電動汽車動汽車本章內(nèi)容安排汽車拖拉機(jī)學(xué)課件2本節(jié)課的主要內(nèi)容第十章 電動汽車技術(shù)第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車一、蓄電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)類型一、蓄電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)類型 二、動力蓄電池的類型及工作原理二、動力蓄電池的類型及工作原理三、驅(qū)動電機(jī)和輔助系統(tǒng)三、

2、驅(qū)動電機(jī)和輔助系統(tǒng)四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)五、燃料電池電動汽車的基本構(gòu)造五、燃料電池電動汽車的基本構(gòu)造汽車拖拉機(jī)學(xué)課件3控制信號連接控制信號連接 電器連接電器連接機(jī)械連接機(jī)械連接電動汽車工作原理電動汽車工作原理 與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電與內(nèi)燃機(jī)汽車相比，電動汽車最大不同點(diǎn)在于動力源、動汽車最大不同點(diǎn)在于動力源、電力驅(qū)動及輔助系統(tǒng)。電力驅(qū)動及輔助系統(tǒng)。 動力源主要是電源及其控動力源主要是電源及其控制裝置；電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由制裝置；電力驅(qū)動系統(tǒng)主要由電動機(jī)、調(diào)速控制裝置、功率電動機(jī)、調(diào)速控制裝置、功率轉(zhuǎn)換器、機(jī)械傳動裝置組成；轉(zhuǎn)換器、機(jī)械傳動裝置組成；輔助系

3、統(tǒng)具有溫度控制、能量輔助系統(tǒng)具有溫度控制、能量管理和充電、輔助動力供給等管理和充電、輔助動力供給等功能。功能。第十章 電動汽車技術(shù)一、蓄電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)類型 1、蓄電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)、蓄電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件4第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車M-M-電動機(jī)電動機(jī) C-C-離合器離合器 D-D-差速器差速器 FG-FG-固定速比固定速比減速器減速器 GB-GB-變速器變速器 蓄電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)形式蓄電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)形式 2、蓄電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)、蓄電池電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)第十章 電動汽車技術(shù)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件5第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車一、蓄電池電動汽車

4、驅(qū)動系統(tǒng)類型 蓄電池電動汽車對動力蓄電池的基本要求：蓄電池電動汽車對動力蓄電池的基本要求：（1）比能量高）比能量高 比能量是指單位蓄電池重量所能提供的電能，是保證電比能量是指單位蓄電池重量所能提供的電能，是保證電動汽車能夠達(dá)到基本合理的行駛里程的重要性能，動汽車能夠達(dá)到基本合理的行駛里程的重要性能，2h放電率時(shí)電池的比放電率時(shí)電池的比能量至少不低于能量至少不低于44Wh/kg。（2）充電技術(shù)成熟、時(shí)間短）充電技術(shù)成熟、時(shí)間短 電池應(yīng)對充電技術(shù)沒有特殊要求，并且能夠電池應(yīng)對充電技術(shù)沒有特殊要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)感應(yīng)充電。在充電時(shí)間上能夠?qū)崿F(xiàn)快速充電，電池的正常充電時(shí)間應(yīng)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)充電。在充電時(shí)間上能夠

5、實(shí)現(xiàn)快速充電，電池的正常充電時(shí)間應(yīng)小于小于6h，電池快速充電達(dá)到額定容量，電池快速充電達(dá)到額定容量50的時(shí)間應(yīng)為的時(shí)間應(yīng)為20min以下。以下。（3 3）連續(xù)放電率高、自放電率低）連續(xù)放電率高、自放電率低 電池能夠適應(yīng)快速放電的要求，連續(xù)電池能夠適應(yīng)快速放電的要求，連續(xù)1h1h放電率可以達(dá)到額定容量的放電率可以達(dá)到額定容量的7070左右。自放電率要低，電池能夠長期存放。左右。自放電率要低，電池能夠長期存放。 第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理1、電源、電源汽車拖拉機(jī)學(xué)課件6第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車（4 4）適應(yīng)車輛運(yùn)行環(huán)境）適應(yīng)車輛運(yùn)行環(huán)境 電池能夠在常溫條件下正常穩(wěn)定

6、地工作，不受環(huán)電池能夠在常溫條件下正常穩(wěn)定地工作，不受環(huán)境溫度的影響，不需要特殊的加熱、保溫系統(tǒng)，能夠適應(yīng)電動汽車行駛時(shí)的境溫度的影響，不需要特殊的加熱、保溫系統(tǒng)，能夠適應(yīng)電動汽車行駛時(shí)的振動。振動。（5 5）安全可靠）安全可靠 電池應(yīng)干燥、潔凈，電解質(zhì)不會滲漏，不會引起自燃或電池應(yīng)干燥、潔凈，電解質(zhì)不會滲漏，不會引起自燃或燃燒。在發(fā)生碰撞等事故時(shí)，不會對乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理燃燒。在發(fā)生碰撞等事故時(shí)，不會對乘員造成傷害。廢電池能夠回收處理和再生利用，電池中有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可以采用機(jī)械和再生利用，電池中有害重金屬能夠集中回收處理。電池組可以采用機(jī)械裝置進(jìn)行整體快速更

7、換，線路連接方便。裝置進(jìn)行整體快速更換，線路連接方便。（6 6）長壽命、免維護(hù)）長壽命、免維護(hù) 電池的循環(huán)壽命不低于電池的循環(huán)壽命不低于10001000次，在使用壽命限定期次，在使用壽命限定期間內(nèi)，不需要進(jìn)行維護(hù)和修理。間內(nèi)，不需要進(jìn)行維護(hù)和修理。第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理1、電源、電源汽車拖拉機(jī)學(xué)課件7第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 USABC蓄電池的性能目標(biāo)蓄電池的性能目標(biāo)性能指標(biāo)性能指標(biāo)中期中期長期長期比能量（比能量（C/3放電率）放電率）/（Whkg-1）能量密度（能量密度（C/3放電率）放電率）/（WhL1）比功率（比功率（80% DOD/30s）/（Wkg

