新能源汽車動力蓄電池及管理技術(shù)2-1-4 氫燃料電池的整車裝調(diào)與測試

項目二動力蓄電池的裝調(diào)與測試學習情境一動力蓄電池整車裝調(diào)與測試新能源汽車動力電池及管理技術(shù)NewEnergyVehicleTechnology

氫燃料電池的整車裝調(diào)與測試任務四目錄CATALOG學習目標任務描述獲取信息任務實施01020304學習目標01知識目標：1.了解燃料電池定義；2.了解燃料電池組成結(jié)構(gòu)和原理；3.了解氫燃料電池的整車裝調(diào)注意事項。學習目標技能目標：1.具有識別燃料電池在車上位置的能力；2.具有區(qū)分氫燃料電池汽車主要部件的能力；3.具有規(guī)范安全的在整車上拆解氫燃料電池的能力。學習目標愛國敬業(yè)誠信創(chuàng)新素質(zhì)目標：1.在操作過程中樹立高壓安全意識；2.養(yǎng)成理論聯(lián)系實際，根據(jù)技術(shù)標準分析問題、解決問題的能力；3.能在工作結(jié)束后按照7S管理規(guī)定整理、恢復作業(yè)場地，養(yǎng)成良好的工作習慣。弘揚工匠精神打造技能強國學習目標友善任務描述02任務描述

燃料電池汽車作為零排放、零油耗被越來越多的汽車廠商所青睞。作為新能源汽車專業(yè)維修人員，需要熟悉氫燃料電池的結(jié)構(gòu)特點和工作原理，能區(qū)分氫燃料電池汽車的主要部件。獲取信息03一、燃料電池的概述

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，又稱電化學發(fā)電器。它是繼水力發(fā)電、熱能發(fā)電和原子能發(fā)電之后的第四種發(fā)電技術(shù)。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料化學能中的吉布斯自由能部分轉(zhuǎn)換成電能，不受卡諾循環(huán)效應的限制，效率很高。另外，燃料電池用燃料和氧氣作為原料，同時沒有機械傳動部件，故沒有噪聲污染，排放出的有害氣體極少。由此可見，從節(jié)約能源和保護生態(tài)環(huán)境的角度來看，燃料電池是最有發(fā)展前途的發(fā)電技術(shù)。獲取信息二、燃料電池的組成燃料電池的主要構(gòu)成組件為電極、電解質(zhì)隔膜與集電器等。1.電極

燃料電池的電極是燃料發(fā)生氧化反應與氧化劑發(fā)生還原反應的電化學反應場所，其性能的好壞關鍵在于觸媒的性能，電極的材料與電極的制程等。電極主要可分為兩部分，其一為阻極（Anode），另一為陰極（Cathode），厚度一般為200~500m；其結(jié)構(gòu)與一般電池的平板電極不同之處，在于燃料電池的電極為多孔結(jié)構(gòu)，設計成多孔結(jié)構(gòu)的主要原因是燃料電池所使用的燃料及氧化劑大多為氣體（例如氧氣、氫氣等），而氣體在電解質(zhì)中的溶解度并不高，為了提高燃料電池的實際工作電流密度與降低極化作用，故發(fā)展出多孔結(jié)構(gòu)的電極,以增加參與反應的電極表面積，而此也是燃料電池當初所以能從理論研究階段步入實用化階段的關鍵原因之一。獲取信息2.電解質(zhì)隔膜

電解質(zhì)隔膜的主要功能是分隔氧化劑與還原劑，并傳導離子，故電解質(zhì)隔膜越薄越好，但亦需顧及強度，就現(xiàn)階段的技術(shù)而言，其一般厚度在數(shù)十毫米至數(shù)百毫米。至于材質(zhì)，目前主要朝兩個方向發(fā)展，其一是先以石棉（Asbestos）膜、碳化硅（SiC）膜、鋁酸鋰（LiAl）膜等絕緣材料制成多孔隔膜，再浸入熔融鋰-鉀碳酸鹽、氫氧化鉀與磷酸等中，使其附著在隔膜孔內(nèi)，另一種則是采用全氟橫酸樹脂（例如PEMFC）及YSZ（例如SOFC）。獲取信息3.集電器

集電器又稱作雙極板（BipolarPlate），具有收集電流，分隔氧化劑與還原劑、疏導反應氣體等功用，集電器的性能主要取決于其材料特性、流場設計及加工技術(shù)。獲取信息三、燃料電池的工作原理

