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燃料电池电动汽车的关键技术有

发布时间: 2022-01-05 07:56:26

『壹』 燃料汽车的关键技术是什么为什么难以推广

燃料汽车的关键技术有燃料电池技术,驱动电机技术,电子控制技术,整车系统优化技术等,难以推广主要原因是技术困难和成本高昂以及燃料制取和储存困难和安全等原因制约其推广与发展,

『贰』 燃料电池电动汽车是怎样的工作原理

1、燃料电池电动汽车的动力系统主要由燃料电池发动机、燃料存储装置(主要用于储氢)、驱动电机、动力电池组等组成,采用燃料电池发电作为主要能量源,通过电机驱动车辆前进。燃料电池是利用氢气和氧气(或空气)在催化剂的作用下直接经电化学反应产生电能的装置,且有无污染、排放物只有水的优点。
2、燃料电池电动汽车具有效率高、节能环保(以氢气为能源、排放物为水)、运行平稳、噪声小等优点。
燃料电池作为电动汽车的动力来源,其特点主要表现在:
①能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60%~80%,是内燃机的2~3倍。
②不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工作不产生CO和C02,也没有硫和微粒排出,没有高温反应,也不产生NOx。如果使用车载的甲醇重整催化器供给氢气,仅会产生微量的CO和较少的C02。
3、燃料电池是一种不燃烧燃料而直接以电化学反应方式将燃料的化学能转变为电能的高效发电装置。发电的基本原理是:电池的阳极(燃料极)输入氢气(燃料,氢分子(H2)在阳极催化剂作用下被离解成为氢离子(H+)和电子(e-),H+穿过燃料电池的电解质层向阴极(氧化极)方向运动,e-因通不过电解质层而由一个外部电路流向阴极;在电池阴极输入氧气(O2),氧气在阴极催化剂作用下离解成为氧原子(O),与通过外部电路流向阴极的e-和燃料穿过电解质的H+结合生成稳定结构的水(H2O),完成电化学反应放出热量。
4、现阶段,燃料电池的许多关键技术还处于研发试验阶段。此外,燃料电池的理想燃料——氢气,在制备、供应、储运等方面距离产业化还有大量的技术与经济问题有待解决。
作为燃料电池必不可缺少的反应催化剂——稀有金属铂金(Pt)被大量应用。按照现有燃料电池对铂金的消耗量,地球上所有储量都用来制造车用燃料电池,也仅能满足几百万辆车的需求。因此如何降低稀有金属用量也是燃料电池电动汽车推广应用的技术和资源瓶颈之一。

