混合動力汽車-動力傳動及其資料說課講解

混合動力汽車-動力傳動及其資料混合動力汽車自動變速系統(tǒng)

混合動力汽車可以選用專門針對混合動力系統(tǒng)設(shè)計的變速傳動系統(tǒng)，也可是使用傳統(tǒng)變速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所要功能?，F(xiàn)在常見的混合動力轎車有:Prius(Toyota),Estima(Toyota),Tino(Nissan),Civic(Honda)和Insight(Honda)，其選用的變速傳動系統(tǒng)如表1所示。混合動力汽車自動變速系統(tǒng)表1混合動力汽車使用的變速傳動系統(tǒng)混合動力汽車自動變速系統(tǒng)除Prius和Estima外，混合動力轎車多采用CVT，而Toyota采用的THS(ToyotaHybridSystem)是一種區(qū)別于傳統(tǒng)變速系統(tǒng)的行星齒輪結(jié)構(gòu)，其通過協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)動力分配和無級變速的雙重功能。由于受開發(fā)周期、開發(fā)成本和技術(shù)水平的限制以及自主知識產(chǎn)權(quán)方面的要求，我國混合動力汽車開發(fā)多選擇傳統(tǒng)汽車所使用的變速系統(tǒng)。混合動力汽車自動變速系統(tǒng)按照實(shí)現(xiàn)自動變速的原理，自動變速器可分為三類:一類是液力變矩器和行星齒輪變速箱組成的液力自動變速器(AutomaticTransmission簡稱AT);一類是無級變速器(ContinuouslyVariableTransmission，簡稱CVT);另一類是由傳統(tǒng)固定軸式變速箱和干式離合器以及相應(yīng)的電液控制系統(tǒng)組成的機(jī)械式自動變速器(AutomaticMechanicalTransmission,簡稱AMT)液力自動變速器（AT)AT，在汽車上應(yīng)用的歷史已有60多年，是現(xiàn)在傳統(tǒng)汽車中應(yīng)用范圍最廣的自動變速系統(tǒng)，圖1所示為寶馬7型的6速自動變速器。液力自動變速器（AT)圖1寶馬6速自動變速器液力自動變速器（AT)液力自動變速器由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，液力變扭器是AT最關(guān)鍵的部件，由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，它除了起離合器的作用外，還具有在一定范圍內(nèi)無級變速和變矩的能力，對負(fù)載有良好的自動調(diào)節(jié)和適應(yīng)性。因此，液力自動變速器換檔平穩(wěn)，操作容易，但其缺點(diǎn)也較多:一是對速度變化反應(yīng)較慢，沒有手動變速器靈敏，無法滿足對駕駛感覺要求較高的人的需求:二是費(fèi)油不經(jīng)濟(jì)，傳動效率低變矩范圍有限，近年引入電子控制技術(shù)一定程度上改善了這方面的問題;三是機(jī)構(gòu)復(fù)雜，設(shè)計、制造和維護(hù)困難。由于AT的燃油經(jīng)濟(jì)性較差，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜不容易進(jìn)行結(jié)構(gòu)改變，應(yīng)用于混合動力汽車時不僅影響整車燃油經(jīng)濟(jì)性，而且還受到其過長的開發(fā)周期和過高的開發(fā)、使用成本的影響。無級變速器(CVI)CVT技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有了一百多年的歷史。德國奔馳公司是在汽車上來用CVT技術(shù)的鼻祖，早在1886年就將V型橡膠帶式CVT安裝在該公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車上，但由于橡膠帶式CVI存在一系列的缺陷，沒有被汽車行業(yè)普遍接受隨著新技術(shù)逐步克服原有技術(shù)的缺陷，研制出了性能更優(yōu)良的CVT。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，汽車界對CVT技術(shù)的研究開發(fā)日益重視，特別是在微型車中，CVT被認(rèn)為是關(guān)鍵技術(shù)。CVT的結(jié)構(gòu)和工作原理如圖2所示，主要包括主動輪組、從動輪組、金屬帶和液壓泵等基本部件。CVI結(jié)構(gòu)簡單、體積小，既沒有手動變速器的眾多齒輪組，也沒有AT中復(fù)雜的液力變矩器和行星齒輪組。