燃料电池汽车的介绍

燃料电池汽车有哪些什么是燃料电池汽车

什么是燃料电池汽车

燃料电池汽车(FCV)是一种用车载燃料电池装置产生的电力作为动力的汽车。车载燃料电池装置所使用的燃料为高纯度氢气或含氢燃料经重整所得到的高含氢重整气。与通常的电动汽车比较,其动力方面的不同在于FCV用的电力来自车载燃料电池装置,电动汽车所用的电力来自由电网充电的蓄电池。因此,FCV的关键是燃料电池。

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。这种电化学反应与氢气在氧气中发生的剧烈燃烧反应是完全不同的,只要阳极不断输入氢气,阴极不断输入氧气,电化学反应就会连续不断地进行下去,e-就会不断通过外部电路流动形成电流,从而连续不断地向汽车提供电力。与传统的导电体切割磁力线的回转机械发电原理也完全不同,这种电化学反应属于一种没有物体运动就获得电力的静态发电方式。因而,燃料电池具有效率高、噪音低、无污染物排出等优点,这确保了FCV成为真正意义上的高效、清洁汽车。

为满足汽车的使用要求,车用燃料电池还必须具有高比能量、低工作温度、起动快、无泄漏等特性,在众多类型的燃料电池中,质子交换膜燃料电池(PEMFC)完全具备这些特性,所以FCV所使用的燃料电池都是PEMFC。

燃料电池汽车工作原理

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，与大气中的氧气发生氧化还原化学反应，产生出电能来带动电动机工作，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前桥（或后桥）等行走机械结构工作，从而驱动电动汽车前进。

7核心部件燃料电池。燃料电池的反应结果会产生极少的二氧化碳和氮氧化物，副产品主要产生水，因此被称为绿色新型环保汽车。燃料电池汽车是电动汽车的一种，其核心部件燃料电池。通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能动力。

燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。

燃料电池汽车特点

与传统汽车相比，燃料电池汽车与传统的内燃机驱动汽车在构造及动力传输等方面的不同,为汽车的整体设计提出了新的要求。传统内燃机汽车的发动机----变速器动力总成在燃料电池汽车中不复存在,取而代之的是燃料电池反应堆、蓄电池、氢气罐、电动机、DC/DC转化器等设备。而制动系统和悬架也相应变化。因此,根据燃料电池汽车自身特点,在设计时,应作相应的变化和改进。燃料电池汽车具有以下优点：

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄漏带来的水污染。

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。

燃料电池汽车的特点表现在以下方面：

燃料电池汽车底盘布置

燃料电池动力总成包括:氢气罐总成、蓄电池总成、燃料电池堆总成、动力输出系统总成等。其中,储氢罐一般放置于底盘的中部,或后排座椅的下方空间(传统内燃机轿车的油箱位置),将氢气罐分散存储。除了燃料电池动力总成外,对汽车制动总成、前后悬架总成及轮胎等方面也应作相应的调整和测试。特别是随着轮毂电机技术的发展,使燃料电池汽车在电动机的放置有了新的选择,增大了汽车内部空间。而各电动轮的驱动力也可直接控制,提高恶劣路面条件下汽车的行使性能。底盘布置应把绝大多数的负载均匀分配在底盘的前后端,降低车辆的总体重心,使轿车具有良好的操控性能,并改善车辆的整体安全性。

燃料电池汽车管理系统

燃料电池汽车的动力系统一般由质子交换膜燃料电池、蓄电池、电机和系统控制设备组成。燃料电池所生成的电能经过DC/DC转换器、DC/AC逆变器等的变换,带动电机的运转,将电能转变为机械能,为汽车提供动力。在一些关键部件,如质子交换膜燃料电池和蓄电池等,其热特性及传热性质与传统汽车有着很大的不同,为燃料电池汽车的水、热管理提出了新的目标和要求。

燃料电池汽车电子控制

与传统汽车相同,电子控制在燃料电池汽车的发展中也将起着越来越重要的作用。汽车的各种操纵系统都会向着电子化和电动化的方向发展,实现“线操控”,即用导线代替机械传动机构,如“导线制动”、“导线转向”等;现有的12V动力电源已满足不了汽车上所有电气系统的需要,42V汽车电气系统新标准的实施,将会使汽车电器零