8、-1）功率密度功率密度/（WL-1）使用壽命（年）使用壽命（年）循環(huán)壽命（循環(huán)壽命（80% DOD）/次次價(jià)格（價(jià)格（US$kW-1h-1）工作溫度工作溫度/充電時(shí)間充電時(shí)間/h快速充電時(shí)間（快速充電時(shí)間（40%80 SOC）/h80（期望達(dá)到（期望達(dá)到100）135150（期望達(dá)到（期望達(dá)到200）2505600150-306560.25200300400600101 000100-408536輔助目標(biāo)輔助目標(biāo)效率（效率（C/3放電，放電，6h充電）充電）/%自放電自放電/%維護(hù)維護(hù)誤用電阻誤用電阻熱損耗（高溫電池）熱損耗（高溫電池）/（W/kW-1h-1）7515（48h）免維護(hù)免維護(hù)允許

9、允許3.28015（月）（月）免維護(hù)免維護(hù)允許允許3.2注：注：DOD放電深度；放電深度；SOC+荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理汽車拖拉機(jī)學(xué)課件8第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 蓄電池的基本組成為電池單體，多個(gè)電池單體串聯(lián)組成蓄蓄電池的基本組成為電池單體，多個(gè)電池單體串聯(lián)組成蓄電池。電池正極和負(fù)極都浸在電解液中。放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化電池。電池正極和負(fù)極都浸在電解液中。放電時(shí)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)向外電路釋放電子，正極發(fā)生還原反應(yīng)，從外電路得到電子。反應(yīng)向外電路釋放電子，正極發(fā)生還原反應(yīng)，從外電路得到電子。充電時(shí)，過程正好相反，負(fù)極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極失去

10、充電時(shí)，過程正好相反，負(fù)極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。電子發(fā)生氧化反應(yīng)。 可用于電動汽車的蓄電池有鉛酸電池、鎳基電池、金屬空可用于電動汽車的蓄電池有鉛酸電池、鎳基電池、金屬空氣電池、氣電池、Na-電池、常溫鋰電池、飛輪電池、超級電容等。電池、常溫鋰電池、飛輪電池、超級電容等。第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理2、動力蓄電池的基本性能、動力蓄電池的基本性能汽車拖拉機(jī)學(xué)課件9第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 特點(diǎn)：特點(diǎn)：技術(shù)成熟、價(jià)格低廉、良好的大電流輸出性能、良好的高低溫性技術(shù)成熟、價(jià)格低廉、良好的大電流輸出性能、良好的高低溫性能、高能量效率（能、高能量效率（

11、7580）以及多種多樣的型號和尺寸等優(yōu)點(diǎn)。）以及多種多樣的型號和尺寸等優(yōu)點(diǎn)。 單體額定電壓單體額定電壓2 V，比能量，比能量 35 Wh/kg，能量密度，能量密度70 Wh/L，比功率，比功率200W/kg。采用金屬鉛作負(fù)電極，二氧化鉛作正電極，硫酸作電解液，電化。采用金屬鉛作負(fù)電極，二氧化鉛作正電極，硫酸作電解液，電化學(xué)反應(yīng)式為：學(xué)反應(yīng)式為： 22442222PbPbOH SOPbSOH O 鉛酸電池的開路電壓僅與硫酸濃度有關(guān)，而與電池中的鉛、二氧化鉛以鉛酸電池的開路電壓僅與硫酸濃度有關(guān)，而與電池中的鉛、二氧化鉛以及硫酸鉛的量無關(guān)。電池單體電壓及硫酸鉛的量無關(guān)。電池單體電壓E0為：為：0(0

12、.84)EV式中：式中： 為硫酸濃度（為硫酸濃度（kg/L）第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （1）鉛酸電池）鉛酸電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件10第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 在蓄電池充放電過程中電壓不為常數(shù)，電池開路電壓也受環(huán)境溫度的在蓄電池充放電過程中電壓不為常數(shù)，電池開路電壓也受環(huán)境溫度的影響。以中等放電率放電時(shí)截止電壓取影響。以中等放電率放電時(shí)截止電壓取1.75 V，以極高放電率放電時(shí)截止，以極高放電率放電時(shí)截止電壓可取電壓可取 1.0 V。充電時(shí)，充電電流應(yīng)作適當(dāng)?shù)目刂埔跃S持電池充電電壓。充電時(shí)，充電電流應(yīng)作適當(dāng)?shù)目刂埔跃S持

13、電池充電電壓低于冒氣電壓（約為低于冒氣電壓（約為2.4V），否則，就會出現(xiàn)過充電反應(yīng)，電解水生成氫），否則，就會出現(xiàn)過充電反應(yīng)，電解水生成氫氣和氧氣，使電解液失去水分。氣和氧氣，使電解液失去水分。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：鉛酸電池的比能量和能量密度都比較低、自放電率較高、循環(huán)鉛酸電池的比能量和能量密度都比較低、自放電率較高、循環(huán)壽命短、酸蝕電極而不便于長期儲存等。壽命短、酸蝕電極而不便于長期儲存等。 綜合各項(xiàng)指標(biāo)，鉛酸電池是目前電動汽車最具吸引力的能量源選擇方案。綜合各項(xiàng)指標(biāo)，鉛酸電池是目前電動汽車最具吸引力的能量源選擇方案。 第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動

