燃料电池汽车原理新能源小汽车的电池

admin 阅读：691 2023-12-14 03:49:09 评论：0

问题描述 燃料电池汽车原理

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新能源小汽车的电池

新能源小汽车的电池

动力电池类型一氢燃料电池相比蓄电池，目前十分小众的氢燃料电池是真正意义上“零排放”的清洁能源，它将氢气和氧气的化学能直接转换成电能的发电装置。基本原理就是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散和电解质发生反应后，放出电子通过外部的负载到达阳极，只会产生水和热。

可以说，氢燃料电池的优势不仅仅体现在电池能量转换效率高，而且无污染、无噪声。而从长远的角度来看，氢燃料电池必将是未来动力电池行业的一个重点发展方向。好比说，最近现代汽车就公布了一个“2025战略”，除了要扩大纯电动车销量，氢燃料电动车也在其销量规划中。此外，像丰田、本田等知名车企也在积极推动氢燃料电池技术的发展。

动力电池未来发展趋势是:能量密度越来越高，充电速度越来越快，安全性越来越强，成本越来越低。所以动力电池产品类型未来研究将逐步向半固态电池一固态电池一全电池发展，未来五年应该可以看到固态电池问世，十年以内应该能完成商业量产。

燃料电池客车的关键技术有哪些

新能源汽车相关知识

1、新能源汽车的定义

新能源汽车，是指采用新型动力系统，主要或全部使用新型能源的汽车，包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。其中：

纯电动汽车，是指由电动机驱动，且驱动电能来源于车载可充电蓄电池或其他能量储存装置的汽车；

插电式混合动力汽车，是指具有一定的纯电动行驶里程，且在正常使用情况下可从非车载装置中获取电能量的混合动力汽车；

燃料电池汽车，是指以燃料电池为动力源的汽车。

2、充电方法

家用充电桩：消费者在购买电动汽车后，可以在自家的车库、车位等地方安装汽车匹配的充电桩。充电桩安装完毕后，电动汽车就可以直接通过充电线连接充电桩进行充电。

公共充电站、充电桩：公共充电站、充电桩类似现有的加油站，只要附近有相应的公共充电设施，就可以花费一定的费用为电动汽车充电续航。

4S店充电站：每个品牌的电动汽车4S店都有自家的充电设施，消费者可以将电动汽车开往4S店充电续航。

3、保养方法

电动汽车与传统汽车最大的区别就是动力的来源，电动汽车的动力来源于电池组及电机驱动系统，电动汽车的保养与传统的汽车保养的区别也在于电池组及电机驱动系统的保养，其他的保养项目基本一致。

若是注意电动汽车的保养，不仅能延长电池组的寿命，同时能延续电动汽车的良好性能。

电动汽车的保养主要有以下保养技巧：

（1）严禁存放时亏电：蓄电池在存放时严禁处于亏电状态。亏电状态是指电池使用后没有及时充电。在亏电状态下存放电池，很容易出现硫酸盐化，硫酸铅结晶物附着在极板上，会堵塞电离子通道，造成充电不足，电池容量下降。亏电状态闲置时间越长，电池损坏越重。因此，电池闲置不用时，应每月补充电一次，这样能较好地保持电池健康状态。

（2）定期检查：在使用过程中，如果电动车的续行里程在短时间内突然大幅度下降十几公里，则很有可能是电池组中最少有一块电池出现问题。此时，应及时到销售中心或代理商维修部进行检查、修复或配组。这样能相对延长电池组的寿命，最大程度地节省开支。

（3）避免大电流放电：电动车在起步、载人、上坡时，尽量避免猛踩加速，形成瞬间大电流放电。大电流放电容易导致产生硫酸铅结晶，从而损害电池极板的物理性能。

（4）正确掌握充电时间：在使用过程中，应根据实际情况准确把握充电时间，参考平时使用频率及行驶里程情况，把握充电频次。充电时间不宜过长，否则会形成过度充电，使电池组发热。过度充电、过度放电和充电不足都会缩短电池组寿命。