『叁』 燃料电池汽车的关键技术

电动汽车的关键能源动力技术包括电池技术、电机技术、控制器技术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术,这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。 电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E) 、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
电动汽车用电池经过了3代的发展,已经取得了突破性进展。
第1代是铅酸电池,目前主要是阀控铅酸电池(VRLA) ,由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电, 因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。
第2代是碱性电池,主要有镍镉、镍氢、钠硫、锂离子和锂聚合物等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程,但其价格却比铅酸电池高。
第3代是以燃料电池为主的电池,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。
广泛应用于电动汽车的燃料电池是一种称为质子交换膜的燃料电池(PEMFC) ,它以纯氢为燃料,以空气为氧化剂,不经历热机过程,不受热力循环限制,因此能量的转换效率高,是普通内燃机热效率的2~3倍。同时,它还具有噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性,使得PEMFC非常适合用作交通工具的动力源。 美国和加拿大是燃料电池研发和示范的主要区域,在美国能源部(DOE)、交通部(DOT)和环保局(EPA)等政府部门的支持下,燃料电池技术取得了很大的进步,通用汽车、福特汽车、丰田、戴姆勒奔驰、日产、现代等整车企业均在美国加州参加燃料电池汽车的技术示范运行,并培育了美国的UTC(联合技术公司)、加拿大的巴拉德(Ballad)等国际知名的燃料电池研发和制造企业美国通用汽车公司2007 年秋季启动的Project Driveway 计划,将100 辆雪佛兰Equinox 燃料电池汽车投放到消费者手中,2009 年总行驶里程达到了160万km。同年,通用汽车宣布开发全新的一代氢燃料电池系统,新系统与雪佛兰Equinox 燃料电池车上的燃料电池系统相比,新一代氢燃料电池体积缩小了一半,质量减轻了100 kg,铂金用量仅为原来的1/3。通用汽车新一代燃料电池汽车的铂金用量已经下降到30 g,按照目前国际市场价格,铂金为300~400 元/g,100 kW燃料电池的铂金成本约为1 万元人民币,燃料电池的成本大幅度下降。预计到2017 年,100 kW燃料电池发动机的铂金用量将下降到10~15 g,达到传统汽油机三效催化器的铂金用量水平。
美国在2006 年专门启动了国家燃料电池公共汽车计划(National Fuel Cell City Bus Program,NFCBP),进行了广泛的车辆研发和示范工作,2011 年美国燃料电池混合动力公共汽车实际道路示范运行单车寿命超过1.1 万h 。美国在燃料电池混合动力叉车方面也进行了大规模示范,截至2011 年,全美大约有3000 台燃料电池叉车,寿命达到了1.25 万h 的水平。燃料电池叉车在室内空间使用,具有噪音低、零排放的优点。 