武漢理工新能源汽車結(jié)構(gòu)與原理復(fù)習(xí)PPT

1、 混聯(lián)式混合動(dòng)力 為提高氣體燃料的能量密度，在汽車上使用天然 氣時(shí)，或是將天然氣加壓，或是將天然氣液化。 天然氣壓縮后儲(chǔ)存在高壓氣瓶中放在車上相當(dāng)于 普通汽車的油箱，氣瓶中氣體的壓力一般為20MPa， 這就是所謂的CNGV (Compressed Natural Gas Vehicle)，即壓縮天然氣汽車。 將天然氣在常壓下-162時(shí)液化后裝入低壓保溫 容器中放在汽車上作為燃料，就是所謂的 LNGV(Liquid Natural Gas Vehiele)，即液化天 然氣汽車。 在油田輕烴回收裝置中處理天然氣時(shí)和在石油煉 制過(guò)程中都有一種以丙烷和丁烷為主的副產(chǎn)品。 它們也是天然氣組成的一部分，較

2、易液化，在常 壓下是氣態(tài)，也可做汽車燃料，這就是液化石油 氣LPG(Liquefied Petroleum Gas)?？咳紵齃PG獲 取動(dòng)力的汽車叫液化石油氣汽車，英文縮寫為 LPGV，習(xí)慣上也將LPGV作為天然氣汽車的一種。 燃料電池用于FCEV時(shí)的不足 燃料電池可持續(xù)發(fā)電，但不能開(kāi)開(kāi)停停。 不能被充電，不能接受FCEV制動(dòng)或下坡時(shí)所反饋的 再生制動(dòng)電能，需要配備其它形式的蓄電池來(lái)存儲(chǔ) 燃料電池的多余電能和制動(dòng)或下坡時(shí)所反饋的電能。 使用甲醇燃料的PEMFC 組成 工作原理 甲醇與水混合和蒸發(fā)后，通過(guò)車載重整器轉(zhuǎn)化為氫氣和二氧化 碳?xì)怏w。重整反應(yīng)：CH3OH+H2O 3H2+CO2 凈化器除

3、去重整產(chǎn)物中使催化劑中毒的二氧化碳等有害氣體. 凈化后的氫氣供給PEMFC系統(tǒng)發(fā)電并生成可循環(huán)使用的純水。 鉛酸電池 閥控鉛酸電池(VRLA) (2V) 鎳基電池 鎳鎘電池(Ni-Cd) (1.2V) 鎳鋅電池(Ni-Zn) (1.6V) 鎳氫電池(Ni-MH) (1.2V) 金屬空氣電池 鋅空氣電池(Zn/Air) (1.2V) 鋁空氣電池(Al/Air) (1.4V) 鈉-電池 鈉硫電池(Na/S) (2V) 鈉鎳氯化物電池(Na/NiCl2) (2.5V) 常溫鋰電池 鋰聚合物電池(Li-Polymer) (3V) 鋰離子電池(Li-Ion ) (4V) 表征電池放電時(shí)電壓特性的專業(yè)術(shù)語(yǔ)

4、有以下幾個(gè): a、額定電壓(或稱公稱電壓)，系指該電化學(xué)體系的 電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓: b、工作電壓，系指電池在某負(fù)載下實(shí)際的放電電壓， 通常是指一個(gè)電壓范圍; c、中點(diǎn)電壓，系指電池放電期間的平均電壓或中心 電壓: d、終止電壓，系指放電終止時(shí)的電壓值，視負(fù)載和 使用要求不同而異。 5、電池容量及其影響因素 電池的電容量，簡(jiǎn)稱為容量，單位為 庫(kù)侖(C)或安時(shí)(Ah)。表征電池容量特性的 專用術(shù)語(yǔ)有以下三個(gè): a、理論容量 理論容量系指根據(jù)參加電化學(xué)反應(yīng)的 活性物質(zhì)電化學(xué)當(dāng)量數(shù)計(jì)算得到的電量。 通常，理論上1電化當(dāng)量物質(zhì)(1電化當(dāng)量 物質(zhì)的量，等于活性物質(zhì)的原子量或分子 量除以反應(yīng)物的電子