14、力蓄電池的工作原理 （1）鉛酸電池）鉛酸電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件11第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車鎳基電池有鎳基電池有 Ni-Cd、Ni-Zn、Ni-MH等。等。 Ni-MH電池于電池于1992年投年投放市場，被認(rèn)為是滿足電動放市場，被認(rèn)為是滿足電動汽車使用近期目標(biāo)的較理想汽車使用近期目標(biāo)的較理想能量源。能量源。 Ni-MH電池使用了氫，電池使用了氫，氫吸附于金屬氫化物中并作氫吸附于金屬氫化物中并作為負(fù)極活性物質(zhì)。在鎳基電為負(fù)極活性物質(zhì)。在鎳基電池中具有較高的比能量以及池中具有較高的比能量以及無毒性、無致癌物質(zhì)等特點(diǎn)。無毒性、無致癌物質(zhì)等特點(diǎn)。 Ni-MH電池充放電原理圖電池充放電原理圖第十章

15、電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （2）鎳基電池）鎳基電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件12第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 Ni-MH電池單體額定電壓電池單體額定電壓1.2 V、比能量、比能量65Wh/kg、能量密度、能量密度 150 Wh/L、比功率比功率200 W/kg。電極活性物質(zhì)為負(fù)極的金屬氫化物和正極的。電極活性物質(zhì)為負(fù)極的金屬氫化物和正極的NiOOH，金，金屬氫化物能夠在電池充放電時(shí)釋放和吸收氫氣，堿性氫氧化鉀溶液是電解液屬氫化物能夠在電池充放電時(shí)釋放和吸收氫氣，堿性氫氧化鉀溶液是電解液的主要成分，電化學(xué)反應(yīng)方程式為：的主要成分，電化學(xué)反

16、應(yīng)方程式為：2)(OHNiMNiOOHMH 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高于其他任何鎳基電池的比能量和能量密度、優(yōu)良的環(huán)保特高于其他任何鎳基電池的比能量和能量密度、優(yōu)良的環(huán)保特性（無鎘）、平坦的放電曲線和快速充電性能等。性（無鎘）、平坦的放電曲線和快速充電性能等。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：初始成本高，而且還有記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等問題。初始成本高，而且還有記憶效應(yīng)和充電發(fā)熱等問題。第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （2）鎳基電池）鎳基電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件13第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 金屬空氣電池采用金屬負(fù)電極和空氣正電極，具有電力充電和機(jī)械充金屬空氣電

17、池采用金屬負(fù)電極和空氣正電極，具有電力充電和機(jī)械充電兩種可選方案。電兩種可選方案。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：高比能量和能量密度（高比能量和能量密度（Al 空氣電池高達(dá)空氣電池高達(dá)600Wh/kg和和400 Wh/L）、低價(jià)格（采用了常用金屬材料和空氣）、良好的環(huán)保設(shè)計(jì)、平坦）、低價(jià)格（采用了常用金屬材料和空氣）、良好的環(huán)保設(shè)計(jì)、平坦的放電曲線以及與負(fù)載和工作溫度無關(guān)的容量特性。的放電曲線以及與負(fù)載和工作溫度無關(guān)的容量特性。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比功率低、工作溫度范圍有限、空氣中的二氧化碳溶于水生成比功率低、工作溫度范圍有限、空氣中的二氧化碳溶于水生成碳酸中和堿性電解液并釋放氫氣等。碳酸中和堿性電解液并釋放氫氣等。

18、 第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （3）金屬空氣電池）金屬空氣電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件14第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車Zn空氣電池空氣電池 電力充電方式的電力充電方式的Zn空氣電池空氣電池額定工作電壓為額定工作電壓為1.2V、比能量為、比能量為 180Wh/kg、能量密度為能量密度為160Wh/L、比功率為、比功率為 95W/kg。負(fù)電極為金屬鋅粒，正電極為空。負(fù)電極為金屬鋅粒，正電極為空氣中的氧氣，電解液為氫氧化鉀溶液，電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為：氣中的氧氣，電解液為氫氧化鉀溶液，電池的化學(xué)反應(yīng)方程式為： ZnOOZn222 放電

19、時(shí)，鋅粒被氧化生成鋅酸鹽溶于電解液中并形成氧化鋅，充電時(shí)，放電時(shí)，鋅粒被氧化生成鋅酸鹽溶于電解液中并形成氧化鋅，充電時(shí)，反應(yīng)過程正好相反。但是在充、放電過程中，鋅電極的形狀會變化。反應(yīng)過程正好相反。但是在充、放電過程中，鋅電極的形狀會變化。 機(jī)械充電式的機(jī)械充電式的Zn空氣電池空氣電池避免了使用雙極空氣電極和鋅電極在充放電避免了使用雙極空氣電極和鋅電極在充放電循環(huán)中出現(xiàn)的形狀改變問題，其具有相對較高的比能量（循環(huán)中出現(xiàn)的形狀改變問題，其具有相對較高的比能量（230 Wh/kg）和比）和比功率（功率（105W/kg）。）。第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理

20、、動力蓄電池的工作原理 （3）金屬空氣電池）金屬空氣電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件15第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 Al空氣電池的額定電壓為空氣電池的額定電壓為1.4V，電解液可以是鹽溶液或氫氧化鉀溶，電解液可以是鹽溶液或氫氧化鉀溶液。機(jī)械充電式液。機(jī)械充電式Al空氣電池的放電反應(yīng)方程式為：空氣電池的放電反應(yīng)方程式為：缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：比功率極低，很少單獨(dú)用作電動汽車的能量源。比功率極低，很少單獨(dú)用作電動汽車的能量源。 為利用為利用Al空氣電池高的比能量和能量密度，在電動汽車上通常與其他空氣電池高的比能量和能量密度，在電動汽車上通常與其他類型的充電電池組合作為動力源，用于延長車輛續(xù)駛里程。類型的充電電池組

