燃料電池汽車培訓課件

燃料電池汽車燃料電池汽車1優(yōu)選燃料電池汽車優(yōu)選燃料電池汽車2主要探究的內(nèi)容第一部分汽車行業(yè)的發(fā)展以及新能源汽車的一些常識1、簡單介紹汽車的產(chǎn)生與發(fā)展2、為什么要發(fā)展新能源汽車3、研發(fā)新能源汽車的意義4、什么叫新能源汽車呢？5、新能源汽車的分類及其各自的特點主要探究的內(nèi)容第一部分汽車行業(yè)的發(fā)展以及新能源汽車的一些3第二部分重點介紹燃料電池1、燃料電池的工作原理2、氫的制取途徑3、關(guān)進技術(shù)4、重點講述燃料電池（主要是PEMFC）5、燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題6、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7、發(fā)展前景第二部分重點介紹燃料電池4汽車的誕生與發(fā)展1.1769年，瓦特與博爾頓合作，發(fā)明了裝有冷凝器的蒸汽機。1774年11月，他倆又合作制造了真正意義的蒸汽機。蒸汽機曾推動了機械工業(yè)甚至社會的發(fā)展，并為汽輪機和內(nèi)燃機的發(fā)展奠定了基礎。汽車的誕生與發(fā)展1.1769年，瓦特與博爾頓合作，52，1769年，法國人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動的三輪汽車。這輛汽車被命名為“卡布奧雷”，車長7.32m，車高2.2m，車架上放置著一個像梨一樣的大鍋爐，前輪直徑1.28米，后輪直徑1.50米，前進時靠前輪控制方向，每前進12～15min需停車加熱15min，運行速度3.5～3.9km/h。1771年造出第二部車，沒有真正跑過，現(xiàn)置于法國巴黎國家藝術(shù)館展出。盡管居紐的這項發(fā)明失敗了，但卻是古代交通運輸（以人、畜或帆為動力）與近代交通運輸（動力機械驅(qū)動）的分水嶺，具有劃時代的意義。世界上第一輛蒸汽三輪車2，1769年，法國人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動63.1872年，德國工程師和發(fā)明家，戴姆勒設計出了四沖程的發(fā)動機，因此他被稱為現(xiàn)代汽車工業(yè)先驅(qū)。戴姆勒設計的四沖程發(fā)動機3.1872年，德國工程師和發(fā)明家，戴姆勒設計出了四沖程的73.世界上第一輛汽車是由德國人卡爾·本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功的，一舉奠定了汽車設計基調(diào)，即使現(xiàn)在的汽車也跳不出這個框框。他于1886年1月29日向德國專利局申請汽車發(fā)明的專利，同年的11月2日專利局正式批準發(fā)布。因此，1886年1月29日被公認為是世界汽車的誕生日，本茨的專利證書也成為了世界上第一張汽車專利證書。因此，本茨被稱為“現(xiàn)代汽車之父”。本茨和他的汽車3.世界上第一輛汽車是由德國人卡爾·本茨（1844～19298現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展：經(jīng)過一百多年的發(fā)展，汽車行業(yè)也迎來了它蓬勃發(fā)展的幾十年。截止到2014年中國汽車保有量達到1.54億輛，而同期世界范圍內(nèi)汽車擁有量差不多為12億量。形成了以：通用福特戴姆勒-克萊斯勒豐田大眾本田日產(chǎn)標致-雪鐵龍菲亞特寶馬等為龍頭各個品牌汽車蓬勃發(fā)展的局面。國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離?，F(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展：經(jīng)過一百多年的發(fā)展，汽車行業(yè)9為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。1.近年來，曾支撐20世紀人類文明高速發(fā)展的以石油、煤炭和天然氣為主的石化能源出現(xiàn)了前所未有的危機，除其儲藏量不斷減少.2.汽車作為空氣污染的最大貢獻者，石化能源在使用后產(chǎn)生的二氧化碳氣體排放到大氣中后，人為地導致了全球變暖，酸雨等環(huán)境問題。3.冰川融化，海平面上升使好多島嶼和海拔較低的地區(qū)直接受到被淹沒的危機。4.汽車尾氣的排放嚴重危及人類的健康，導致癌癥和呼吸道疾病增多。尤其是少年兒童的健康受到影響。居世界衛(wèi)生組織的一項調(diào)查表明，在導致全球兒童死亡的原因中呼吸系統(tǒng)疾病位列首位。汽油柴油為動力的汽車難逃罪責。為什么要發(fā)展新能源汽車

10研發(fā)新能源汽車的意義為了減少對化石燃料的依賴，減少因為環(huán)境污染帶來的一系列問題，人類必須找一種新的能源去替代之前的常規(guī)燃料，新能源汽車的研發(fā)成為了一個新的轉(zhuǎn)折點。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。在汽車發(fā)展史上有里程碑式的意義。研發(fā)新能源汽車的意義為了減少對化石燃料的依賴，減少因11目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究，已開發(fā)出多種型號的樣車。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）其中大部分廠商已經(jīng)完成了研發(fā)，進入小批量生產(chǎn)階段。而且氫儲存介質(zhì)的能量密度要低于普通燃料油箱。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電機。對燃料電池在環(huán)境保護方面的實際評價，目前還只能停留在圖樣上。國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。這意味著汽車在充填燃料之前可以行駛一段更長的距離。4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。冰川融化，海平面上升使好多島嶼和海拔較低的地區(qū)直接受到被淹沒的危機。居世界衛(wèi)生組織的一項調(diào)查表明，在導致全球兒童死亡的原因中呼吸系統(tǒng)疾病位列首位。歐洲各國的的燃料電池開發(fā)較美日為晚，目前也加快可研究的進度。戴姆勒設計的四沖程發(fā)動機當采用交流異步電機驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。什么叫新能源汽車呢？新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車的分類：純電動汽車混合動力汽車燃料電池電動汽車氫發(fā)動機汽車目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研12純電動汽車純電動汽車(BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲能動力源的汽車，它利用蓄電池作為儲能動力源，通過電池向電動機提供電能，驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，從而推動汽車行駛。優(yōu)點：技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應的地方都能夠充電。缺點：蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴；至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1/7~1/3，這主要取決于電池的壽命及當?shù)氐挠?、電價格。純電動汽車純電動汽車(BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲能動13混合動力汽車混合動力汽車(HybridElectricVehicle，HEV)是指驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系單獨或多個驅(qū)動系共同提供。因各個組成部件、布置方式和控制策略的不同，混合動力汽車有多種形式。優(yōu)點：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，發(fā)動機相對較?。╠ownsize），此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池，可以十分方便地回收下坡時的動能?；旌蟿恿ζ嚮旌蟿恿ζ?HybridElectricV143、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。7、整車由于多個動力源，可同時工作，整車的動力性優(yōu)良。缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復雜；長距離高速行駛省油效果不明顯3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放15燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。