欧洲的燃料电池客车示范计划,完成了第6 框架计划(Framework Program,2002—2006)和第7 框架计划(2007—2012),目的是突破燃料电池和氢能发展的一些关键性技术难点,在CUTE (Clean Urban Transport for Europe, 欧洲清洁都市交通)及欧盟其他相关项目支持下,各个城市开展燃料电池公共汽车示范运行,今年新的计划 CHIC( Clean Hydrogen in European Cities, 欧洲清洁都市交通)开始实施,包括阿姆斯特丹、巴塞罗那、汉堡、伦敦、卢森堡、 马德里、波尔图、斯德哥尔摩、斯图加特、冰岛以及澳大利亚珀斯, 即澳大利亚STEP 项目(Sustainable Transport Energy Program,可持续交通能源计划)等,欧洲在燃料电池汽车的可靠性和成本控制等方面取得了长足的进步。
在德国,2012 年6 月,主要的汽车和能源公司与政府一起承诺,建立广泛的全国氢燃料加注网络,支持发展激励计划,即到2015 年,全国建成50 个加氢站,为全国5000 辆燃料电池汽车提供加氢服务[7] 。戴姆勒奔驰于2011 年开展燃料电池汽车的全球巡回展示,验证了燃料电池轿车性能已经达到了传统轿车的性能,具备了产业化推广的能力。戴姆勒集团参与“ Hy FLEET:CUTE(2003-2009)”项目。36 辆梅赛德斯-奔驰Citaro 燃料电池客车已由20 个交通运营商进行运营使用,运营时间超过14 万h、行驶里程超过220 万km。但是第一代纯燃料电池的客车,寿命只有2 000 h,经济性较差。戴姆勒集团与2009 年开始推出第二代轮边电机驱动的燃料电池客车,主要性能达到了国际先进水平,其经济性大幅度改善,燃料电池耐久性达到1. 2 万h。
德国西门子公司研发的燃料电池,已经成功地应用于德国的214 型潜艇上(氢氧型) [11] 。2007 年德国戴姆勒奔驰公司,美国福特汽车公司和加拿大Ballard公司合作, 成立AFCC 公司(Automotive Fuel Cell Cooperation,车用燃料电池公司),以研发和推广车用燃料电池。2013 年年初,宝马公司决定与燃料电池技术排名第一的企业——丰田汽车公司合作,由丰田公司向宝马公司提供燃料电池技术。 从全球范围看,日本和韩国的燃料电池研发水平处于全球领先,尤其是丰田、日产和现代汽车公司,在燃料电池汽车的耐久性,寿命和成本方面逐步超越了美国和欧洲。丰田公司的2008 版FCHV-Adv 在实际测试中,实现了在-37 ℃顺利启动,一次加氢行驶里程达到了830km,单位里程耗氢量0.7 kg/(100 km),相当于汽油3L/(100 km),如图3 所示 [12] 。2013 年11 月,丰田在“第43 届东京车展2013”上,展出了计划在2015 年投放市场的燃料电池概念车,作为技术核心的燃料电池组目前实现了当时公开的全球最高的3 kW/L 功率密度。该燃料电池组去掉了加湿模块,不但降低了成本、车质量和体积,还减少了燃料电池的热容量,有利于燃料电池在低温条件下迅速冷启动。如图5所示为丰田公司的FCHV-Adv。
目前丰田汽车公司在扩大混合动力汽车的同时,重点针对燃料电池汽车的产业化进行准备,拟在2015年投放新一代燃料电池轿车,进行批量生产;2016 年生产(与日野合作)新一代燃料电池客车。和丰田汽车公司类似,日产汽车也投入巨资开展燃料电池电堆和轿车的研发,2011 年日产的燃料电池电堆,功率90 kW,质量仅43 kg,2012 年,日产汽车公司研发的电堆功率密度达到了2.5 kW/L,这在当时是国际最高水平[14] 。另外,本田公司新开发的FCX Clarity燃料电池汽车,能够在- 30℃顺利启动,续驶里程达到620 km[15] ,2014 年,本田宣布的新一代燃料电池堆功率密度也达到3 kW/L。