21、合作為動力源，用于延長車輛續(xù)駛里程。322)(4634OHAlOHOAl優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：比能量和能量密度均很高。比能量和能量密度均很高。Al空氣電池空氣電池第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （3）金屬空氣電池）金屬空氣電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件16第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 Na-電池技術(shù)包括基于電池技術(shù)包括基于Na/S和和Na/NiCl2化合物的兩種設(shè)計(jì)化合物的兩種設(shè)計(jì)。 Na/S電池電池的工作溫度范圍的工作溫度范圍300350，單體電池的額定電壓，單體電池的額定電壓2.0V，比，比能量能量 170 Wh/kg，能量密度，能量密度

22、250Wh/L，比功率，比功率 390W/kg。活性物質(zhì)為熔?；钚晕镔|(zhì)為熔鑄鈉負(fù)電極和熔鑄鈉多硫化合物正電極。陶瓷鑄鈉負(fù)電極和熔鑄鈉多硫化合物正電極。陶瓷-Al2O3電解液作為離子傳電解液作為離子傳導(dǎo)媒介和熔鑄電極的隔離物，避免了電池的自放電。該電池的電化學(xué)反導(dǎo)媒介和熔鑄電極的隔離物，避免了電池的自放電。該電池的電化學(xué)反應(yīng)方程式為：應(yīng)方程式為：xSNaxSNa22 放電時(shí)，放電時(shí)，Na原子被氧化生成鈉離子，鈉離子通過電解液的傳遞與硫原子被氧化生成鈉離子，鈉離子通過電解液的傳遞與硫結(jié)合生成五硫化鈉化合物。五硫化鈉化合物又逐漸形成多硫化鈉化合物結(jié)合生成五硫化鈉化合物。五硫化鈉化合物又逐漸形成多硫化

23、鈉化合物（Na2Sx，其中，其中x=52.7），充電過程正好相反。），充電過程正好相反。 Na/S電池電池第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （4）Na-電池電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件17第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 在在Na/NiCl2電池中，活性物質(zhì)為熔鑄電池中，活性物質(zhì)為熔鑄Na負(fù)電極和固體鎳氯化物正電極。負(fù)電極和固體鎳氯化物正電極。其電解液除了其電解液除了陶瓷陶瓷-Al2O3外，還有一種貯于正電極室中的輔助電解液外，還有一種貯于正電極室中的輔助電解液-鈉鋁鈉鋁氯化物。相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)方程式為：氯化物。相應(yīng)的電化學(xué)反應(yīng)方程式為：

24、 放電時(shí)，固態(tài)鎳氯化物轉(zhuǎn)化為鎳金屬和氯化鈉晶體。放電時(shí)，固態(tài)鎳氯化物轉(zhuǎn)化為鎳金屬和氯化鈉晶體。NaClNiNiClNa222 Na/NiCl2電池工作溫度電池工作溫度250350，電池單體的額定電壓，電池單體的額定電壓2.5V。比能量可。比能量可達(dá)到達(dá)到86 Wh/kg、能量密度為、能量密度為149 Wh/L、比功率為、比功率為150 W/kg。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：比比Na/S電池具有更高的開路電壓、更寬的工作溫度范圍、更高的電池具有更高的開路電壓、更寬的工作溫度范圍、更高的化學(xué)反應(yīng)物安全性、更加可靠的失效模式、更好的耐凍結(jié)化學(xué)反應(yīng)物安全性、更加可靠的失效模式、更好的耐凍結(jié)解凍能力。解凍能力。缺點(diǎn)：

25、缺點(diǎn)：成本高、比功率低。成本高、比功率低。Na/NiCl2電池電池第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理3、動力蓄電池的工作原理、動力蓄電池的工作原理 （4）Na-電池電池汽車拖拉機(jī)學(xué)課件18第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 放電時(shí)，在負(fù)電極生成的鋰離子通過電解液放電時(shí)，在負(fù)電極生成的鋰離子通過電解液SPE嵌入正極晶狀結(jié)構(gòu)中。嵌入正極晶狀結(jié)構(gòu)中。 使用金屬鋰和過渡金屬氧化物（使用金屬鋰和過渡金屬氧化物（MyOz）分別作電池的負(fù)極和正極。）分別作電池的負(fù)極和正極。MyOz為層狀結(jié)構(gòu)，通過鋰離子的嵌入和脫嵌產(chǎn)生放電和充電，電解液為固為層狀結(jié)構(gòu)，通過鋰離子的嵌入和脫嵌產(chǎn)生放電和充電，電解

26、液為固態(tài)的薄層電解液（態(tài)的薄層電解液（SPE），提高了設(shè)計(jì)的安全性和靈活性。通常的電化學(xué)反），提高了設(shè)計(jì)的安全性和靈活性。通常的電化學(xué)反應(yīng)方程式如下：應(yīng)方程式如下：zyxzyOMLiOMxLi 在在Li聚合物電池中，聚合物電池中，Li/SPE/V6O13電池是最具吸引力的一種。其工作電池是最具吸引力的一種。其工作額定電壓額定電壓3 V、比能量、比能量 155 Wh/kg、能量密度、能量密度220 Wh/L、比功率、比功率 315 W/kg。同時(shí)具有自放電率低（同時(shí)具有自放電率低（200注：注：NA沒有數(shù)據(jù)；沒有數(shù)據(jù)；ac/3放電率；放電率；b80%DOD；c機(jī)械充電方式；機(jī)械充電方式；d僅供參