燃料電池電動汽車實質(zhì)上是純電動汽車的一種，主要區(qū)別在于動力電池的工作原理不同。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣16與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：1、零排放或近似零排放。2、減少了機油泄露帶來的水污染。3、降低了溫室氣體的排放。4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。5、運行平穩(wěn)、無噪聲。缺點：燃料電池成本高昂，同時使用成本（氫）也昂貴。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：17氫發(fā)動機汽車氫發(fā)動機汽車是以氫發(fā)動機為動力源的汽車。一般發(fā)動機使用的燃料是柴油或汽油，氫發(fā)動機使用的燃料是氣體氫。氫發(fā)動機汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染、零排放、儲量豐富等優(yōu)勢。優(yōu)點：排放物是純水，行駛時不產(chǎn)生任何污染物。缺點：氫燃料成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照技術(shù)條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。氫發(fā)動機汽車氫發(fā)動機汽車是以氫發(fā)動機為動力源的汽車。一般發(fā)動18燃料電池汽車和純電動汽車的區(qū)別？燃料電池汽車也可以算作電動汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電。燃料電池汽車也是電動汽車，只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學電池相比，燃料電池可以補充燃料，通常是補充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。燃料電池汽車和純電動汽車的區(qū)別？燃料電池汽車也可以算19關(guān)于燃料電池汽車工作原理燃料電池汽車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學反應，產(chǎn)生出電能來帶動電動機工作，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。其核心部件燃料電池。通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動力。關(guān)于燃料電池汽車工作原理20氫燃料的制取途徑燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類（甲烷、汽油等）燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。儲氫罐一般放置于底盤的中部,或后排座椅的下方空間(傳統(tǒng)內(nèi)燃機轎車的油箱位置),將氫氣罐分散存儲氫燃料的制取途徑燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些21關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車的關(guān)鍵能源動力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)、控制器技術(shù)。電池技術(shù)、電機技術(shù)和控制器技術(shù)是電動汽車所特有的技術(shù)，這3項技術(shù)也是一直制約電動汽車大規(guī)模進入市場的關(guān)鍵因素。關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車的關(guān)鍵能源動力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)22無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。3、燃料電池的效率和壽命問題2002年5月20日戴-克集團的甲醇改質(zhì)型汽車從舊金山出發(fā)成功的橫穿了北美大陸，歷經(jīng)16天之后抵達華盛頓特區(qū)行駛距離為5250km最高時速145km/h。另外，只有燃料電池本體還不能工作，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。FCX的總體能量效率高達45%。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。2002年底，豐田宣布開始在日美銷售燃料電池汽車。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。5、新能源汽車的分類及其各自的特點但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。其外形和普通家轎沒什么區(qū)別。由于在所有的使用中都涉及催化劑，隨著時間的推移，燃料電池會遇到其電極上催化作用減弱的情況，其結(jié)果是燃料電池的電壓和效率下降，稱之為退降。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。1769年，瓦特與博爾頓合作，后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。國外燃料電池汽車技術(shù)的進展電機技術(shù)電動汽車驅(qū)動電機是所有電動汽車必不可少的關(guān)鍵部件。使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應和開關(guān)磁阻4種電機。直流有刷電機：結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，具有交流電機所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，所以直到20世紀80年代中期，仍是國內(nèi)外電動汽車用電機的主要研發(fā)對象。但是，由于直流電機價格高，體積和質(zhì)量大，因此在電動汽車上的應用受到了限制。永磁無刷電機：可以分為由方波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(BLD—CM)和由正弦波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電機基本相同，其主要優(yōu)點是效率可以比交流感應電機高6個百分點，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用，是當前電動汽車用電動機的研發(fā)熱點。這類電機具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應快，非常適應于電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，有極好的應用前景。但價格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。目前，由日本研制的電動汽車主要采用這種電機。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓23交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、成本低、運行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動、頻繁加減速的電動汽車。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電機。開關(guān)磁阻電機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運行，控制靈活、4象限運行、響應速度快和成本較低等優(yōu)點。但實際應用發(fā)現(xiàn)，SRM存在著轉(zhuǎn)矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點，所以應用受到了限制。4種電機各有優(yōu)缺點，但是對于電動汽車而言，由于電能是由各類電池提供的，價格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對效率最高的永磁無刷電機是較為合理的，它已被廣泛應用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動汽車上。