部件的设计和结构发生重大的变革,机械式继电器、熔丝式保护电路也将随之淘汰。同时,燃料电池的特性有其自身的特点:

a.电压低,电流大;

b.输出电流会随温度的升高而升高,输出电压会随输出电流的增大而下降;

c.从开始输出电压、电流到逐渐进入稳定状态,停留在过渡带范围内的动态反应时间较长。正是由于以上特点,大多数电器和电机难以适应其电压特性,所以必须和DC/DC变换器和DC/AC逆变器配合使用,需要对燃料电池系统进行大量的功率调节以保证电压的稳定。

(1)当燃料电池的输出功率大于汽车的需要时,多余的功率可对蓄电池进行充电,在动力系统起动时蓄电池可以给辅助系统提供电源;

(2)当燃料电池的功率不能满足汽车加速、爬坡时,蓄电池可提供附加功率,配合燃料电池共同使用。

所以,车辆可采用42V的辅助电源独立地为各种电子、电气设备提供电能。由于燃料电池汽车较之传统内燃机汽车在驱动方式上有着本质的区别,所以在底盘布置、水热管理、电子控制等诸多方面的设计也有着很大的不同。

燃料电池车是电动车的一种，其电池的能量是通过氢气和氧气的化学作用，而不是经过燃烧，直接变成电能的。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物，因此燃料电池车辆是无污染汽车，燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2～3倍，因此从能源的利用和环境保护方面，燃料电池汽车是一种理想的车辆。

燃料电池汽车有哪些

下面我们就来盘点哪些企业在做电池燃料车。

1.金龙汽车产品：一代氢燃料电池城市客车

公司主营汽车产品及零配件，其大中型客车的市场占有率高。同时公司一直致力于新能源客车的研发，09年初，公司研制的新一代氢燃料电池城市客车在苏州下线，此举标志着国家“863计划十一五攻关项目：节能与新能源汽车”--氢燃料城市客车研发项目取得新突破。

2.上汽集团产品：荣威950插电式燃料电池车

在2015上海车展前，上汽集团与媒体进行了前瞻技术分享会，提前对即将在车展展示的两款“未来汽车”进行了预热。除了造势多时的智能汽车，上汽集团还抛出了另外一枚重磅炸弹——第四代荣威950插电式燃料电池车。该车可实现400多公里的续航里程，160公里的最高时速。

3.现代汽车产品：ix35氢燃料电池车

现代汽车2014年2月份开始在韩国投产ix35氢燃料电池车，成为全球首家推出量产版氢燃料电池车的车企，该车型在欧洲等市场以ix35的名称进行销售。

现代选择ix35这款车衍生出燃料电池车并量产，部分原因是因为该车的传统车型颇受欢迎。在燃料电池版ix35中，工程师确保燃料电池堆、储氢罐、电池和动力总成的关键系统不会对车辆的可用性造成影响。

车中采用了功率为100千瓦的燃料电池堆为一台功率为100千瓦的电动机提供能量，电机可提供的峰值扭矩达到300牛米，约合221磅英尺，0-62英里/时加速时间为12.5秒，最高时速可达100英里/时，其行驶里程则为369英里，约合594公里。储氢罐中可存放5.6千克氢气，也就是每千克氢燃料可支持汽车行驶106公里。经计算，一千克氢燃料约相当于3.7升汽油的能量含量，那么，该车的燃效约为28.6（106/3.7=28.6）千克/升。

4.丰田产品：丰田Mirai燃料电池车，FCVPlus概念车

Mirai燃料电池车

FCVPlus概念车

丰田作为油电混动领域的领导者此次带来了采用氢燃料电池作为动力能源的车型。与其他清洁能源不同，用氢气转化为电能驱动的汽车尾气近为对环境无害的水蒸气。该车将在2014年底接受预定，并于2015年正式发售。

不同于特斯拉旗下的电动车，丰田该款汽车采用的不是插电式充电，取而代之的是加氢的方式。液氢加入储罐中，与空气发生反应产生水的同时产生电能，电能被输送给车辆的电动机，从而驱动汽车。

5.本田产品：本田Clarity氢燃料电池车

本田Clarity氢燃料电池轿车日前在东京车展上发布，该车是现款FCXClarity车型的升级版。本田公司表示，该车将于2016年3月份在日本上市，同时也将在美国上市。美版将在今年的洛杉矶车展上发布。

6.通用产品：雪佛兰Equinox第四代氢燃料电池车

雪佛兰Equinox的燃料电池组由440块串联电池组成，电力输出可达93千瓦，在车载73千瓦(100马力)同步电动机的共同驱动下，0－100公里/小时的加速只要12秒，而这款前驱车型的最高时速可达每小时160公里。