（5）避免充电时插头发热：电源插头或充电器输出插头松动、接触面氧化等现象都会导致插头发热，发热时间过长会导致插头短路或接触不良，损害充电器和电瓶，给您带来不必要的损失。所以发现上述情况时，应及时清除氧化物或更换接插件。

（6）电动汽车的清洗：电动车的清洗应按照正常洗车方法，清洗过程中应注意避免水流入车体充电插座，避免车身线路短路。

新能源汽车的定义及分类

摘要：燃料电池客车是使用燃料电池驱动的电动客车，属于新能源客车的范畴，它的关键技术主要是三大技术，分别是电池技术、电机技术和控制器技术。根据《燃料电池客车技术规范》的要求，燃料电池客车在性能、安全性、燃料电池系统、车载氢系统等方面都有一定的要求。下面一起来了解一下燃料电池客车技术要求吧。一、燃料电池客车的关键技术有哪些

燃料电池客车属于电动客车，其关键技术也与普通电动客车的关键技术相同，主要是电池技术、电机技术、控制器技术三方面：

1、电池技术

电池是燃料电池汽车的动力源泉，也是一直制约燃料电池汽车发展的关键因素。燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破。

2、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，使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻4种电机。4种电机各有优缺点，但是对于电动汽车而言，由于电能是由各类电池提供的，价格昂贵而弥足珍贵，所以使用相对效率最高的永磁无刷电机是较为合理的，它已被广泛应用于功率小于100kW的现代电动汽车上。

3、控制器技术

控制器技术的变速和方向变换是靠电动机调速控制装置来完成的，其原理是通过控制电动机的电压和电流来实现电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。燃料电池客车应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀改变电机的端电压，控制电机的电流，来实现电机的无级调速。

二、燃料电池客车技术要求

燃料电池客车是以燃料电池系统作为单一动力源或燃料电池系统与可充电储能系统作为混合动力源或主动力源的客车，根据《燃料电池客车技术规范》（JT/T1342-2020），燃料电池客车主要有以下技术要求：

1、一般要求

一般要求部分主要从环境适应、功能等方面规定燃料电池客车的基本要求。定义了燃料电池客车可适用的常规环境区域的温度、湿度、气压和海拔等指标；同时针对寒冷地区，特别强调了车辆需要做特殊防护措施，以确保燃料电池动力系统可以在正常状态下运行。同时也强调了安装车载终端的要求，并明确应符合GB/T32960系列标准的要求。

2、性能要求

在性能要求部分，主要从动力性能，舒适性、续驶里程、EMC四个方面对燃料电池客车的性能提出要求。燃料电池客车应达到的加速性能（从0-50km/h的加速时间）应≤30s；爬坡性能根据车型不同有所不同，最大爬坡度分别应≥12％、15％；在40km/h等速工况时，应有大于300km的续驶里程；另外，还规定了燃料电池系统的总额定功率与驱动电机的总额定功率比值不低于50%，且燃料电池系统额定功率不小于30kW；舒适性方面，主要考虑燃料电池系统在运行时空气压缩机和尾排系统的噪音对车内噪音的影响。

3、安全要求

在整车安全要求部分，主要规定了燃料电池客车高压警示标志要求、整车功能安全要求；另外，燃料电池系统部件在整车上安装位置、结构防护要求及防护等级应不低IP67；燃料电池客车上应有预防氢燃料泄露技术要求及报警措施；并对氢气加注安全做了明确的规定。