交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控24控制器技術(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動機的電壓和電流來實現(xiàn)電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻改變電機的端電壓，控制電機的電流，來實現(xiàn)電機的無級調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中，它也逐漸被其他電力晶體管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動電機的應用，電動汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應用將成為必然的趨勢。在驅(qū)動電機的旋向變換控制中，直流電機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現(xiàn)電機的旋向變換，這使得控制電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電機驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電機及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單?？刂破骷夹g(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來25二十一世紀以來，由感應電動機驅(qū)動的電動汽車幾乎都采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。矢量控制又有最大效率控制和無速度傳感器矢量控制，前者是使勵磁電流隨著電動機參數(shù)和負載條件的變化，從而使電動機的損耗最小、效率最大；后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。直接轉(zhuǎn)矩控制克服了矢量控制中解耦的問題，把轉(zhuǎn)子磁通定向變換為定子磁通定向，通過控制定子磁鏈的幅值以及該矢量相對于轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角，從而達到控制轉(zhuǎn)矩的目的。由于直接轉(zhuǎn)矩的控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡單、控制性能優(yōu)良和動態(tài)響應迅速，因此非常適合電動汽車的控制。隨著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、自適應控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應用于電動汽車的電機控制系統(tǒng)。它們的應用將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，響應迅速，抗干擾能力強，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個系統(tǒng)的綜合性能。二十一世紀以來，由感應電動機驅(qū)動的電動汽車幾乎都采用矢量控制26電池技術(shù)電池性能指標：電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。電池技術(shù)電池性能指標：電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約27比能量(E)：（單位質(zhì)量或體積所蘊含的能量）能量密度(Ed):（單位體積所具有的能量）比功率(P):（發(fā)動機最大凈功率/汽車總質(zhì)量）、比能量(E)：（單位質(zhì)量或體積所蘊含的能量）28電池的發(fā)展歷程第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋰聚合物等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程，但其價格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反應過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進行，因此是理想的汽車用電池。一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）電池的發(fā)展歷程第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VR29質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)廣泛應用于電動汽車的燃料電池是一種稱為質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣為氧化劑，不經(jīng)歷熱機過程，不受熱力循環(huán)限制，化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，實際效率達60%-80%。能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機熱效率的2～3倍。同時，它還具有噪音低、無污染、壽命長、啟動迅速、比功率大和輸出功率可隨時調(diào)整等特性，使得PEMFC非常適合用作交通工具的動力源。質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)廣泛應用于電動汽車的燃料電30燃料電池的技術(shù)原理燃料電池其原理是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。電池工作時，燃料和氧化劑由外部供給，進行反應。原則上只要反應物不斷輸入，反應產(chǎn)物不斷排除，燃料電池就能連續(xù)地發(fā)電。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池。燃料電池的技術(shù)原理燃料電池其原理是一種電化學裝置，其組成與一31氫-氧燃料電池反應原理電子式氫-氧燃料電池反應原理這個反應是電解水的逆過程。電極應為：負極：H2

+2OH-→2H2O+2e-正極：1/2O2+H2O+2e-→2OH-電池反應：H2+1/2O2==H2O氫-氧燃料電池反應原理電子式氫-氧燃料電池反應原理這個反應是32另外，只有燃料電池本體還不能工作，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。燃料電池通常由形成離子導電體的電解質(zhì)板和其兩側(cè)配置的燃料極（陽極）和空氣極（陰極）、及兩側(cè)氣體流路構(gòu)成，氣體流路的作用是使燃料氣體和空氣（氧化劑氣體）能在流路中通過。另外，只有燃料電池本體還不能工作，只有燃料電池本體還不能工作33燃料電池反應的具體流程在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解成H+和e-，H+移動到電解質(zhì)中與空氣極側(cè)供給的O2發(fā)生反應。e-經(jīng)由外部的負荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應。一系例的反應促成了e-不間斷地經(jīng)由外部回路，因而就構(gòu)成了發(fā)電。并且從上式中的反應式可以看出，由H2和O2生成的H2O，除此以外沒有其他的反應，H2所具有的化學能轉(zhuǎn)變成了電能。但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。引起這些反應的一組電池稱為組件，產(chǎn)生的電壓通常低于一伏。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。組件間的電氣連接以及燃料氣體和空氣之間的分離，采用了稱之為隔板的、上下兩面中備有氣體流路的部件，PAFC和PEMFC的隔板均由碳材料組成。堆的出力由總的電壓和電流的乘積決定，電流與電池中的反應面積成比。燃料電池反應的具體流程在燃料極中，供給的燃料氣體中的H2分解34氫的獲取與儲存由于燃料電池反應的原料為氫，所以氫氣的獲取和儲存成為了我們研究的熱門話題。氫的來源可以是壓縮氫或液態(tài)氫，它被直接裝在車內(nèi)的高壓瓶中或其他吸附介質(zhì)中；也可以通過氫氣發(fā)生器由汽油乙醇或天然氣等，在車上經(jīng)過加熱與水放映直接制?。ㄟ@時候會產(chǎn)生一些二氧化碳）。用戶可以在加油站或者加氫站直接添加燃料。1.氫的儲存介質(zhì)：汽車使用的氫能以氣態(tài)形式在高達30mpa的壓力下于罐中儲存和運輸，或在-253攝氏度的低溫罐中以液態(tài)儲存和運輸。在小功率應用中，氫儲存于金屬氫化物中或者存儲于經(jīng)特殊處理的碳化物中。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。而且氫儲存介質(zhì)的能量密度要低于普通燃料油箱。氫的獲取與儲存由于燃料電池反應的原料為氫，所以氫氣的獲取和儲35甲醇的催化：CH3OH是由天然氣制成的（為什么要制成甲醇），其效率約為65%。與氫相比，它的優(yōu)點是像傳統(tǒng)燃料那樣制成液態(tài)。