韩国现代从2002 开始研发燃料电池汽车,2005 年采用巴拉德的电堆组装了32 辆运动型多功能车(sports utility vehicle,SUV),2006 年推出了自主研发的第一代电堆,组装了30 台SUV,4 辆大客车,并进行了示范运行;2009—2012 年间,开发了第2 代电堆,装配100 台SUV,开始在国内进行示范和测试,并对电堆性能进行改进;2012 年,推出了第3 代燃料电池SUV 和客车,开始全球示范;2013 年,韩国现代宣布将提前2年开展千辆级别的燃料电池SUV(现代ix35)生产,在全球率先进入燃料电池千辆级别的小规模生产阶段。该SUV 采用了100 kW燃料电池,24 kW锂离子电池,100 kW电机,70 MPa 的氢瓶可以储存5.6 kg 氢气, 新欧洲行驶循环(New European Drive Cycle,NEDC) 循环工况续驶里程588 km,最高车速160 km/h。 在中国国家“八六三”高技术项目、“十五规划”的电动汽车重大科技专项与“十一五规划”节能与新能源汽车重大项目的支持下,通过产学研联合研发团队的刻苦攻关,中国的燃料电池汽车技术研发取得重大进展,初步掌握了整车、动力系统与核心部件的核心技术,基本建立了具有自主知识产权的燃料电池轿车与燃料电池城市客车动力系统技术平台,也初步形成了燃料电池发动机、动力电池、DC/DC 变换器、驱动电机、供氢系统等关键零部件的配套研发体系,实现了百辆级动力系统与整车的生产能力。中国燃料电池汽车正处于商业化示范运行考核与应用的阶段,已在北京奥运燃料电池汽车规模示范、上海世博燃料电池汽车规模示范、UNDP(United Nations Development Programme, 联合国开发计划)燃料电池城市客车示范以及“十城千辆”、广州亚运会、
深圳大运会等示范应用中取得了良好的社会效益中国燃料电池轿车采用独具特色的“电—电混合”动力系统平台技术方案,具有“动力系统平台整车适配、电—电混合能源动力控制、车载高压储氢系统、工业副产氢气纯化利用”的技术特征。在“十五规划”研发的基础上,“十一五规划”新一代燃料电池轿车动力系统结合整车平台的改变,采用扁平化的动力系统布置方式,燃料电池发动机氢气子系统、空气子系统与冷却系统采用模块化分散布置的模式,增加了动力系统与整车适配的柔性,明显提升整车的人机工程性能。同时,优化集成DC/DC 变换器、DC/AC控制器以及电动空调和低压变换器等功率元器件的动力系统控制单元,在提升模块化的同时方便集中处理电磁兼容、系统冷却以及电安全等问题,体现了电动
汽车动力系统集成设计的方向。与“十五规划”燃料电池轿车动力系统相比,新一代动力系统的性能得到进一步优化与提高。主要表现在:燃料电池发动机功率从40 kW 提高到55 kW;动力蓄电池容量从48 kWh 减小到26 kWh ;电机功率从60 kW 提高到90 kW;电机控制器(DC/AC) 功率提高35%,体积比功率增加12.5%。同时,动力系统继续保持燃料经济性的技术优势,在车辆整备质量增加近250 公斤的前提下整车动力性明显提高,燃料经济性则
仍然保持在1.2 kg/(100 km) 的原有水平。中国国家“八六三”高技术项目持续支持燃料电池汽车的技术研发工作,“十二五规划”期间为保持中国电动汽车技术制高点,继续保持了对燃料电池汽车的支持力度。从产业界来看,即使在“十五、十一五规划”燃料电池汽车全球产业化热潮期间,中国汽车工业界并没有在燃料电池汽车方面有明显投入,进入“十二五规划”后,在燃料电池汽车产业化趋于理性化的大背景下,上汽集团制定了燃料电池汽车发展的五年规划,以新源动力为燃料电池电堆供应商,开始投入大量资金研发燃料电池汽车,目前正进行第3 代燃料电池轿车FCV 的开发,在2011 年必比登比赛中,上汽开发的FCV 在燃料电池轿车组别中,名列第3。
同济大学已开展多轮燃料电池轿车的研发工作,研制的燃料电池轿车已在奥运会、世博会进行大规模示范运行。在“十二五规划”期间,同济大学将为中国第一汽车集团公司、东风汽车公司、奇瑞汽车股份有限公司和中国长安汽车集团股份有限公司集成燃料电池轿车。在中国城市循环条件下,代表性燃料电池混合动力轿车的技术参数如表6 所示。