27、考僅供參考第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理4、EV電池性能參數(shù)表電池性能參數(shù)表汽車拖拉機(jī)學(xué)課件23第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車電池類型電池類型EV使用主要的優(yōu)缺點(diǎn)使用主要的優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)展?jié)摿Πl(fā)展?jié)摿RLA技術(shù)成熟、成本低廉、可實(shí)現(xiàn)技術(shù)成熟、成本低廉、可實(shí)現(xiàn)快速充電、比功率高快速充電、比功率高近期目標(biāo)近期目標(biāo)比能量低比能量低潛力巨大潛力巨大Ni-Cd技術(shù)成熟、可實(shí)現(xiàn)快速充電、技術(shù)成熟、可實(shí)現(xiàn)快速充電、比功率高比功率高近期目標(biāo)近期目標(biāo)成本高、比能量低成本高、比能量低潛力大潛力大Ni-Zn比能量高、比功率高、成本低比能量高、比功率高、成本低中期目標(biāo)中期目標(biāo)循環(huán)壽命短循環(huán)壽命短潛力

28、大潛力大Ni-MH比能量高、比功率高、可實(shí)現(xiàn)比能量高、比功率高、可實(shí)現(xiàn)快速充電快速充電近期目標(biāo)近期目標(biāo)成本高成本高潛力巨大潛力巨大Zn/Air機(jī)械式充電、成本低廉、非常機(jī)械式充電、成本低廉、非常高的比能量高的比能量中期目標(biāo)中期目標(biāo)比功率低、不能接受再生能量比功率低、不能接受再生能量潛力巨大潛力巨大電池類型電池類型EV使用主要的優(yōu)缺點(diǎn)使用主要的優(yōu)缺點(diǎn)發(fā)展?jié)摿Πl(fā)展?jié)摿l/Air機(jī)械式充電、成本低、非機(jī)械式充電、成本低、非常高的比常高的比中期目標(biāo)中期目標(biāo)非常低的比功率、不能接非常低的比功率、不能接受再生能量受再生能量潛力低潛力低Na/S比能量高、比功率高比能量高、比功率高中期目標(biāo)中期目標(biāo)成本高、安

29、全問題、需要成本高、安全問題、需要熱量管理熱量管理潛力一般潛力一般Na/NiCl2比能量高比能量高中期目標(biāo)中期目標(biāo)成本高、需要熱管理系統(tǒng)成本高、需要熱管理系統(tǒng)潛力大潛力大Li聚合物聚合物非常高的比能量、高的比非常高的比能量、高的比功率功率中期目標(biāo)中期目標(biāo)低溫性能差低溫性能差潛力大潛力大Li-Ion非常高的比能量、非常高非常高的比能量、非常高的比功率的比功率中期目標(biāo)中期目標(biāo)成本高成本高潛力巨大潛力巨大第十章 電動汽車技術(shù)二、動力蓄電池的類型及工作原理4、EV電池性能參數(shù)表電池性能參數(shù)表汽車拖拉機(jī)學(xué)課件24第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車變 速 器 和 差 速 器功 率 變 換 器電 子 控 制

30、器電 動 機(jī)蓄 電 池電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)工作原理電動汽車電力驅(qū)動系統(tǒng)工作原理 傳感器把測得的數(shù)據(jù)，傳感器把測得的數(shù)據(jù)，如電流、電壓、溫度、速度、如電流、電壓、溫度、速度、轉(zhuǎn)矩以及電磁通等，轉(zhuǎn)變?yōu)檗D(zhuǎn)矩以及電磁通等，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柡筝斔偷教幚砥?。處電信號后輸送到處理器。處理器信號?jīng)過中間電路放大，理器信號經(jīng)過中間電路放大，驅(qū)動功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元驅(qū)動功率轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體元件，功率轉(zhuǎn)換器動作調(diào)節(jié)能件，功率轉(zhuǎn)換器動作調(diào)節(jié)能量流。在驅(qū)動和能量再生過量流。在驅(qū)動和能量再生過程中，能量源與電動機(jī)之間程中，能量源與電動機(jī)之間的能源流向是通過功率轉(zhuǎn)換的能源流向是通過功率轉(zhuǎn)換器進(jìn)行調(diào)節(jié)的。器進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 第十章 電

31、動汽車技術(shù)三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)1、電力驅(qū)動系統(tǒng)、電力驅(qū)動系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件25第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 1）需要有）需要有45倍的過載以滿足短時(shí)加速行駛與最大爬坡時(shí)的要求；倍的過載以滿足短時(shí)加速行駛與最大爬坡時(shí)的要求； 蓄電池電動汽車對驅(qū)動電機(jī)在負(fù)載、技術(shù)性能和工作環(huán)境等方面有蓄電池電動汽車對驅(qū)動電機(jī)在負(fù)載、技術(shù)性能和工作環(huán)境等方面有如下要求：如下要求： 2）最高轉(zhuǎn)速要達(dá)到在公路上巡航時(shí)基速的）最高轉(zhuǎn)速要達(dá)到在公路上巡航時(shí)基速的45倍；倍； 3）電動機(jī)應(yīng)根據(jù)車型與駕駛員的駕駛習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)；）電動機(jī)應(yīng)根據(jù)車型與駕駛員的駕駛習(xí)慣進(jìn)行設(shè)計(jì)； 4）要求有高的功率密度和好的效率圖，從而能夠降

32、低車重，延長續(xù)）要求有高的功率密度和好的效率圖，從而能夠降低車重，延長續(xù)駛里程；駛里程； 5）為使多電動機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行，要求電動汽車驅(qū)動電動機(jī)可控性高、穩(wěn)）為使多電動機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)行，要求電動汽車驅(qū)動電動機(jī)可控性高、穩(wěn)態(tài)精度高、動態(tài)性能好；態(tài)精度高、動態(tài)性能好； 6）安裝于機(jī)動車上，處于空間小、溫差變化大、振動劇烈的惡劣環(huán)境中。）安裝于機(jī)動車上，處于空間小、溫差變化大、振動劇烈的惡劣環(huán)境中。第十章 電動汽車技術(shù)三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)2、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件26第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐用、成本低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)異步電機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、堅(jiān)固耐

