第6章燃料電池電動汽車

1、電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 第第6章章 燃料電池電動汽車燃料電池電動汽車6.1 概述概述6.2 燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.1 概述概述（1）純?nèi)剂想姵仳?qū)動（PFC）的FCEV；（2）燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（FC+B）的FCEV；（3）燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+C）的FCEV；（4）燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+B+C）的FCEV。 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 1純?nèi)剂想姵仳?qū)動的純?nèi)剂想姵仳?qū)動

2、的FCEV 純?nèi)剂想姵仉妱悠囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔。驅(qū)動電動機傳動系燃料電池系統(tǒng)電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 優(yōu)點優(yōu)點： （1）結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)系統(tǒng)控制和整體布置； （2）系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕量化； （3）較少的部件使得整體的能量傳遞效率高。缺點缺點： （1）燃料電池功率大、成本高； （2）對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性提出了 很高的要求； （3）不能進行制動能量回收。 1純?nèi)剂想姵仳?qū)動的純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 2燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)

3、動技術(shù) 2燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動優(yōu)點：優(yōu)點： （1）由于增加了比功率價格相對低廉得多的蓄電池組，）由于增加了比功率價格相對低廉得多的蓄電池組，系統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式系統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式有很大的降低，從而大大地降低了整車成本；有很大的降低，從而大大地降低了整車成本； （2）燃料電池可以在比較好的設定的工作條件下工作，）燃料電池可以在比較好的設定的工作條件下工作，工作時燃料電池的效率較高；工作時燃料電池的效率較高； （3）系統(tǒng)對燃料電池的動態(tài)響應性能要求較低；）系統(tǒng)對燃料電池的動態(tài)響應性能要求較低； （4）汽車的冷啟動

4、性能較好；）汽車的冷啟動性能較好； （5）制動能量回饋的采用可以回收汽車制動時的部分）制動能量回饋的采用可以回收汽車制動時的部分動能，該措施可能會增加整車的能量效率。動能，該措施可能會增加整車的能量效率。 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 2燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動缺點：缺點：（1）蓄電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動力性和經(jīng)濟性受到影響；（2）蓄電池充放電過程會有能量損耗；（3）系統(tǒng)變得復雜，系統(tǒng)控制和整體布置難度增加。 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 3. 燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動 這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池+蓄電池結(jié)構(gòu)相似，

5、只是把蓄電池換成超級電容。 相對于蓄電池，超級電容充放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長，但是超級電容的能量密度較小。電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 4燃料電池與輔助蓄電池和超級電容燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的聯(lián)合驅(qū)動的FCEV 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點相比燃料電池+蓄電池的結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點更加明顯，尤其是在部件效率，動態(tài)特性，制動能量回饋等方面。而其缺點也一樣更加明顯： （1）增加了超級電容，系統(tǒng)質(zhì)量將可能增加； （2）系統(tǒng)更加復雜化，系統(tǒng)控制和整體布置的難度也隨之增大。 4燃料電池與輔助蓄電池和

6、超級電容燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的聯(lián)合驅(qū)動的FCEV 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.2 燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu) 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.2 燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu) 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 驅(qū)動輪驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動電動機逆變器輔助電源裝置燃料電池發(fā)動機空氣壓縮機8 氫氣儲存罐 氫氣供應系統(tǒng)輔助裝置中央控制器 11變換器6.2 燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu) 電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動

7、技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.3 燃料電池電動汽車車型實例燃料電池電動汽車車型實例電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng) 1)實時采集電池系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù) 實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的

8、端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。2)確定電池的SOC 準確估測動力電池組的SOC，從而隨時預報電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%70%的工作范圍。功能功能電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)3)故障診斷與報警 當蓄電池電量或能量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當電池組的溫度過高，非正常工作時，及時報警。4)電池組的熱平衡管理 其功能是通過風扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。5)一致性補償 當電池之間有差異時，有一定措施進行補償，保證電池組表現(xiàn)能力

9、更強，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)電壓檢測電壓檢測電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)電流檢測電流檢測電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)溫度檢測溫度檢測電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 6.4 電池管理系統(tǒng)電池管理系統(tǒng)SOC估計估計kttekCtISOCSOC0d0安時法安時法式中: Ce為額定容量；I為電池電流； 為充放電效率。電動汽車電驅(qū)動技術(shù)電動汽車電驅(qū)動技術(shù) 作業(yè)作業(yè)1 1、畫出不同形式燃料電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)框圖。、畫出不同形式燃料電池電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)框圖