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。其電池單體由正負兩個電極（負極即燃料電極，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)儲存在電池內(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。因此燃料電池是名副其實的把化學能轉(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)物不斷排出，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。氫-氧燃料電池反應原理是電解水的逆過程，如圖2-3-1所示。電極反應為：

負極：

正極：

電池反應：

另外，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。獲取信息四、氫燃料電池整車裝調(diào)的注意事項1.對制氫裝置操作期間，要以防氫氣泄漏或燃料箱過熱導致的爆炸危險；以防在排空燃料箱時由于氣體逸出和接觸導氣部件導致的身體部分的凍傷危險；以防吸入氫氣稀釋后的空氣導致的窒息危險；以防不顯眼的淡藍色氫火焰導致的燒傷危險；以防接觸熱態(tài)冷卻液噴霧，燙傷皮膚和眼睛；

2.不要在冷卻液高于90℃時打開冷卻系統(tǒng)；緩慢地打開冷卻液罐蓋子，釋放壓力，嚴禁將冷卻液注入飲料瓶中，穿戴防護手套，防護服和防護眼鏡；

3.切勿觸摸損壞或故障的高壓車載電氣系統(tǒng)的部件和明線，禁止體內(nèi)帶有電子植入裝置(例如心臟起搏器)的人員對高壓車載電氣系統(tǒng)進行任何作業(yè)；

4.對帶毛刺和鋒利邊角的車輛部件進行操作或在其附近作業(yè)時,一定要戴上防護手套；

5.將汽車在車輛舉升機的支柱之間調(diào)準位置，并在汽車制造商規(guī)定的車輛舉升機支撐點上放置四個支承板。獲取信息任務實施04任務實施氫燃料電池的拆卸【實訓器材】奔馳F-cell780發(fā)動機一臺、智能診斷儀(智能診斷儀)、舉升臺、防護裝置、支架、夾子拆卸器和維修手冊等?！咀鳂I(yè)準備】檢查舉升機；車輛在工位停放周正；鋪好車內(nèi)和車外護套；做好人員防護?！静僮鞑襟E】一、燃料電池拆卸（1）讀取并記錄燃料電池控制單元(N116/2)，燃料電池的實際數(shù)據(jù)；（2）連接智能診斷儀,并讀取故障碼存儲器；（3）通過車輛診斷系統(tǒng)釋放燃料電池系統(tǒng)中的壓力、沖洗燃料電池堆；

注意：

如果無法進行基于診斷的壓力釋放，手動釋放燃料電池系統(tǒng)中的壓力；如果不能通過診斷裝置沖洗燃料電池堆，手動進行燃料電池堆沖洗。（4）分開車載電網(wǎng)蓄電池的接地線，手動斷開高壓車載電氣系統(tǒng)；（5）將車輛固定到車輛舉升機上；（6）拆下底板飾板；（7）拆下發(fā)動機艙飾板；（8）拆下燃料電池控制單元N116/2，如圖2-71所示；圖2-71拆卸燃料電池控制單元任務實施氫燃料電池的拆卸（