『肆』 新能源汽车关键技术室是什么

新能源汽车的关键技术包括汽车的电池、汽车的电机和电控系统,这就是新能源汽车最重要的三电系统,电池就是汽车的动力电池,影响着汽车的续航里程和充电速度。

新能源汽车是指除汽油发动机柴油发动机之外的其他能源汽车,包括燃料电池汽车或和动力汽车,太阳能汽车等,这些汽车的废气排放量比较低,对环境比较友好,采用非常规的车用燃料作为动力来源。混合动力汽车是指采用两个或多个驱动系统联合使用的车辆,汽车的行驶由多个驱动系统共同提供,目前大部分新能源汽车都是采用混合动力形式。纯电动汽车是指采用单一蓄电池作为动力源的汽车,通过电池向汽车提供电能驱动车辆运行。

『伍』 电动汽车的关键技术是什么

主要是电池和电机的技术。电池要求容量大,重量体积小,充电快。电机要求功率大,重量体积小,效率高(省电)。还有就是车体重量,风阻等。

『陆』 纯电动汽车的核心技术

发展电动汽车必须解决好4个方面的关键技术:电池技术、电机驱动及其控制技术、电动汽车整车技术以及能量管理技术。 电池是电动汽车的动力源泉,也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争,关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
到目前为止,电动汽车用电池经过了3代的发展,已取得了突破性的进展。第1代是铅酸电池,主要是阀控铅酸电池(VRLA),由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电,惟一能大批量生产的电动汽车用电池。第2代是碱性电池,主要有镍镉(NJ-Cd)、镍氢(Ni-MH)、钠硫(Na/S)、锂离子(Li-ion)和锌空气(Zn/Air)等多种电池,其比能量和比功率都比铅酸电池高,因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程,但其价格却比铅酸电池高。第3代是以燃料电池为主的电池。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问。 电动机与驱动系统是电动汽车的关键部件,要使电动汽车有良好的使用性能,驱动电机应具有调速范围宽、转速高、启动转矩大、体积小、质量小、效率高且有动态制动强和能量回馈等特性。电动汽车用电动机主要有直流电动机(DCM)、感应电动机(IM)、永磁无刷电动机(PMBLM)和开关磁阻电动机(SRM)4类。
近几年来,由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速,因此非常适合电动汽车的控制。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电动机。永磁无刷电动机可以分为由方波驱动的无刷直流电动机系统(BLDCM)和由正弦波驱动的无刷直流电动机系统(PMSM),它们都具有较高的功率密度,其控制方式与感应电动机基本相同,因此在电动汽车上得到了广泛的应用。PMSM类电机具有较高的能量密度和效率,其体积小、惯性低、响应快,非常适应于电动汽车的驱动系统,有极好的应用前景。由日本研制的电动汽车主要采用这种电动机。
开关磁阻电动机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行、控制灵活、可四象限运行、响应速度快和成本较低等优点。实际应用发现SRM存在转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点,应用受到了限制。
随着电动机及驱动系统的发展,控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家控制、遗传算法等非线性智能控制技术,都将各自或结合应用于电动汽车的电动机控制系统。 蓄电池是电动汽车的储能动力源。电动汽车要获得非常好的动力特性,必须具有比能量高、使用寿命长、比功率大的蓄电池作为动力源。而要使电动汽车具有良好的工作性能,就必须对蓄电池进行系统管理。
能量管理系统是电动汽车的智能核心。一辆设计优良的电动汽车,除了有良好的机械性能、电驱动性能、选择适当的能量源(即电池)外,还应该有一套协调各个功能部分工作的能量管理系统,它的作用是检测单个电池或电池组的荷电状态,并根据各种传感信息,包括力、加减速命令、行驶路况、蓄电池工况、环境温度等,合理地调配和使用有限的车载能量;它还能够根据电池组的使用情况和充放电历史选择最佳充电方式,以尽可能延长电池的寿命。
世界各大汽车制造商的研究机构都在进行电动汽车车载电池能量管理系统的研究与开发。电动汽车电池当前存有多少电能,还能行驶多少公里,是电动汽车行驶中必须知道的重要参数,也是电动汽车能量管理系统应该完成的重要功能。应用电动汽车车载能量管理系统,可以更加准确地设计电动汽车的电能储存系统,确定一个最佳的能量存储及管理结构,并且可以提高电动汽车本身的性能。
在电动汽车上实现能量管理的难点,在于如何根据所采集的每块电池的电压、温度和充放电电流的历史数据,来建立一个确定每块电池还剩余多少能量的较精确的数学模型。

『柒』 纯电动汽车的关键技术要求和特点

纯电动汽车的关键技术包括车身技术、底盘技术、电池技术、电机技术和控制器技术。
其主要特点是:1、省钱;2、噪音小;3、节能环保;4、加速快;5、结构简单,维护方便;6、易保养。
以上就是我的回答,希望对你有所帮助!

『捌』 电动汽车有哪些关键技术需要突破

整体的材料不行,要新而轻,不能一味的要求电池!汽车的功能不能按传统的来,世界上都缺少的人才

『玖』 电动汽车的关键技术有哪些

电动汽车的关键技术主要在于他的一个,充电电源还有他的一个电瓶,这一块电瓶的话就相对电动汽车的核心关键部位,所以这个部分对心理源电动汽车来说。是非常重要的。

『拾』 现代电动汽车的关键技术包括哪些

现代电动汽车关键技术主要包括三大件,动力电池,电机和电控

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