理論上CVT可使發(fā)動機(jī)始終在經(jīng)濟(jì)工況區(qū)運(yùn)行從而較大幅度地改善車輛燃油經(jīng)濟(jì)性，但由于CVT是摩擦傳動，傳動效率較低，且傳動帶很容易損壞，不能承受較大的載荷，因此其只能用于在低功率和低轉(zhuǎn)矩汽車，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，現(xiàn)在CVT已經(jīng)開始在中等排量的汽車中得到應(yīng)用。無級變速器(CVI)圖2無級變速器結(jié)構(gòu)圖機(jī)械式自動變速器(AMT)傳統(tǒng)手動變速器是通過駕駛員控制離合器、變速箱來接合發(fā)動機(jī)動力和改變傳動系統(tǒng)檔位，通過在手動變速器基礎(chǔ)上加裝換檔、離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)和相應(yīng)的自動控制單元實(shí)現(xiàn)上述的自動控制即為機(jī)械式自動變速器。國外對AMT的研究和開發(fā)始于二十世紀(jì)七十年代中期，較為典型的有瑞典Scandia的CAG系統(tǒng)、德國DaimlerBenz的EPS系統(tǒng)、美國Eaton的SAMT系統(tǒng)，這些系統(tǒng)使換檔操縱實(shí)現(xiàn)了自動化，換檔時仍由駕駛員踩離合器踏板來配合換檔。世界上第一臺全自動的電控機(jī)械式自動變速器是日本五十鈴公司在1984年推出的NAVI-5，不久德國波爾舍的Carrera轎車也裝用TipTropic，同時期出現(xiàn)的還有:日本Nissan,Hino及美國Eaton的全自動變速系統(tǒng)。各種變速系統(tǒng)的比較各種變速系統(tǒng)的比較各種變速系統(tǒng)的比較在混合動力汽車中，由于對燃油經(jīng)濟(jì)性以及成本、開發(fā)周期等方面的要求較高，AT不適合于在混合動力汽車上使用。由于世界各大汽車公司的參與，CVT的各項(xiàng)技術(shù)不斷走向成熟，國外眾多汽車廠商都致力于CVT的推廣應(yīng)用，由于其燃油經(jīng)濟(jì)性較好，因此在混合動力轎車中得到了較好的應(yīng)用。但是由于CVT應(yīng)用于較大型的車輛時還存在一些問題，因此許多混合動力汽車中采用AMT作為變速機(jī)構(gòu)。傳統(tǒng)汽車AMT基本控制原理圖3傳統(tǒng)汽車AMT基本控制原理AMT應(yīng)用于混合動力汽車使用AMT作為混合動力汽車的動力藕合和變速傳動裝置比較適合我國的國情。由于混合動力汽車的動力源與傳統(tǒng)汽車不同，AMT應(yīng)用于混合動力汽車時，其功能和控制也與傳統(tǒng)汽車情況有很大的不同。AMT應(yīng)用于混合動力汽車傳統(tǒng)汽車AMT的控制即為整車控制，如圖3所示，控制系統(tǒng)根據(jù)駕駛員對車輛的操縱(加速踏板、制動踏板、操縱手柄等)和車輛狀態(tài)(車速、檔位、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速等)選擇當(dāng)前行車需要的最佳檔位，如果需要換檔或離合器操作，則借助相應(yīng)的自動操縱機(jī)構(gòu)對車輛的動力和傳動系統(tǒng)進(jìn)行控制，因此，傳統(tǒng)汽車AMT控制主要指換檔策略和動力、傳動系統(tǒng)控制兩個方面的內(nèi)容區(qū)別于傳統(tǒng)汽車，由于混合動力汽車中電驅(qū)動系統(tǒng)的存在，AMT控制在這兩個方面的問題與傳統(tǒng)汽車有較大不同，混合動力汽車整車控制包括能量管理策略和能量管理策略的實(shí)現(xiàn)兩方面的內(nèi)容。AMT應(yīng)用于混合動力汽車能量管理策略混合動力汽車的能量管理策略包括發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分配策略以及變速系統(tǒng)的換檔策略兩方面內(nèi)容轉(zhuǎn)矩分配策略。AMT應(yīng)用于混合動力汽車混合動力汽車能量管理策略研究多集中于轉(zhuǎn)矩分配策略方面，轉(zhuǎn)矩分配策略的目的是通過調(diào)整發(fā)動機(jī)和電機(jī)的轉(zhuǎn)矩提高車輛綜合效率。在一般的并聯(lián)式混合動力汽車中，發(fā)動機(jī)是主驅(qū)動裝置，電機(jī)是輔助驅(qū)動裝置。由于發(fā)動機(jī)工作效率較低，尤其在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷率較低時，其燃油經(jīng)濟(jì)性極差，為避免發(fā)動機(jī)工作在低效區(qū)，在滿足駕駛員轉(zhuǎn)矩需求的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)矩分配策略通過調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)矩使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)或關(guān)閉發(fā)動機(jī)并由電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動車輛。