33、用、成本低廉、運(yùn)行可靠，低轉(zhuǎn)矩脈動，低噪聲，不需要位置傳感器，極限轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)。矩脈動，低噪聲，不需要位置傳感器，極限轉(zhuǎn)速高等特點(diǎn)。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：異步電機(jī)的最大缺點(diǎn)是驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高，相對永磁電機(jī)而異步電機(jī)的最大缺點(diǎn)是驅(qū)動電路復(fù)雜，成本高，相對永磁電機(jī)而言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低。言，異步電機(jī)效率和功率密度偏低。 異步電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，使得異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有異步電機(jī)矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，使得異步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)具有明顯的優(yōu)勢，因此被較早應(yīng)用于電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，目前仍然是電明顯的優(yōu)勢，因此被較早應(yīng)用于電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，目前仍然是電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流產(chǎn)品（尤其在美國）。動

34、汽車驅(qū)動系統(tǒng)的主流產(chǎn)品（尤其在美國）。第十章 電動汽車技術(shù)2、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī) （1）異步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)）異步電動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件27第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 無刷永磁同步電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)，無刷永磁同步電機(jī)可采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu)，具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍。其低速時(shí)常采用矢量具有較高的功率密度和效率以及寬廣的調(diào)速范圍。其低速時(shí)常采用矢量控制，高速時(shí)用弱磁控制。發(fā)展前景十分廣闊，目前已在國內(nèi)外多種電控制，高速時(shí)用弱磁控制。發(fā)展前景十分廣闊，目前已在國內(nèi)外多種電動車輛中獲得應(yīng)用。動車輛中

35、獲得應(yīng)用。 混合式永磁磁阻電機(jī)：混合式永磁磁阻電機(jī)：即內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。該電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)即內(nèi)置式永磁同步電機(jī)。該電機(jī)在永磁轉(zhuǎn)矩的基礎(chǔ)上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，有助于提高電機(jī)的過載能力和功率密度，矩的基礎(chǔ)上迭加了磁阻轉(zhuǎn)矩，有助于提高電機(jī)的過載能力和功率密度，而且易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計(jì)自由度大，而且易于弱磁調(diào)速，擴(kuò)大恒功率范圍運(yùn)行。結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計(jì)自由度大，適合用作電動汽車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動。適合用作電動汽車高效、高密度、寬調(diào)速牽引驅(qū)動。第十章 電動汽車技術(shù)2、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī) （2）無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)）無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)

36、學(xué)課件28第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 無位置傳感器永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)無位置傳感器永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)也是當(dāng)前永磁同步電機(jī)驅(qū)動系也是當(dāng)前永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，將成為永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一，具統(tǒng)研究的一個(gè)熱點(diǎn)，將成為永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢之一，具有潛在的競爭優(yōu)勢。有潛在的競爭優(yōu)勢。 永磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)：永磁轉(zhuǎn)矩電機(jī)：即表面凸出式永磁同步電機(jī)，相對內(nèi)置式永磁同步即表面凸出式永磁同步電機(jī)，相對內(nèi)置式永磁同步電機(jī)而言，其弱磁調(diào)速范圍小，功率密度低。該結(jié)構(gòu)電機(jī)動態(tài)響應(yīng)快，電機(jī)而言，其弱磁調(diào)速范圍小，功率密度低。該結(jié)構(gòu)電機(jī)動態(tài)響應(yīng)快，并可望得到低轉(zhuǎn)矩脈動，適合用作汽車的電

37、子伺服驅(qū)動，如汽車電動助并可望得到低轉(zhuǎn)矩脈動，適合用作汽車的電子伺服驅(qū)動，如汽車電動助力轉(zhuǎn)向的伺服電機(jī)。力轉(zhuǎn)向的伺服電機(jī)。第十章 電動汽車技術(shù)2、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī) （2）無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)）無刷永磁同步電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件29第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1）電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行；）電機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊牢固，適合于高速運(yùn)行； 2）驅(qū)動電路簡單、成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都）驅(qū)動電路簡單、成本低、性能可靠，在寬廣的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)效率都比較高，容易實(shí)現(xiàn)四象限控制。比較高，容易實(shí)現(xiàn)四象限控制。 3）適合于電動車輛的各種工況下運(yùn)行，

38、是電動車輛中極具有潛力的）適合于電動車輛的各種工況下運(yùn)行，是電動車輛中極具有潛力的機(jī)種。機(jī)種。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 1）轉(zhuǎn)矩脈動大，噪聲大，功率密度和效率偏低；）轉(zhuǎn)矩脈動大，噪聲大，功率密度和效率偏低； 2）要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無）要使用位置傳感器，增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，降低了可靠性。因此無傳感器的傳感器的SRD也是未來的發(fā)展趨勢之一。也是未來的發(fā)展趨勢之一。第十章 電動汽車技術(shù)2、驅(qū)動電動機(jī)、驅(qū)動電動機(jī) （3）開關(guān)磁阻電機(jī)（）開關(guān)磁阻電機(jī)（SRD）三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件30第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 能量管理系統(tǒng)采集從電動汽車各子系統(tǒng)通過傳感器得到