由于甲醇的腐蝕性比汽油和柴油更強，不能用現(xiàn)有的燃油箱去儲存。利用250攝氏度到450攝氏度的水蒸氣加溫可在催化劑的作用下把甲醇分解為H2、CO2和CO.在進一步轉(zhuǎn)化過程中CO和水反應生成H2和CO2。殘留的CO必須經(jīng)過氣體凈化器中除去，因為CO對燃料電池的電極極為有害。汽油的催化：汽油的優(yōu)點是它的密度能量高，分布廣泛。使用方便。但是汽油經(jīng)轉(zhuǎn)化為H2比CH3OH更困難。汽油在800到900攝氏度的高溫下才能和水部分氧化成為H2CO2和CO。同樣的問題殘留的CO對電池有害。而且汽油催化需要一個復雜的高溫過程，而整個過程中產(chǎn)生的結(jié)焦對催化劑起到抑制作用，將產(chǎn)生不良影響。甲醇的催化：CH3OH是由天然氣制成的（為什么要制成甲醇），36為了減少對化石燃料的依賴，減少因為環(huán)境污染帶來的一系列問題，人類必須找一種新的能源去替代之前的常規(guī)燃料，新能源汽車的研發(fā)成為了一個新的轉(zhuǎn)折點。所謂改制器就是利用甲醇或汽油來制造電池所需要的燃料氫氣的裝置。5kw,續(xù)駛里程303KM.對燃料電池在環(huán)境保護方面的實際評價，目前還只能停留在圖樣上。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。除了燃料電池本身的效率還要考慮電驅(qū)動裝置的效率。世界上第一輛蒸汽三輪車4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇氫發(fā)動機汽車是以氫發(fā)動機為動力源的汽車。這意味著汽車在充填燃料之前可以行駛一段更長的距離。一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。開關(guān)磁阻電機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運行，控制靈活、4象限運行、響應速度快和成本較低等優(yōu)點。永磁無刷電機：可以分為由方波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(BLD—CM)和由正弦波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電機基本相同，其主要優(yōu)點是效率可以比交流感應電機高6個百分點，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用，是當前電動汽車用電動機的研發(fā)熱點。隨著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)同樣的問題殘留的CO對電池有害。e-經(jīng)由外部的負荷回路，再反回到空氣極側(cè)，參與空氣極側(cè)的反應。后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題1、燃料電池成本問題。論及原理，燃料電池汽車的工作其實挺簡單：氫氣和氧氣經(jīng)過質(zhì)子交換膜發(fā)生化學反應，產(chǎn)生水的同時也發(fā)了電。得到的電量驅(qū)使汽車行駛。但是一個反應片只能產(chǎn)生不足1V的電壓，所以必須用多個反應片串聯(lián)成為一個反應堆。像通用公司的Hy-Wire燃料電池采用了200個反應片，F(xiàn)CX采用了400個，都是串聯(lián)的形式。目前燃料電池貴的原因是，如果這幾百個反映片中有一個壞了，整個電池就完全無法使用了。質(zhì)子交換膜表面鍍有貴金屬催化劑，如，Pt.貴金屬成本居高不下，僅燃料電池反應堆的成本就在2000-5000美元/kw左右，也就是說，要制造一個功率為100KW的氫燃料電池組，就要20-50萬美元。為了減少對化石燃料的依賴，減少因為環(huán)境污染帶來的一系列問題，372、氫的儲存問題。目前，研究燃料電池汽車的各公司都已經(jīng)不約而同的采用了儲氣罐的形式來存放氫氣。但這并不是意見容易工科的技術(shù)，因為氫氣是具有爆炸力的活性氣體。剛開始的研究者并不是這么做的。各國的汽車廠商在開發(fā)燃料電池汽車的過程中，都曾試制過載有“改制器”的“改質(zhì)型車”。所謂改制器就是利用甲醇或汽油來制造電池所需要的燃料氫氣的裝置。其初衷是為了減少攜帶氫氣而存在的危險。但從結(jié)果上來看甲醇（汽油）改質(zhì)的汽車啟動時間太長，甲醇需要加熱到200攝氏度，汽油甚至達到800度。影響了性能發(fā)揮。并且會產(chǎn)生較多的CO2，不能算環(huán)保。最后大家殊途同歸選擇了儲氫罐。目前，加氫站的普及還需時日。安全的保存氫氣也是一問題?，F(xiàn)在各個研究機構(gòu)主要從箱體的壓強材料方面入手解決這個問題2、氫的儲存問題。383、燃料電池的效率和壽命問題在用燃料電池做汽車動力時，從氫的儲存器到車輪的效率大約降到30%。這些損失是有燃料電池的監(jiān)控和運行所要求的輔助系統(tǒng)（如空壓機、冷卻劑泵、風扇冷卻器、控制裝置和必要的氣體交換）造成的。除了燃料電池本身的效率還要考慮電驅(qū)動裝置的效率。目前還不能預計PEMEC燃料電池在汽車上的動態(tài)運行條件下的使用壽命。由于在所有的使用中都涉及催化劑，隨著時間的推移，燃料電池會遇到其電極上催化作用減弱的情況，其結(jié)果是燃料電池的電壓和效率下降，稱之為退降。但可以設想，經(jīng)過長期努力，燃料電池驅(qū)動的使用壽命將會與內(nèi)燃機接近。3、燃料電池的效率和壽命問題39對燃料電池的環(huán)保評價對燃料電池在環(huán)境保護方面的實際評價，目前還只能停留在圖樣上。在排放方面，不僅要考慮汽車在使用中的直接排放，還要考慮在氫燃料提取和燃料電池在生產(chǎn)和運輸過程中的排放。實際中，氫燃料的開發(fā)存在諸多困難。氫主要以化合物的方式存在，目前還沒有找到廉價的提取方法。美國政府建議從天然氣、石油甚至是核能中提煉氫。但氫的提煉中需要消耗相當多的能源，而產(chǎn)生的大量廢氣足以讓大氣層變成黑色，簡直是得不償失。環(huán)保主義者丹尼爾-貝克說“從這些能源中提煉氫是最污染的方法了。我們還要花費幾千萬美元才能從石油中提煉氫，這就像是跑到麥當勞去減肥?！痹谏a(chǎn)和運輸燃料電池的過程中，不可避免的會有10%-20%的燃料泄露泄露到大氣中，氫氧結(jié)合使距離地面50km左右的同溫層水蒸氣含量大副增加令地球出現(xiàn)多云天氣的機會增多。有可能導致同溫層氣溫降低0.5度，延緩南北極春天的到來，增大南極上空的臭氧空洞，導致更多的紫外線照在大地，對地球上的生物產(chǎn)生不良影響。對此要保持嚴謹?shù)膽B(tài)度。對燃料電池的環(huán)保評價對燃料電池在環(huán)境保護方面的實際評價，目前40國外燃料電池汽車技術(shù)的進展目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究，已開發(fā)出多種型號的樣車。通用與豐田、美國國際燃料電池公司和東芝、奔馳和西門子、雷諾和意大利的DeNora等一些大公司都紛紛組成強大的跨國聯(lián)盟，優(yōu)勢互補，聯(lián)合開發(fā)燃料電池汽車。其中大部分廠商已經(jīng)完成了研發(fā)，進入小批量生產(chǎn)階段。美國燃料電池汽車的研發(fā)始于20世紀60年代，美國能源部、電力研究所和氣體研究協(xié)會等部門都有投入。1991年，美國研制出了世界上最早的燃料電池概念車LaserCellTM該車使用貯氫合金作為燃料來源，燃料電池功率12.5kw,續(xù)駛里程303KM.1993年，美國政府組織“新一代汽車聯(lián)合體”燃料電池汽車開發(fā)計劃，注資15億美元開發(fā)采用常規(guī)燃料和代用燃料50KW車用質(zhì)子交換膜燃料電池，并研發(fā)油耗只有3L/100km的超跑。國外燃料電池汽車技術(shù)的進展目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在412002年通用公司推出基于歐寶賽飛利MPV改進的氫動3號燃料電池原型轎車。標志著通用公司的燃料電池汽車技術(shù)走在了世界的前列。該車用存于68L不銹鋼罐內(nèi)的液態(tài)氫，動力（60kw）由200個電池群組供應，百公里加速時間為16S，最高時速160km/h，續(xù)駛里程可達270~400km.已完成7。5萬公里的路試。2001年8月通用公司推出了世界上首輛配置汽油轉(zhuǎn)化器的燃料電池汽車，一款基于雪佛蘭S10皮卡的原型車。這一裝置可以從汽油中提取氫氣，因而被視為一個理想的過渡性方案。同年，通用公司還開發(fā)出自主魔力燃料電池概念車。該車主要是線傳操控電子控制技術(shù)使其操控、制動、和其他車載系統(tǒng)通過電子方式而不是機械方式進行控制。2002年5月20日戴-克集團的甲醇改質(zhì)型汽車從舊金山出發(fā)成功的橫穿了北美大陸，歷經(jīng)16天之后抵達華盛頓特區(qū)行駛距離為5250km最高時速145km/h。2002年通用公司推出基于歐寶賽飛利MPV改進的氫動3號燃料42日本早在30多年前就開始進行燃料電池的研究，2003年對燃料電池汽車進行免稅政策鼓勵其發(fā)展。豐田、本田、馬自達、日產(chǎn)等都已先后試制出燃料電池汽車。1996年豐田推出了資質(zhì)PEMFC裝置和鉛酸電池的混合動力系統(tǒng)汽車。