4、燃料电池系统要求

主要是对燃料电池系统的基本要求、燃料电池系统在整车上安装使用的安全要求两个方面，包括外形尺寸、结构安全、运行要求、机械物理特性、安全要求、电气特性、故障防护等。

5、车载氢系统要求

燃料电池客车高压储氢系统的储氢容器、储氢装置安装结构及位置、氢燃料泄露防护和氢管路布置均有相关要求。

新能源汽车包括什么

在不断加剧的“人、车、自然”的矛盾下，人们开始把目光从传统的燃油汽车转向新能源汽车。我国作为能源消费大国，发展新能源汽车产业是低碳经济时代必然的选择。我国是一个世界汽车生产和销售大国，传统汽车制造业落后与国外发达国家，但是新能源汽车研发领域，又有成本和市场优势，在技术水平及产业化方面，我国与国外基本处于同一起跑线上。因此新能源汽车的产业发展也将成为汽车行业的新导向。

图1-纯电动汽车

二、新能源汽车定义

新能源有新旧二个定义及分类说明；

旧定义：国家较早对新能源定义是指采用非常规能源的车用燃料作为动力源（或使用常规的车用燃料、常用新型车载动力装置），综合车辆动力控制和驱动方面的新技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的车，旧定义新能源汽车以动力源不同分类，主要如下图四大类型：

新定义：根据国务院颂布的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》中明确新能源汽车的范围为：

1）混合动力汽车（要求单次纯电行驶里程不小50km/h)

2）纯电动汽车

3）燃料电池汽车

常规混合动力汽车划归为节能内燃机汽车；

新能源汽车与节能汽车分类

所以新定义认为新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源（如电能等非石油燃料）驱动的汽车。

以下为新能源汽车的分类：

新能源汽车的分类

混合动力汽车定义：

混合动力汽车也被称为复合动力汽车，其动力输出部分或全部依靠车载的内燃机提供，并根据对其他动力源（如电动源)的依赖程度分为弱混、轻混、中混和重混（全混），根据其动力输出的分配方式分为并联、串联和混联。

新能源增程式混合动力汽车：

它是在纯电动汽车上加装一套内燃机作为电力源的充电系统，其目的是减少汽车的污染，提高纯电动汽车的行驶里程。插电式混合动力汽车是可以直接由外接电源充电的重度混合动力汽车，而且电池容量较大，可以靠纯电力驱动行驶较远的距离（目前我国的要求是综合工况下行驶50km)，因此其对内燃机的依赖较少。

新能源插电式混合动力汽车：

插电式混合动力中，电动机是主要的动力源，而内燃机作为备用动力，当动力电池能量消耗到一定的程度或电动机不能提供所需动力时才起动内燃机，以混合动力模式行驶，并适时向电池充电。

新能源混合动力汽车充电模式：

1）内燃机的机械能通过电机系统转化为电能输入动力电池。

2）车辆减速，通过电机（此时电动机将作为发电机）将车辆的动能转化为电能输入动力电池(即能量回收）。

3）通过车载充电机或外部充电桩，将外部电源的电能输入动力电池（外接充电）。

纯电动汽车：

纯电动汽车（BEV）是指以动力电池为唯一车载电源，并由电动机提供驱动转矩的汽车可简称为EV.

其优点是：无排放污染，噪声低；能源转化效率高且多样化；使用和维护与内燃机汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车相比较为简单，动力传动部件更少，维护工作量更少。特别是电动机本身，使用范围广，不易受所处环境影响，所以纯电动汽车的服务成本和使用成本相对较低。

氢能源汽车：

氢能源汽车有两类，一类是氢能燃料电池汽车（或称燃料电池汽车）；另一类是氢内燃机汽车（或称氢能燃料汽车）。

但是这两者又有很大的区别，前者是由氢燃料通过化学反应产生驱动电力（这点又不同于一般的纯电动汽车，纯电动汽车的电力是通过车载动力电池的反复充电获得的)；而氢内燃机汽车是以氢气为燃料，通过氢发动机（类似于传统能源的汽油发动机）直接燃烧氢气从而获得动力。总之两者都是以氢气为燃料，排放物是水，没有污染，因此，氢能源汽车是传统汽车最理想的替代方案，也是最被寄予希望的绿色能源汽车。