39、的運(yùn)能量管理系統(tǒng)采集從電動汽車各子系統(tǒng)通過傳感器得到的運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成優(yōu)化系統(tǒng)能量分配、電池充電方案的選擇、蓄電池行數(shù)據(jù)，完成優(yōu)化系統(tǒng)能量分配、電池充電方案的選擇、蓄電池荷電狀態(tài)荷電狀態(tài) （SOC）的顯示、剩余行駛里程的預(yù)測、電池動作的監(jiān)）的顯示、剩余行駛里程的預(yù)測、電池動作的監(jiān)控、車內(nèi)溫度及車燈亮度調(diào)節(jié)、再生制動控制等?？?、車內(nèi)溫度及車燈亮度調(diào)節(jié)、再生制動控制等。第十章 電動汽車技術(shù)4、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) （1）能量管理（）能量管理（EMS）三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件31第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車照明控制速度表里程表電動機(jī)控制器溫度控制加速踏板控制按紐點(diǎn)火開關(guān)加速表速度傳感器

40、電動機(jī)溫度傳感器轉(zhuǎn)換器狀態(tài)傳感器轉(zhuǎn)換器溫度傳感器車外溫度傳感器電池電壓傳感器照明控制電池充電控制電池電流傳感器電池溫度傳感器蓄電池荷電狀態(tài)第十章 電動汽車技術(shù)4、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) （1）能量管理（）能量管理（EMS）三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件32第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 再生制動是電動汽車的重要特征之一，在減速制動剎車或者再生制動是電動汽車的重要特征之一，在減速制動剎車或者下坡時(shí)將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的電能儲存在儲存裝下坡時(shí)將車輛的部分動能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化的電能儲存在儲存裝置中，如各種蓄電池、超級電容或超高速飛輪，最終增加電動汽置中，如各種蓄電池、超級電容或超高

41、速飛輪，最終增加電動汽車的行駛里程。如果儲能器已經(jīng)被完全充滿，再生制動就不能實(shí)車的行駛里程。如果儲能器已經(jīng)被完全充滿，再生制動就不能實(shí)現(xiàn)，所需的制動力就只能由常規(guī)的制動系統(tǒng)來提供。現(xiàn)，所需的制動力就只能由常規(guī)的制動系統(tǒng)來提供。 第十章 電動汽車技術(shù)4、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) （2）制動能量再生）制動能量再生三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件33第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 駕駛員踩下制動踏板后，駕駛員踩下制動踏板后，電動泵使制動液增壓產(chǎn)生所電動泵使制動液增壓產(chǎn)生所需的制動力。制動控制與電需的制動力。制動控制與電動機(jī)控制協(xié)同工作，確定電動機(jī)控制協(xié)同工作，確定電動汽車上的再生制動力矩和動汽車上

42、的再生制動力矩和前后輪上的液壓制動力。再前后輪上的液壓制動力。再生制動時(shí)，再生制動控制回生制動時(shí)，再生制動控制回收制動能量，并且反充到蓄收制動能量，并且反充到蓄電池中。電池中。第十章 電動汽車技術(shù)4、輔助系統(tǒng)、輔助系統(tǒng) （2）制動能量再生）制動能量再生三、驅(qū)動電機(jī)及輔助系統(tǒng)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件34第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車燃料電池與蓄電池的區(qū)別燃料電池與蓄電池的區(qū)別燃料電池的基本原理燃料電池的基本原理 燃料電池裝置從本質(zhì)上說是水電解的一個(gè)逆裝置，是氫和氧通過電燃料電池裝置從本質(zhì)上說是水電解的一個(gè)逆裝置，是氫和氧通過電化學(xué)反應(yīng)生成水，并釋放出電能?；瘜W(xué)反應(yīng)生成水，并釋放出電能。 （1 1）燃料

43、電池是能量轉(zhuǎn)換裝置，蓄電池是能量儲存裝置。）燃料電池是能量轉(zhuǎn)換裝置，蓄電池是能量儲存裝置。 （2 2）燃料電池的放電特性是連續(xù)進(jìn)行的，蓄電池的放電特性是間斷）燃料電池的放電特性是連續(xù)進(jìn)行的，蓄電池的放電特性是間斷進(jìn)行的。進(jìn)行的。第十章 電動汽車技術(shù)1、燃料電池、燃料電池四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件35第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 燃料電池通常由三部分燃料電池通常由三部分組成，即陽極、陰極和夾在組成，即陽極、陰極和夾在二者之間的電解質(zhì)。分別向二者之間的電解質(zhì)。分別向兩個(gè)電極供給氫氣和氧氣，兩個(gè)電極供給氫氣和氧氣，通過電極金屬的催化作用發(fā)通過電極金屬的催化作用發(fā)生電化學(xué)反

44、應(yīng)，此時(shí)在兩電生電化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)在兩電極的外電路既有電流產(chǎn)生。極的外電路既有電流產(chǎn)生。 燃料電池的基本工作原理燃料電池的基本工作原理 第十章 電動汽車技術(shù)2、燃料電池的工作原理、燃料電池的工作原理四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件36第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 在陽極（又稱燃料電極）供給的氫氣，在金屬的催化作用下生成氫在陽極（又稱燃料電極）供給的氫氣，在金屬的催化作用下生成氫離子（離子（H+）和電子（）和電子（e-），電子（），電子（e-）通過電極的外電路到達(dá)陰極。陽）通過電極的外電路到達(dá)陰極。陽極的反應(yīng)如下：極的反應(yīng)如下：-222eHH 在陰極（又稱氧氣電極或空氣電極）

45、供給的氧氣，在金屬的催化作在陰極（又稱氧氣電極或空氣電極）供給的氧氣，在金屬的催化作用下與通過電解質(zhì)過來的氫離子（用下與通過電解質(zhì)過來的氫離子（H+）和通過外電路過來的電子（）和通過外電路過來的電子（e-）發(fā)生反應(yīng)：發(fā)生反應(yīng)：-2244e2HOH O燃料電池的總反應(yīng)式為：燃料電池的總反應(yīng)式為：OHOH22222第十章 電動汽車技術(shù)2、燃料電池的工作原理、燃料電池的工作原理四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件37第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車根據(jù)電解質(zhì)的種類，可將燃料電池分為幾下五種：根據(jù)電解質(zhì)的種類，可將燃料電池分為幾下五種：堿性燃料電池（堿性燃料電池（Alkaline Fue