車速達到100km/h.2002年豐田推出了可載五人的最高時速達到150km/h的燃料電池汽車。續(xù)駛歷程250km/h。該車主要特點是裝有鎳-氫輔助電池?？墒蛊囋谥苿訒r重新發(fā)電。這意味著汽車在充填燃料之前可以行駛一段更長的距離。2002年底，豐田宣布開始在日美銷售燃料電池汽車。首批交付5輛。這是世界上首批用于商業(yè)的燃料電池汽車。日本早在30多年前就開始進行燃料電池的研究，2003年對燃料43歐洲各國的的燃料電池開發(fā)較美日為晚，目前也加快可研究的進度。荷蘭、意大利、德國、西班牙等國分別完成了10kw、100kw、280kw級碳酸鹽型電池的研發(fā)。德瑞分別進行了7kw和10kw級固體氧化物電池的開發(fā)。另外標致-雪鐵龍開發(fā)的燃料電池出租車已經(jīng)投入了商業(yè)運行。該車配有美國fgh62公司開發(fā)的氫氣燃料電池，輸出功率5.5kw最高時速95km/h，可行駛200~300km.由于配有能源回收系統(tǒng)，汽車停車時可將動能轉(zhuǎn)化成電能向電池充電。加拿大巴德拉動力系統(tǒng)公司開發(fā)的燃料電池發(fā)動機已裝在福特、戴-克、通用、豐田、本田等公司的樣車上。歐洲各國的的燃料電池開發(fā)較美日為晚，目前也加快可研究的進度。44世界各大汽車廠商最新推出的氫燃料電池汽車通用sequel在2005年北美車展上，通用公司氫燃料電池領(lǐng)域的最新成果-sequel。在駕駛和線傳操控技術(shù)方面有很大改進，具有駕駛的實際意義?？胺Q“目前全球行駛效率最高的新能源汽車”。成本有所喜愛昂最大功率提高了約25%，一次行駛300mile,百公里加速只需10S。這與目前普通的內(nèi)燃機汽車相比也不逞多讓。世界各大汽車廠商最新推出的氫燃料電池汽車通用sequel45豐田Fine-N“Ｆｉｎｅ－Ｎ”長度不到4.4米，軸距卻有3.1米。具有超薄的電池反應堆。采用了４輪內(nèi)輪電動系統(tǒng)，即在各車輪內(nèi)配置了每輪最高輸出功率２５ｋｗ、最大扭矩１１０Ｎ·ｍ的小型輕量高效率的電動馬達，能夠?qū)Γ摧喌尿?qū)動和制動力進行獨立連續(xù)控制?！埃疲椋睿澹巍蓖ㄟ^豐田燃料電池系統(tǒng)和鋰電池輸出的電力驅(qū)動４輪內(nèi)輪電動馬達，汽車連續(xù)行駛距離高達５００公里豐田Fine-N46并且會產(chǎn)生較多的CO2，不能算環(huán)保。這一裝置可以從汽油中提取氫氣，因而被視為一個理想的過渡性方案。這意味著汽車在充填燃料之前可以行駛一段更長的距離。氫的儲存介質(zhì)：汽車使用的氫能以氣態(tài)形式在高達30mpa的壓力下于罐中儲存和運輸，或在-253攝氏度的低溫罐中以液態(tài)儲存和運輸。德瑞分別進行了7kw和10kw級固體氧化物電池的開發(fā)。汽車作為空氣污染的最大貢獻者，石化能源在使用后產(chǎn)生的二氧化碳氣體排放到大氣中后，人為地導致了全球變暖，酸雨等環(huán)境問題。近年來，曾支撐20世紀人類文明高速發(fā)展的以石油、煤炭和天然氣為主的石化能源出現(xiàn)了前所未有的危機，除其儲藏量不斷減少.而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。5kw,續(xù)駛里程303KM.3、研發(fā)新能源汽車的意義燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）比功率(P):（發(fā)動機最大凈功率/汽車總質(zhì)量）、質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。德瑞分別進行了7kw和10kw級固體氧化物電池的開發(fā)。氫的儲存介質(zhì)：汽車使用的氫能以氣態(tài)形式在高達30mpa的壓力下于罐中儲存和運輸，或在-253攝氏度的低溫罐中以液態(tài)儲存和運輸。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。德瑞分別進行了7kw和10kw級固體氧化物電池的開發(fā)。日本早在30多年前就開始進行燃料電池的研究，2003年對燃料電池汽車進行免稅政策鼓勵其發(fā)展。對此要保持嚴謹?shù)膽B(tài)度。FCX的總體能量效率高達45%。缺點：氫燃料成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照技術(shù)條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。但價格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。日本早在30多年前就開始進行燃料電池的研究，2003年對燃料電池汽車進行免稅政策鼓勵其發(fā)展。燃料電池汽車也可以算作電動汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電。通用與豐田、美國國際燃料電池公司和東芝、奔馳和西門子、雷諾和意大利的DeNora等一些大公司都紛紛組成強大的跨國聯(lián)盟，優(yōu)勢互補，聯(lián)合開發(fā)燃料電池汽車。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降比功率(P):（發(fā)動機最大凈功率/汽車總質(zhì)量）、造了真正意義的蒸汽機。3、研發(fā)新能源汽車的意義實際中，氫燃料的開發(fā)存在諸多困難。后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。隨著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。氫的儲存介質(zhì)：汽車使用的氫能以氣態(tài)形式在高達30mpa的壓力下于罐中儲存和運輸，或在-253攝氏度的低溫罐中以液態(tài)儲存和運輸。燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。2001年8月通用公司推出了世界上首輛配置汽油轉(zhuǎn)化器的燃料電池汽車，一款基于雪佛蘭S10皮卡的原型車。因此燃料電池是名符其實的把化學能轉(zhuǎn)化為電能的能量轉(zhuǎn)換機器。5、燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題但氫的提煉中需要消耗相當多的能源，而產(chǎn)生的大量廢氣足以讓大氣層變成黑色，簡直是得不償失。能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機熱效率的2～3倍。控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動機的電壓和電流來實現(xiàn)電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。各國的汽車廠商在開發(fā)燃料電池汽車的過程中，都曾試制過載有“改制器”的“改質(zhì)型車”。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、成本低、運行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動、頻繁加減速的電動汽車。28米，后輪直徑1.燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。但這并不是意見容易工科的技術(shù)，因為氫氣是具有爆炸力的活性氣體。第二部分重點介紹燃料電池國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離。由于燃料電池反應的原料為氫，所以氫氣的獲取和儲存成為了我們研究的熱門話題。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻改變電機的端電壓，控制電機的電流，來實現(xiàn)電機的無級調(diào)速。FCX的總體能量效率高達45%。這些損失是有燃料電池的監(jiān)控和運行所要求的輔助系統(tǒng)（如空壓機、冷卻劑泵、風扇冷卻器、控制裝置和必要的氣體交換）造成的。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。目前燃料電池貴的原因是，如果這幾百個反映片中有一個壞了，整個電池就完全無法使用了。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。日本早在30多年前就開始進行燃料電池的研究，2003年對燃料電池汽車進行免稅政策鼓勵其發(fā)展。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。世界上第一輛汽車是由德國人卡爾·本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功的，一舉奠定了汽車設計基調(diào)，即使現(xiàn)在的汽車也跳不出這個框框。但從結(jié)果上來看甲醇（汽油）改質(zhì)的汽車啟動時間太長，甲醇需要加熱到200攝氏度，汽油甚至達到800度。燃料電池汽車也可以算作電動汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電。