5、數(shù))將放出1法拉第電 量，即96500C或26.8Ah。 b、實(shí)際容量 實(shí)際容量系指在一定的放電條件下， 即在一定的放電電流和溫度下，電池在終 止電壓前所能放出的電量。 c.額定容量 額定容量系指在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時(shí)， 規(guī)定或保證在指定的放電條件下電池應(yīng)該 放出的最低限度的電量。 電池的容量與電池的放電倍率、放電形式、放 電終止電壓和放電溫度等放電條件有關(guān)。 電池的放電電流強(qiáng)度用放電倍率(簡(jiǎn)稱放電率) 來(lái)表示。定義: 電倍率=額定容量(Ah)/放電電流(A) 也就是說(shuō)，電池的放電倍率用放電時(shí)間來(lái)表示， 或者說(shuō)以一定的放電電流放完額定容量的電量 所需的小時(shí)數(shù)來(lái)衡量。 例如: 某電池的額定容量為10

6、0Ah，若用50A的恒流放 電，則放完100Ah的電量需要2小時(shí)，我們說(shuō)用 2小時(shí)率放電，用符號(hào)“C/2”或“0.5C”表示。 若用1小時(shí)率的恒流放電，放完100Ah的電量， 放電電流為100A，用符號(hào)“1C”表示。 所以放電倍率所表示的放電時(shí)間越短，即放電 倍率就越高，放電電流越大。 鋰離子電池建模的基礎(chǔ)是如何確定鋰離子電池 的電動(dòng)勢(shì)、內(nèi)阻的特性函數(shù)。 這些特性函數(shù)的確定是基于電池荷電狀態(tài)值 SOC (State of Capacity)變化關(guān)系的結(jié)果上 得到的。 比如： 100Ah的容量，用了20Ah，簡(jiǎn)單認(rèn)為 soc=0.8 電池放電至不能再放的時(shí)候，放電深度DOD 達(dá)到 100% 鋰離

7、子動(dòng)力電池的兩個(gè)基本特性: 1、電池的容量與放電電流有關(guān)，放電電流越 大，則在該電流下所能放出的有效容量就越少， 這種特性簡(jiǎn)稱容量特性 2、電池的工作電壓與放電的深度有關(guān)，放電 電流及放電深度越大，電池的工作電壓下降得 越多，這種特性我們簡(jiǎn)稱為電壓特性 比較：特點(diǎn) 比較：特點(diǎn) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的基本性能比較 啟動(dòng)/正常行駛/加速模式 發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)電機(jī)和蓄電池一起輸出電能并傳遞給功率 轉(zhuǎn)換器，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)車輪。 輕載模式 發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的功率大于車輛所需功率，多余的能量通 過(guò)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電直到SOC達(dá)到預(yù)定的限值。 減速/制動(dòng)模式 電動(dòng)機(jī)把驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，并通過(guò)功率轉(zhuǎn)換

8、器給蓄電池充電。 蓄電池充電模式 停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)可通過(guò)發(fā)電機(jī)和功率轉(zhuǎn)換器給蓄電池充 電。 ）發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)能同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛 ）適合一般公路工況 ）發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)速度與車速相關(guān)，控制復(fù)雜 ）發(fā)動(dòng)機(jī)不僅滿足車輛能量需求，還要起驅(qū) 動(dòng)作用、電機(jī)起系統(tǒng)動(dòng)力和能量調(diào)節(jié)作用 ）電池配備較少，系統(tǒng)尺寸和重量小 ）系統(tǒng)機(jī)電耦合方案較為復(fù)雜 優(yōu)點(diǎn) 高效：無(wú)燃燒，能量轉(zhuǎn)換不受卡諾循環(huán)的限制，效率高達(dá) 50%60%，通過(guò)對(duì)余熱的二次利用，總效率可高達(dá)80%85%， 能量利用效率是普通內(nèi)燃機(jī)的23倍。 環(huán)境友好：清潔無(wú)污染，氫/氧燃料電池的產(chǎn)物只有水，屬 于零排放或接近零排放（考慮到燃料重整時(shí)） 安靜：無(wú)振動(dòng)與噪聲。 可靠

