第十章(第2课蓄电池与燃料电池电动汽车)案例.ppt

汽车拖拉机学Ⅱ;本章内容安排;本节课的主要内容;;M-电动机 C-离合器 D-差速器 FG-固定速比减速器 GB-变速器 ;纯电动汽车对动力蓄电池的基本要求：;（4）适应车辆运行环境 电池能够在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度的影响，不需要特殊的加热、保温系统，能够适应电动汽车行驶时的振动。; USABC蓄电池的性能目标; 蓄电池的基本组成为电池单体，多个电池单体串联组成蓄电池。电池正极和负极都浸在电解液中。放电时，负极发生氧化反应向外电路释放电子，正极发生还原反应，从外电路得到电子。充电时，过程正好相反，负极得到电子发生还原反应，正极失去电子发生氧化反应。; 特点：技术成熟、价格低廉、良好的大电流输出性能、良好的高低温性能、高能量效率（75％～80％）以及多种多样的型号和尺寸等优点。; 在蓄电池充放电过程中电压不为常数，电池开路电压也受环境温度的影响。以中等放电率放电时截止电压取1.75 V，以极高放电率放电时截止电压可取 1.0 V。充电时，充电电流应作适当的控制以维持电池充电电压低于冒气电压（约为2.4V），否则，就会出现过充电反应，电解水生成氢气和氧气，使电解液失去水分。;镍基电池有 Ni-Cd、Ni-Zn、Ni-MH等。; Ni-MH电池单体额定电压1.2 V、比能量65Wh/kg、能量密度 150 Wh/L、比功率200 W/kg。电极活性物质为负极的金属氢化物和正极的NiOOH，金属氢化物能够在电池充放电时释放和吸收氢气，碱性氢氧化钾溶液是电解液的主要成分，电化学反应方程式为：; 金属空气电池采用金属负电极和空气正电极，具有电力充电和机械充电两种可选方案。;Zn空气电池; Al空气电池的额定电压为1.4V，电解液可以是盐溶液或氢氧化钾溶液。机械充电式Al空气电池的放电反应方程式为：; Na-β电池技术包括基于Na/S和Na/NiCl2化合物的两种设计。; 在Na/NiCl2电池中，活性物质为熔铸Na负电极和固体镍氯化物正电极。其电解液除了陶瓷β-Al2O3外，还有一种贮于正电极室中的辅助电解液-钠铝氯化物。相应的电化学反应方程式为：; 放电时，在负电极生成的锂离子通过电解液SPE嵌入正极晶状结构中。; Li-Ion电池使用锂碳化合物（LixC）作负电极，锂化过渡金属氧化物（LilxMyOz）作正电极，液体有机溶液或固体聚合物作电解液。电化学反应方程式为：; 飞轮电池突破了化学电池的局限，用物理方法实现储能。当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能。飞轮电池正是以其动能转换成电能的。;;电池类型;;电动汽车电力驱动系统工作原理 ; 1）需要有4~5倍的过载以满足短时加速行驶与最大爬坡时的要求；;; 无刷永磁同步电机可采用圆柱形径向磁场结构或盘式轴向磁场结构，具有较高的功率密度和效率以及宽广的调速范围。其低速时常采用矢量控制，高速时用弱磁控制。发展前景十分广阔，目前已在国内外多种电动车辆中获得应用。; 无位置传感器永磁同步电机驱动系统也是当前永磁同步电机驱动系统研究的一个热点，将成为永磁同步电机驱动系统的发展趋势之一，具有潜在的竞争优势。;优点：1）电机结构紧凑牢固，适合于高速运行；;;;;;燃料电池与蓄电池的区别; 燃料电池通常由三部分组成，即阳极、阴极和夹在二者之间的电解质。分别向两个电极供给氢气和氧气，通过电极金属的催化作用发生电化学反应，此时在两电极的外电路既有电流产生。 ; 在阳极（又称燃料电极）供给的氢气，在金属的催化作用下生成氢离子（H+）和电子（e-），电子（e-）通过电极的外电路到达阴极。阳极的反应如下：;根据电解质的种类，可将燃料电池分为几下五种：;（1）效率高;（3）过载能力强;（1）价格高; （1）燃料电池的比能量不低于150～200Wh /kg, 比功率不低于300～400 W/kg。要求达到或超过美国先进电池联合体（USABC）所提出的电池性能和使用寿命的指标。; （4）FCEV除排放达到零污染的要求外, 动力性能要求基本达到或接近内燃机汽车的动力性能的水平, 性能稳定可靠。;; 燃料电池车的动力系统与混合动力车大体相似，主要由控制系统、驱动系统、辅助动力系统和电池组等部分构成，其中辅助动力为燃料电池。; 1、介绍了纯电动汽车的结构、驱动类型、工作原理和辅助系统。 2、介绍了动力蓄电池和驱动电机的类型、工作原理及其优缺点。 3、介绍了燃料电池的工作原理、分类及其优缺点