同年，通用公司還開發(fā)出自主魔力燃料電池概念車。由于直接轉(zhuǎn)矩的控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡單、控制性能優(yōu)良和動態(tài)響應迅速，因此非常適合電動汽車的控制。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。因此，本茨被稱為“現(xiàn)代汽車之父”。5、新能源汽車的分類及其各自的特點新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。目前燃料電池貴的原因是，如果這幾百個反映片中有一個壞了，整個電池就完全無法使用了。國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、自適應控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應用于電動汽車的電機控制系統(tǒng)。FCX的總體能量效率高達45%。隨著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究，已開發(fā)出多種型號的樣車。優(yōu)點：技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應的地方都能夠充電。我們還要花費幾千萬美元才能從石油中提煉氫，這就像是跑到麥當勞去減肥。截止到2014年中國汽車保有量達到1.但氫的提煉中需要消耗相當多的能源，而產(chǎn)生的大量廢氣足以讓大氣層變成黑色，簡直是得不償失。本田FCX目前的FCX，已經(jīng)發(fā)展到了第五代，是本田公司最成熟的燃料電池汽車。但是其價格相當昂貴。本田fcx是以量產(chǎn)作為劃時代標志出現(xiàn)的。由于目前的燃料電池技術(shù)還不成熟，價格自然居高不下。FCX采用了儲氣罐的方式來存放氫氣。其外形和普通家轎沒什么區(qū)別。FCX的總體能量效率高達45%。最大續(xù)駛里程也有395km?；緷M足日常只需。并且會產(chǎn)生較多的CO2，不能算環(huán)保。對此要保持嚴謹?shù)膽B(tài)度。但47燃料電池汽車燃料電池汽車48優(yōu)選燃料電池汽車優(yōu)選燃料電池汽車49主要探究的內(nèi)容第一部分汽車行業(yè)的發(fā)展以及新能源汽車的一些常識1、簡單介紹汽車的產(chǎn)生與發(fā)展2、為什么要發(fā)展新能源汽車3、研發(fā)新能源汽車的意義4、什么叫新能源汽車呢？5、新能源汽車的分類及其各自的特點主要探究的內(nèi)容第一部分汽車行業(yè)的發(fā)展以及新能源汽車的一些50第二部分重點介紹燃料電池1、燃料電池的工作原理2、氫的制取途徑3、關(guān)進技術(shù)4、重點講述燃料電池（主要是PEMFC）5、燃料電池汽車發(fā)展亟待解決的問題6、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀7、發(fā)展前景第二部分重點介紹燃料電池51汽車的誕生與發(fā)展1.1769年，瓦特與博爾頓合作，發(fā)明了裝有冷凝器的蒸汽機。1774年11月，他倆又合作制造了真正意義的蒸汽機。蒸汽機曾推動了機械工業(yè)甚至社會的發(fā)展，并為汽輪機和內(nèi)燃機的發(fā)展奠定了基礎。汽車的誕生與發(fā)展1.1769年，瓦特與博爾頓合作，522，1769年，法國人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動的三輪汽車。這輛汽車被命名為“卡布奧雷”，車長7.32m，車高2.2m，車架上放置著一個像梨一樣的大鍋爐，前輪直徑1.28米，后輪直徑1.50米，前進時靠前輪控制方向，每前進12～15min需停車加熱15min，運行速度3.5～3.9km/h。1771年造出第二部車，沒有真正跑過，現(xiàn)置于法國巴黎國家藝術(shù)館展出。盡管居紐的這項發(fā)明失敗了，但卻是古代交通運輸（以人、畜或帆為動力）與近代交通運輸（動力機械驅(qū)動）的分水嶺，具有劃時代的意義。世界上第一輛蒸汽三輪車2，1769年，法國人N·J·居紐制造了世界上第一輛蒸汽驅(qū)動533.1872年，德國工程師和發(fā)明家，戴姆勒設計出了四沖程的發(fā)動機，因此他被稱為現(xiàn)代汽車工業(yè)先驅(qū)。戴姆勒設計的四沖程發(fā)動機3.1872年，德國工程師和發(fā)明家，戴姆勒設計出了四沖程的543.世界上第一輛汽車是由德國人卡爾·本茨（1844～1929）于1885年10月研制成功的，一舉奠定了汽車設計基調(diào)，即使現(xiàn)在的汽車也跳不出這個框框。他于1886年1月29日向德國專利局申請汽車發(fā)明的專利，同年的11月2日專利局正式批準發(fā)布。因此，1886年1月29日被公認為是世界汽車的誕生日，本茨的專利證書也成為了世界上第一張汽車專利證書。因此，本茨被稱為“現(xiàn)代汽車之父”。本茨和他的汽車3.世界上第一輛汽車是由德國人卡爾·本茨（1844～192955現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展：經(jīng)過一百多年的發(fā)展，汽車行業(yè)也迎來了它蓬勃發(fā)展的幾十年。截止到2014年中國汽車保有量達到1.54億輛，而同期世界范圍內(nèi)汽車擁有量差不多為12億量。形成了以：通用福特戴姆勒-克萊斯勒豐田大眾本田日產(chǎn)標致-雪鐵龍菲亞特寶馬等為龍頭各個品牌汽車蓬勃發(fā)展的局面。國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離。現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展：經(jīng)過一百多年的發(fā)展，汽車行業(yè)56為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。1.近年來，曾支撐20世紀人類文明高速發(fā)展的以石油、煤炭和天然氣為主的石化能源出現(xiàn)了前所未有的危機，除其儲藏量不斷減少.2.汽車作為空氣污染的最大貢獻者，石化能源在使用后產(chǎn)生的二氧化碳氣體排放到大氣中后，人為地導致了全球變暖，酸雨等環(huán)境問題。3.冰川融化，海平面上升使好多島嶼和海拔較低的地區(qū)直接受到被淹沒的危機。4.汽車尾氣的排放嚴重危及人類的健康，導致癌癥和呼吸道疾病增多。尤其是少年兒童的健康受到影響。居世界衛(wèi)生組織的一項調(diào)查表明，在導致全球兒童死亡的原因中呼吸系統(tǒng)疾病位列首位。汽油柴油為動力的汽車難逃罪責。為什么要發(fā)展新能源汽車

57研發(fā)新能源汽車的意義為了減少對化石燃料的依賴，減少因為環(huán)境污染帶來的一系列問題，人類必須找一種新的能源去替代之前的常規(guī)燃料，新能源汽車的研發(fā)成為了一個新的轉(zhuǎn)折點。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。在汽車發(fā)展史上有里程碑式的意義。研發(fā)新能源汽車的意義為了減少對化石燃料的依賴，減少因58目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研究，已開發(fā)出多種型號的樣車。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）其中大部分廠商已經(jīng)完成了研發(fā)，進入小批量生產(chǎn)階段。而且氫儲存介質(zhì)的能量密度要低于普通燃料油箱。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電機。對燃料電池在環(huán)境保護方面的實際評價，目前還只能停留在圖樣上。國產(chǎn)汽車中：比亞迪、吉利、奇瑞等通過科技創(chuàng)新也在一步步縮小著與世界發(fā)達國家之間的距離。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。這意味著汽車在充填燃料之前可以行駛一段更長的距離。4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。新能源汽車的開發(fā)有可能成為未來最重要的經(jīng)濟增長引擎，成為最有創(chuàng)造就業(yè)和財富能力的新經(jīng)濟支柱。為什么要發(fā)展新能源汽車