9、性高：無(wú)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件，工作時(shí)僅有氣體和水的流動(dòng)。 燃料補(bǔ)充迅速、易于獲得。 燃料電池的效率隨輸出功率變化的特性比內(nèi)燃機(jī)更適合于汽 車的實(shí)際運(yùn)行。燃料電池的效率在額定功率附近可達(dá)60， 部分功率下運(yùn)行時(shí)效率會(huì)高于額定功率下的效率，可達(dá)約70%， 過(guò)載功率下運(yùn)行時(shí)效率略低于額定功率的效率，可達(dá)5055。 過(guò)載能力強(qiáng)，更適合于汽車的加速、爬坡等工況。燃料電池 的短時(shí)過(guò)載能力可達(dá)200的額定功率。 燃料電池與普通蓄電池的區(qū)別 本質(zhì)區(qū)別 燃料電池是一種能量轉(zhuǎn)換裝置，在工作時(shí)必須有燃料輸入，才 能產(chǎn)出電能，不存在充電問(wèn)題。 普通蓄電池是一種能量?jī)?chǔ)存裝置，必須先將電能儲(chǔ)存到電池中， 在工作時(shí)只能輸出電能，在

10、工作時(shí)不需輸入燃料。 燃料電池通過(guò)不斷供給燃料，可連續(xù)放電。 普通蓄電池必須重復(fù)充電后才可重復(fù)使用，放電是間斷的。 燃料電池需要一套燃料儲(chǔ)存裝置或燃料轉(zhuǎn)換裝置和附屬設(shè)備， 才能獲得氫氣，燃料會(huì)隨著電能的產(chǎn)生逐漸消耗，質(zhì)量逐漸減輕。 普通蓄電池沒(méi)有其它輔助設(shè)備，不論是充滿電還是放完電，其 質(zhì)量和體積基本不變。 燃料電池產(chǎn)生電能時(shí)，反應(yīng)物質(zhì)不斷地消耗不再重復(fù)使用，要 不斷地輸入反應(yīng)物質(zhì)。 普通蓄電池充放電時(shí)，活性物質(zhì)反復(fù)進(jìn)行可逆性化學(xué)變化，活 性物質(zhì)并不消耗。 FCEV對(duì)燃料電池的要求 由單元電池組成的燃料電池組的比能量不低于150200Wh/kg， 比功率不低300400W/kg。達(dá)到或超過(guò)美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合體 (USABC)提出的電池性能指標(biāo)水平。 各種輔助裝備的外形尺寸和質(zhì)量應(yīng)盡可能地減少，實(shí)現(xiàn)FC發(fā) 動(dòng)機(jī)小型化和輕量化，符合FCEV裝車的要求。 燃料充添方便迅速，燃料電池能打開(kāi)進(jìn)行電極、電解質(zhì)和催 化劑的維護(hù)和更換。 可在常溫條件下工作，不會(huì)發(fā)生燃料氣體和電解液的泄漏或 結(jié)冰，有可靠的安全性能。 可在負(fù)荷變化情況下正常運(yùn)轉(zhuǎn)，能對(duì)FCEV行駛工況的變化快 速響應(yīng)。 各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強(qiáng)度和可靠性，能耐受FCEV行駛時(shí)的振 動(dòng)和沖擊。 爬坡時(shí)速度不能用最大車速，最大車速為 100KM/H時(shí)，爬坡時(shí)應(yīng)為15或20KM/H; 最高車速： P1=(m*g*f*ua/3600+C