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)拆下低溫水回路的冷卻器

（10）拆下電動制冷劑壓縮機；

（11）拆下冷凝器；

（12）拆下橫梁；

（13）拆下水分離器；

（14）將連接壓力調(diào)節(jié)單元的切斷閥到燃油熱交換器的軟管部分從燃油熱交換器上拆下；

（

15）拆下連接燃油熱交換器到調(diào)壓閥的軟管部分；

（16）將高壓導線從高壓正溫度系數(shù)(PTC)加熱器上拆下；

（17）將溫度傳感器從空氣調(diào)節(jié)單元的出口拆下；

（18）將高壓管路從高壓分配器上拆下；

（19）將高壓管路從后軸上方的燃油箱保護框架上拆下；

（20）將高壓導線從變速箱通道中的燃油箱保護框架上拆下；擰開螺母1，拆下螺釘/螺栓2，將高壓導線3從支架4上拆下；松開線路支架5；擠出高壓導線3并使其垂下，如圖2-72所示；圖2-72高壓導線的拆卸（21）將接地線6從車身上斷開，如圖2-73所示；圖2-73斷開接地線任務實施氫燃料電池的拆卸（22）將支架7安裝到發(fā)動機后支架上，拆下螺栓8，如圖2-74所示；圖2-74安裝支架拆下螺栓（23）拆下冷卻液管路9并密封開口；拆下真空管路10并密封開口；拆下電纜接頭11；拆下冷卻液管路12并密封開口，如圖2-75所示；圖2-75冷卻液管路、真空管路、電纜接頭任務實施氫燃料電池的拆卸（24）將燃料電池固定到鏈式吊車或車間起重機和均布載荷調(diào)節(jié)器，然后使其稍稍張緊，拆下螺栓14和15，將燃料電池從車輛中抬出，如圖2-76所示。圖2-76拆卸螺栓吊出燃料電池任務實施氫燃料電池的拆卸二、燃料電池的安裝按照拆卸的相反順序進行安裝即可。任務實施氫燃料電池的拆卸三、燃料電池控制單元的拆裝（1）在確保車輛能駕駛到授權(quán)服務中心的前提要求下，更換燃料電池控制單元(N116/2)時，先試運行燃料電池控制單元(N116/2)，然后關閉點火開關并將遙控鑰匙存放在發(fā)射范圍以外(最少2m)。（2）拆下燃料電池護蓋1，具體位置如圖2-77所示；圖2-77燃料電池護蓋任務實施氫燃料電池的拆卸任務實施氫燃料電池的拆卸（3）旋開螺栓2，斷開電氣連接器3；注意安裝時要確?？刂茊卧N正確落座，如圖2-78所示；

圖2-78旋開螺栓斷開電氣連接器

（4）拆下燃料電池控制單元(N116/2)；

（5）檢查密封件4是否損壞以及是否正確落座，如圖所示，如果出現(xiàn)故障，應更換或正確放置密封件4，如圖2-79所示。

（6）按照拆卸的相反順序進行安裝。圖2-79密封件氫燃料電池的整車裝調(diào)與測試工作任務單班級：姓名：1.車輛信息記錄品牌

整車型號

生產(chǎn)年月

驅(qū)動電機型號

電池電量

行駛里程

車輛識別碼

2.作業(yè)場地準備檢查設置隔離欄□是□否檢查設置安全警示牌□是□否檢查滅火器壓力、有效期￡是□否安裝車輛檔塊￡是□否3.記錄氫燃料電池拆裝步驟4.記錄檢測數(shù)據(jù)檢測對象檢測條件檢測值標準值結(jié)果判斷

5.記錄氫燃料電池控制單元的拆裝步驟

6.竣工檢驗車輛是否正常上電□是□否車輛是否正常切換檔位□是□否7.作業(yè)場地恢復拆卸車內(nèi)三件套□是□否拆卸翼子板布□是□否將高壓警示牌等放至原位置□是□否清潔、整理場地□是□否任務實施氫燃料電池的拆卸工作任務評價表實習日期：姓名：班級：學號：導師簽名：自評：□熟練□不熟練互評：□熟練□不熟練師評：□合格□不合格日期：日期：日期：氫燃料電池的整車裝調(diào)與測試【評分細則】序號評分項得分條件分值評分要求自評互評師評1安全/7S/態(tài)度□1.能進行工位7S操作□2.能進行設備和工具安全檢查□3.能進行車輛安全防護操作□4.能進行工具清潔、校準、存放操作□5.能進行三不落地操作15未完成1項扣3分，扣分不得超過15分□熟練□不熟練□熟練□不熟練□合格□不合格2專業(yè)技能能力□1.能正確確認故障現(xiàn)象□2.能規(guī)范拆下燃料電池控制單元N116/2□3.能正確測量輔助蓄電池電壓□4.能正確拆卸高壓導線從變速箱通道中的燃油箱保護框架□5.能正確拆卸高壓導線從變速箱通道中的燃油箱保護框架□6.能拆卸冷卻液管路并密封開口；□7.能規(guī)范拆卸真空管路、電纜接頭、冷卻液管路并密封開口；□8.能規(guī)范拆卸螺栓，將燃料電池從車輛中抬出50未完成1項扣6分，扣分不得超過50分□熟練□不熟練□熟練□不熟練□合格□不合格3工具及設備的使用能力□1.能正確使用故障診斷儀□2.能正確使用萬用表10未完成1項扣3分，扣分不得超過10分□熟練□不熟練□熟練□不熟練□合格□不合格4資料、信息查詢能力□1.能正確查詢線束插接器端子含義□2.能正確使用維修手冊查詢資料□3.能正確記錄查詢資料章節(jié)及頁碼□4.能正確記錄所需維修信息10未完成1項扣3分，扣分不得超