--發(fā)展新能源汽車是當今世界的時代潮流和必然選擇。冰川融化，海平面上升使好多島嶼和海拔較低的地區(qū)直接受到被淹沒的危機。居世界衛(wèi)生組織的一項調(diào)查表明，在導致全球兒童死亡的原因中呼吸系統(tǒng)疾病位列首位。歐洲各國的的燃料電池開發(fā)較美日為晚，目前也加快可研究的進度。戴姆勒設計的四沖程發(fā)動機當采用交流異步電機驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。什么叫新能源汽車呢？新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源（或使用常規(guī)的車用燃料、采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù)，形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車的分類：純電動汽車混合動力汽車燃料電池電動汽車氫發(fā)動機汽車目前，美、日、法、德等發(fā)達國家都在潛心致力于燃料電池汽車的研59純電動汽車純電動汽車(BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲能動力源的汽車，它利用蓄電池作為儲能動力源，通過電池向電動機提供電能，驅(qū)動電動機運轉(zhuǎn)，從而推動汽車行駛。優(yōu)點：技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應的地方都能夠充電。缺點：蓄電池單位重量儲存的能量太少，還因電動車的電池較貴，又沒形成經(jīng)濟規(guī)模，故購買價格較貴；至于使用成本，有些試用結(jié)果比汽車貴，有些結(jié)果僅為汽車的1/7~1/3，這主要取決于電池的壽命及當?shù)氐挠?、電價格。純電動汽車純電動汽車(BEV)是一種采用單一蓄電池作為儲能動60混合動力汽車混合動力汽車(HybridElectricVehicle，HEV)是指驅(qū)動系統(tǒng)由兩個或多個能同時運轉(zhuǎn)的單個驅(qū)動系聯(lián)合組成的車輛，車輛的行駛功率依據(jù)實際的車輛行駛狀態(tài)由單個驅(qū)動系單獨或多個驅(qū)動系共同提供。因各個組成部件、布置方式和控制策略的不同，混合動力汽車有多種形式。優(yōu)點：1、采用混合動力后可按平均需用的功率來確定內(nèi)燃機的最大功率，發(fā)動機相對較?。╠ownsize），此時處于油耗低、污染少的最優(yōu)工況下工作。由于內(nèi)燃機可持續(xù)工作，電池又可以不斷得到充電，故其行程和普通汽車一樣。2、因為有了電池，可以十分方便地回收下坡時的動能?；旌蟿恿ζ嚮旌蟿恿ζ?HybridElectricV613、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。5、可以利用現(xiàn)有的加油站加油，不必再投資。6、可讓電池保持在良好的工作狀態(tài)，不發(fā)生過充、過放，延長其使用壽命，降低成本。7、整車由于多個動力源，可同時工作，整車的動力性優(yōu)良。缺點：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對復雜；長距離高速行駛省油效果不明顯3、在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機，由電池單獨驅(qū)動，實現(xiàn)“零”排放62燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。燃料電池電動汽車實質(zhì)上是純電動汽車的一種，主要區(qū)別在于動力電池的工作原理不同。一般來說，燃料電池是通過電化學反應將化學能轉(zhuǎn)化為電能，電化學反應所需的還原劑一般采用氫氣，氧化劑則采用氧氣，因此最早開發(fā)的燃料電池電動汽車多是直接采用氫燃料，氫氣的儲存可采用液化氫、壓縮氫氣或金屬氫化物儲氫等形式。燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣63與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：1、零排放或近似零排放。2、減少了機油泄露帶來的水污染。3、降低了溫室氣體的排放。4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。5、運行平穩(wěn)、無噪聲。缺點：燃料電池成本高昂，同時使用成本（氫）也昂貴。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池汽車具有以下優(yōu)點：64氫發(fā)動機汽車氫發(fā)動機汽車是以氫發(fā)動機為動力源的汽車。一般發(fā)動機使用的燃料是柴油或汽油，氫發(fā)動機使用的燃料是氣體氫。氫發(fā)動機汽車是一種真正實現(xiàn)零排放的交通工具，排放出的是純凈水，其具有無污染、零排放、儲量豐富等優(yōu)勢。優(yōu)點：排放物是純水，行駛時不產(chǎn)生任何污染物。缺點：氫燃料成本過高，而且氫燃料的存儲和運輸按照技術(shù)條件來說非常困難，因為氫分子非常小，極易透過儲藏裝置的外殼逃逸。另外最致命的問題，氫氣的提取需要通過電解水或者利用天然氣，如此一來同樣需要消耗大量能源，除非使用核電來提取，否則無法從根本上降低二氧化碳排放。氫發(fā)動機汽車氫發(fā)動機汽車是以氫發(fā)動機為動力源的汽車。一般發(fā)動65燃料電池汽車和純電動汽車的區(qū)別？燃料電池汽車也可以算作電動汽車，但你可以在五分鐘內(nèi)給電池灌滿燃料，而不是等上幾個小時來充滿電。燃料電池汽車也是電動汽車，只不過“電池”是氫氧混合燃料電池。和普通化學電池相比，燃料電池可以補充燃料，通常是補充氫氣。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。燃料電池汽車和純電動汽車的區(qū)別？燃料電池汽車也可以算66關(guān)于燃料電池汽車工作原理燃料電池汽車的工作原理是，作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧氣發(fā)生氧化還原化學反應，產(chǎn)生出電能來帶動電動機工作，由電動機帶動汽車中的機械傳動結(jié)構(gòu)，進而帶動汽車的前橋（或后橋）等行走機械結(jié)構(gòu)工作，從而驅(qū)動電動汽車前進。其核心部件燃料電池。通過氫氣和氧氣的化學作用，而不是經(jīng)過燃燒，直接變成電能動力。關(guān)于燃料電池汽車工作原理67氫燃料的制取途徑燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些車輛直接攜帶著純氫燃料，另外一些車輛有可能裝有燃料重整器，能將烴類（甲烷、汽油等）燃料轉(zhuǎn)化為富氫氣體。單個的燃料電池必須結(jié)合成燃料電池組，以便獲得必需的動力，滿足車輛使用的要求。儲氫罐一般放置于底盤的中部,或后排座椅的下方空間(傳統(tǒng)內(nèi)燃機轎車的油箱位置),將氫氣罐分散存儲氫燃料的制取途徑燃料電池汽車的氫燃料能通過幾種途徑得到。有些68關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車的關(guān)鍵能源動力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)、控制器技術(shù)。電池技術(shù)、電機技術(shù)和控制器技術(shù)是電動汽車所特有的技術(shù)，這3項技術(shù)也是一直制約電動汽車大規(guī)模進入市場的關(guān)鍵因素。關(guān)鍵技術(shù)燃料電池汽車的關(guān)鍵能源動力技術(shù)包括電池技術(shù)、電機技術(shù)69無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓縮或液化氫氣。4、有了內(nèi)燃機可以十分方便地解決耗能大的空調(diào)、取暖、除霜等純電動汽車遇4、燃油電池的轉(zhuǎn)化效率高（60%左右），整車燃油經(jīng)濟性良好。3、燃料電池的效率和壽命問題2002年5月20日戴-克集團的甲醇改質(zhì)型汽車從舊金山出發(fā)成功的橫穿了北美大陸，歷經(jīng)16天之后抵達華盛頓特區(qū)行駛距離為5250km最高時速145km/h。另外，只有燃料電池本體還不能工作，只有燃料電池本體還不能工作，必須有一套相應的輔助系統(tǒng)，包括反應劑供給系統(tǒng)、排熱系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、電性能控制系統(tǒng)及安全裝置等。FCX的總體能量效率高達45%。一些燃料電池能使用甲烷和汽油作為燃料，但通常是限制在電廠和叉車等工業(yè)領(lǐng)域使用。2002年底，豐田宣布開始在日美銷售燃料電池汽車。這里以氫-氧燃料電池為例來說明燃料電池。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。5、新能源汽車的分類及其各自的特點但實際上，伴隨著電極的反應存在一定的電阻，會引起了部分熱能產(chǎn)生，由此減少了轉(zhuǎn)換成電能的比例。其外形和普通家轎沒什么區(qū)別。由于在所有的使用中都涉及催化劑，隨著時間的推移，燃料電池會遇到其電極上催化作用減弱的情況，其結(jié)果是燃料電池的電壓和效率下降，稱之為退降。因此，為了獲得大的出力需采用組件多層迭加的辦法獲得高電壓堆。燃料電池電動汽車(FCEV)是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下．在燃料電池中經(jīng)電化學反應產(chǎn)生的電能作為主要動力源驅(qū)動的汽車。1769年，瓦特與博爾頓合作，后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。