46、l Cell，AFC）磷酸型燃料電池（磷酸型燃料電池（Phosphoric Acid Fuel Cell，PAFC） 質(zhì)子交換膜燃料電池（質(zhì)子交換膜燃料電池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell, PEMFC) 熔融碳酸鹽燃料電池（熔融碳酸鹽燃料電池（Molten Carbonate Fuel Cell，MCFC）固體氧化物燃料電池（固體氧化物燃料電池（Solid Oxide Fuel Cell，SOFC）第十章 電動汽車技術(shù)3、燃料電池的分類、燃料電池的分類四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件38第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車（1）效率高）效率

47、高 燃料電池的化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池不是熱機(jī)，燃料電池的化學(xué)反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，燃料電池不是熱機(jī)，因此不受卡諾循環(huán)的限制，效率很高。理論上能量效率可接近因此不受卡諾循環(huán)的限制，效率很高。理論上能量效率可接近100，目，目前熱、電總效率已達(dá)前熱、電總效率已達(dá)80%。（2）排氣清潔，對環(huán)境污染少）排氣清潔，對環(huán)境污染少 燃料電池沒有燃燒過程，用化學(xué)方式直接轉(zhuǎn)換化學(xué)能，稱為燃料電池沒有燃燒過程，用化學(xué)方式直接轉(zhuǎn)換化學(xué)能，稱為“冷冷燃燒燃燒”，所以氫，所以氫/氧燃料電池的產(chǎn)物只有水，沒有其他廢氣排出，屬于氧燃料電池的產(chǎn)物只有水，沒有其他廢氣排出，屬于零排放或接近零排放。零排放

48、或接近零排放。第十章 電動汽車技術(shù)4、燃料電池的特點(diǎn)、燃料電池的特點(diǎn)四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件39第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車（3 3）過載能力強(qiáng)）過載能力強(qiáng) 燃料電池的短時(shí)過載能力可達(dá)燃料電池的短時(shí)過載能力可達(dá)200200的額定功率或更大，特別適合汽的額定功率或更大，特別適合汽車的短時(shí)加速的特性。車的短時(shí)加速的特性。（4 4）構(gòu)造簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，容易實(shí)現(xiàn)模塊化）構(gòu)造簡單，維護(hù)保養(yǎng)方便，容易實(shí)現(xiàn)模塊化 燃料電池容易通過模塊化組合，串聯(lián)、并聯(lián)，提高輸出功率。燃料電池容易通過模塊化組合，串聯(lián)、并聯(lián)，提高輸出功率。（5 5）噪聲小、振動少，對機(jī)械加工要求不高）噪聲小、

49、振動少，對機(jī)械加工要求不高 燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，無運(yùn)動部件，因此在運(yùn)行過程中燃料電池屬于靜態(tài)能量轉(zhuǎn)換裝置，無運(yùn)動部件，因此在運(yùn)行過程中沒有噪音，振動很小。沒有噪音，振動很小。 第十章 電動汽車技術(shù)4、燃料電池的特點(diǎn)、燃料電池的特點(diǎn)四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件40第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車（1）價(jià)格高）價(jià)格高 目前質(zhì)子交換膜燃料電池的價(jià)格雖然已有所降低，但是要達(dá)到目前質(zhì)子交換膜燃料電池的價(jià)格雖然已有所降低，但是要達(dá)到30-50美元美元/kW的目標(biāo)還需要一段時(shí)間的努力。的目標(biāo)還需要一段時(shí)間的努力。（2）貴金屬催化劑）貴金屬催化劑 鉑的用量雖然已降低，但是距鉑的

50、用量雖然已降低，但是距0.1-0.2mg/ 還有段距離。還有段距離。（3）燃料的限制）燃料的限制 目前車用的燃料電池主要是質(zhì)子交換膜燃料電池，它們只能用純氫作目前車用的燃料電池主要是質(zhì)子交換膜燃料電池，它們只能用純氫作燃料。燃料。 第十章 電動汽車技術(shù)4、燃料電池的缺點(diǎn)、燃料電池的缺點(diǎn)四、燃料電池的工作原理、分類和特點(diǎn)汽車拖拉機(jī)學(xué)課件41第2課 蓄電池與燃料電池電動汽車 （1）燃料電池的比能量不低于）燃料電池的比能量不低于150200Wh /kg, 比功率不低于比功率不低于300400 W/kg。要求達(dá)到或超過美國先進(jìn)電池聯(lián)合體（。要求達(dá)到或超過美國先進(jìn)電池聯(lián)合體（USABC）所提出的電）所提出的電池性能和使用壽命的指標(biāo)。池性能和使用壽命的指標(biāo)。 （2）可以在）可以在- 20 的條件下起動和工作的條件下起動和工作, 有可靠的安全性和密封性有可靠的安全性和密封性, 不不會發(fā)生燃料氣體的結(jié)冰和燃料氣體的泄漏。會發(fā)生燃料氣體的結(jié)冰和燃料氣體的泄漏。 （3）各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度和可靠性）各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度和可靠性, 可以在負(fù)荷變化情況下正?？梢栽谪?fù)荷變化情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并能夠耐受運(yùn)轉(zhuǎn)。并能夠耐受FCEV行駛時(shí)的振動和沖擊。行駛時(shí)的振動和沖擊。第十章 電動汽車技術(shù)5、燃料電池電動汽車對燃料電池的基本要求、燃料電池電動汽