燃料电池及燃料电池汽车简介.pdfVIP

４ 燃料电池及燃料电池汽车简介 ［ ］ 20 　　　６２ 　燃料电池汽车 41 燃料电池汽车 （图４－１）是电动汽车的一种，其核心部件燃料电 池的电能是通过氢气和氧气的化学反应，而不经过燃烧，直接从化学能 变成的。 图４－１　燃料电池汽车 燃料电池汽车的工作原理是：作为燃料的氢，在汽车搭载的燃料电 池中，与空气中的氧发生化学反应，产生出电能驱动电动机，由电动机 带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走 机械结构，转动车轮驱动汽车。 燃料电池的反应结果将不产生二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应 除了电能外的副产品主要是水，因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环 保汽车。 与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点： ①零排放。 ②无机油泄漏引起的水污染。 ③降低了温室气体的排放。 ④提高了燃油经济性。 ⑤提高了发动机燃烧效率。 ⑥运行平稳、无噪声。 如图４－２所示，燃料电池汽车动力系统主要由电力电子控制单元、 电机及减速器、电池、电堆、氢瓶等组成。为了集成燃料电池系统及电 　　　６３ 驱动力系统，常常将电力电子控制单元、电堆及其辅助系统、电机及减 速器等布置入前舱形成一个类似于 “动力总成”的前舱布置，而将储 能系统 （包含蓄电池及供氢系统）布置在整车的后部。这样提升了布 置设计与传统车的近似程度，同时均衡了整车的重量的分布。 图４－２　燃料电池汽车系统架构 燃料电池车和常规车一样，只不过用了燃料电池系统代替发动机系 统，其动力不是来自汽油，而是来自氢氧化学反应产生的电能。图４－３ 为一种燃料电池车动力系统架构。储氢系统负责氢气储存，一般为高压 氢气，分为液态和气态两种形式。目前，国内外高压氢气的储氢压力分 ① 为３５０ｂａｒ和７００ｂａｒ两种规格。通过整车控制，一方面将氢气输送到燃 料电池堆阳极；另一方面，将空气输送入燃料电池电堆阴极。这样，氢 气和空气中的氧气在燃料电池电堆里面通过化学反应，产生了电。电堆 输出的电输入直流转直流交换器并通过直流转直流交换器的调节输出给 母线电压，此时电堆输出电经调节后与蓄电池共同输出供给驱动电机， 电机驱动减速传动机构，从而实现燃料电池汽车电力驱动运行。整个过 程中还需要配置一些辅助系统 （如散热系统、控制系统等）加以调节 与反馈等，这样才会使得整车运行稳定，可靠性提升。 　　　６４ 图４－３　一种燃料电池车动力系统架构 　燃料电池发动机 42 燃料电池发动机作为整车的核心系统，承担着与传统发动机一样重 要的功能———发出能量来驱动汽车。只不过传统发动机是把化学能转化 成机械能，而燃料电池发动机是把化学能转化成电能。 ５ ① １ｂａｒ＝１０ｋＰａ。 （１）燃料电池系统的构成。 燃料电池系统除关键零件 （燃料电池电堆）以外，分为四大系统： 供氢系统、空气系统、热管理系统及控制系统，如图４－４所示。 图４－４　燃料电池系统构架