國外燃料電池汽車技術(shù)的進展電機技術(shù)電動汽車驅(qū)動電機是所有電動汽車必不可少的關(guān)鍵部件。使用較多的有直流有刷、永磁無刷、交流感應和開關(guān)磁阻4種電機。直流有刷電機：結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟，具有交流電機所不可比擬的優(yōu)良電磁轉(zhuǎn)矩控制特性，所以直到20世紀80年代中期，仍是國內(nèi)外電動汽車用電機的主要研發(fā)對象。但是，由于直流電機價格高，體積和質(zhì)量大，因此在電動汽車上的應用受到了限制。永磁無刷電機：可以分為由方波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(BLD—CM)和由正弦波驅(qū)動的無刷直流電機系統(tǒng)(PMSM)，它們都具有較高的功率密度，其控制方式與感應電機基本相同，其主要優(yōu)點是效率可以比交流感應電機高6個百分點，因此在電動汽車上得到了廣泛的應用，是當前電動汽車用電動機的研發(fā)熱點。這類電機具有較高的能量密度和效率，其體積小、慣性低、響應快，非常適應于電動汽車的驅(qū)動系統(tǒng)，有極好的應用前景。但價格較貴，永磁材料一般僅耐熱12c=0I以下。目前，由日本研制的電動汽車主要采用這種電機。無論是液態(tài)或者氣態(tài)，都必須注意到首先要消耗很大一部門能量去壓70交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控制技術(shù)比較成熟，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量小、成本低、運行可靠、轉(zhuǎn)矩脈動小、噪聲低、轉(zhuǎn)速極限高和不用位置傳感器等優(yōu)點，但因轉(zhuǎn)速控制范圍小、轉(zhuǎn)矩特性不理想，因此不適合頻繁啟動、頻繁加減速的電動汽車。美國以及歐洲研制的電動汽車多采用這種電機。開關(guān)磁阻電機(SRM)具有簡單可靠、可在較寬轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)高效運行，控制靈活、4象限運行、響應速度快和成本較低等優(yōu)點。但實際應用發(fā)現(xiàn)，SRM存在著轉(zhuǎn)矩波動大、噪聲大、需要位置檢測器等缺點，所以應用受到了限制。4種電機各有優(yōu)缺點，但是對于電動汽車而言，由于電能是由各類電池提供的，價格昂貴而彌足珍貴，所以使用相對效率最高的永磁無刷電機是較為合理的，它已被廣泛應用于功率小于100kW的現(xiàn)代電動汽車上。交流感應電機也是較早用于電動汽車驅(qū)動的一種電機，它的調(diào)速控71控制器技術(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來完成的，其原理是通過控制電動機的電壓和電流來實現(xiàn)電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)方向的控制。目前電動汽車上應用較廣泛的是晶閘管斬波調(diào)速，通過均勻改變電機的端電壓，控制電機的電流，來實現(xiàn)電機的無級調(diào)速。在電子電力技術(shù)的不斷發(fā)展中，它也逐漸被其他電力晶體管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斬波調(diào)速裝置所取代。從技術(shù)的發(fā)展來看，伴隨著新型驅(qū)動電機的應用，電動汽車的調(diào)速控制轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷髂孀兗夹g(shù)的應用將成為必然的趨勢。在驅(qū)動電機的旋向變換控制中，直流電機依靠接觸器改變電樞或磁場的電流方向，實現(xiàn)電機的旋向變換，這使得控制電路復雜、可靠性降低。當采用交流異步電機驅(qū)動時，電機轉(zhuǎn)向的改變只需變換磁場三相電流的相序即可，可使控制電路簡化。此外，采用交流電機及其變頻調(diào)速控制技術(shù)，使電動汽車的制動能量回收控制更加方便，控制電路更加簡單。控制器技術(shù)控制器技術(shù)的變速和方向變換是靠電動機調(diào)速控制裝置來72二十一世紀以來，由感應電動機驅(qū)動的電動汽車幾乎都采用矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制。矢量控制又有最大效率控制和無速度傳感器矢量控制，前者是使勵磁電流隨著電動機參數(shù)和負載條件的變化，從而使電動機的損耗最小、效率最大；后者是利用電機電壓、電流和電機參數(shù)來估算出速度，不用速度傳感器，從而達到簡化系統(tǒng)、降低成本、提高可靠性的目的。直接轉(zhuǎn)矩控制克服了矢量控制中解耦的問題，把轉(zhuǎn)子磁通定向變換為定子磁通定向，通過控制定子磁鏈的幅值以及該矢量相對于轉(zhuǎn)子磁鏈的夾角，從而達到控制轉(zhuǎn)矩的目的。由于直接轉(zhuǎn)矩的控制手段直接、結(jié)構(gòu)簡單、控制性能優(yōu)良和動態(tài)響應迅速，因此非常適合電動汽車的控制。隨著電機及驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展，控制系統(tǒng)趨于智能化和數(shù)字化。變結(jié)構(gòu)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡、自適應控制、專家系統(tǒng)、遺傳算法等非線性智能控制技術(shù)，都將各自或結(jié)合應用于電動汽車的電機控制系統(tǒng)。它們的應用將使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，響應迅速，抗干擾能力強，參數(shù)變化具有魯棒性，可大大提高整個系統(tǒng)的綜合性能。二十一世紀以來，由感應電動機驅(qū)動的電動汽車幾乎都采用矢量控制73電池技術(shù)電池性能指標：電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。電動汽車用電池的主要性能指標是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循環(huán)壽命(L)和成本(C)等。要使電動汽車能與燃油汽車相競爭，關(guān)鍵就是要開發(fā)出比能量高、比功率大、使用壽命長的高效電池。電池技術(shù)電池性能指標：電池是電動汽車的動力源泉，也是一直制約74比能量(E)：（單位質(zhì)量或體積所蘊含的能量）能量密度(Ed):（單位體積所具有的能量）比功率(P):（發(fā)動機最大凈功率/汽車總質(zhì)量）、比能量(E)：（單位質(zhì)量或體積所蘊含的能量）75電池的發(fā)展歷程第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VRLA)，由于其比能量較高、價格低和能高倍率放電，因此是目前惟一能大批量生產(chǎn)的電動汽車用電池。第2代是堿性電池，主要有鎳鎘、鎳氫、鈉硫、鋰離子和鋰聚合物等多種電池，其比能量和比功率都比鉛酸電池高，因此大大提高了電動汽車的動力性能和續(xù)駛里程，但其價格卻比鉛酸電池高。第3代是以燃料電池為主的電池，燃料電池直接將燃料的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，能量轉(zhuǎn)變效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反應過程，能量轉(zhuǎn)化過程可以連續(xù)進行，因此是理想的汽車用電池。一些關(guān)鍵技術(shù)還有待突破。燃料電池大致分為5類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）電池的發(fā)展歷程第1代是鉛酸電池，目前主要是閥控鉛酸電池(VR76質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)廣泛應用于電動汽車的燃料電池是一種稱為質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)，它以純氫為燃料，以空氣為氧化劑，不經(jīng)歷熱機過程，不受熱力循環(huán)限制，化學能直接轉(zhuǎn)化為電能，實際效率達60%-80%。能量的轉(zhuǎn)換效率高，是普通內(nèi)燃機熱效率的2～3倍。同時，它還具有噪音低、無污染、壽命長、啟動迅速、比功率大和輸出功率可隨時調(diào)整等特性，使得PEMFC非常適合用作交通工具的動力源。質(zhì)子交換膜的燃料電池(PEMFC)廣泛應用于電動汽車的燃料電77燃料電池的技術(shù)原理燃料電池其原理是一種電化學裝置，其組成與一般電池相同。其單體電池是由正負兩個電極(負極即燃料電極和正極即氧化劑電極)以及電解質(zhì)組成。不同的是一般電池的活性物質(zhì)貯存在電池內(nèi)部，因此，限制了電池容量。而燃料電池的正、負極本身不包含活性物質(zhì)，只是個催化轉(zhuǎn)換元件。