在發(fā)動機(jī)工作效率較高時，可以由發(fā)動機(jī)直接驅(qū)動車輛，此時通過調(diào)整電機(jī)電動或發(fā)電的轉(zhuǎn)矩使發(fā)動機(jī)工作在高效區(qū)，電機(jī)發(fā)電生成的電能存儲在動力電池中以供電動時使用，為保證電池充放電時的效率，轉(zhuǎn)矩分配策略還要盡量維持電池的電量平衡。AMT應(yīng)用于混合動力汽車換檔策略在并聯(lián)式混合動力汽車中，發(fā)動機(jī)和電機(jī)布置在變速箱之前，主電機(jī)與變速箱輸入軸直接連接，發(fā)動機(jī)的動力通過離合器傳遞至變速傳動系統(tǒng)。變速箱檔位切換改變了發(fā)動機(jī)和電機(jī)的工況進(jìn)而影響車輛燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能指標(biāo)。因此，并聯(lián)式混合動力汽車的能量管理策略包括轉(zhuǎn)矩分配策略和換檔策略兩個方面。AMT應(yīng)用于混合動力汽車并聯(lián)式混合動力汽車有兩個動力源:汽油發(fā)動機(jī)和永磁同步電機(jī)，使用AMT作為動力藕合裝置和變速傳動系統(tǒng)，電機(jī)與變速箱輸入軸直接相連，發(fā)動機(jī)通過AMT系統(tǒng)中的離合器與主電機(jī)(即變速箱輸入軸)連接，混合動力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2-1所示AMT應(yīng)用于混合動力汽車圖4并聯(lián)式混合動力汽車動力傳動系統(tǒng)AMT應(yīng)用于混合動力汽車在使用AMT作為變速驅(qū)動單元的的混合動力汽車中，AMT不僅需要將發(fā)動機(jī)和電機(jī)的動力變速變矩地傳遞至驅(qū)動輪(或?qū)④囕v的制動能量反向傳遞至電機(jī)進(jìn)行能量回收)，還要完成混合動力系統(tǒng)的動力分配和轉(zhuǎn)矩藕合，AMT是實(shí)現(xiàn)能量管理策略的關(guān)鍵AMT應(yīng)用于混合動力汽車能量管理層根據(jù)駕駛員操作(加速踏板、制動踏板和手柄位置)和車輛運(yùn)行狀態(tài)(車速、電池SOC、變速箱檔位等等)確定變速系統(tǒng)檔位、離合器狀態(tài)、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)矩以及液壓制動轉(zhuǎn)矩，目的是改善車輛的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。在使用AMT的PHEV中，能量管理策略主要包括發(fā)動機(jī)、電機(jī)的轉(zhuǎn)矩分配策略和換檔策略兩個方面的內(nèi)容。在能量管理策略的實(shí)現(xiàn)層，通過對發(fā)動機(jī)、電機(jī)、離合器和變速箱的協(xié)調(diào)控制來實(shí)現(xiàn)能量管理策略。換檔和離合器動作由控制系統(tǒng)直接控制，對發(fā)動機(jī)和電機(jī)的控制是通過將控制指令發(fā)送至發(fā)動機(jī)控制器EMS(EngineManagementSystem)和電機(jī)控制器MCU(MotorControlUnit)，由EMS和MCU對發(fā)動機(jī)和電機(jī)進(jìn)行直接控制。PHEV動力傳動及其控制系統(tǒng)圖PHEV動力傳動及其控制系統(tǒng)混合動力汽車動力總成結(jié)構(gòu)按動力傳動系結(jié)構(gòu)不同，混合動力汽車可分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種構(gòu)型，每種構(gòu)型又有一多種結(jié)構(gòu)方案下而對這三種型式的部件組成、工作原理和各自的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行簡要分析1串聯(lián)混合動力總成構(gòu)型串聯(lián)式HEV動力傳動系的結(jié)構(gòu)組成如下圖所示。由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電機(jī)、變速箱等構(gòu)成。1串聯(lián)混合動力總成構(gòu)型該結(jié)構(gòu)方式的優(yōu)點(diǎn)：(1)結(jié)構(gòu)布置靈活由于發(fā)動機(jī)與汽車驅(qū)動輪之間無機(jī)械連接，這樣便于進(jìn)行整車布置。(2)發(fā)動機(jī)工作效率高可對發(fā)動機(jī)進(jìn)行獨(dú)立控制，使發(fā)動機(jī)可穩(wěn)定于高效區(qū)或低排放區(qū)附一近工作。同時，該結(jié)構(gòu)尤其適合于那類與驅(qū)動輪難于進(jìn)行機(jī)械連接的高效發(fā)動機(jī)，如燃?xì)廨啓C(jī)、斯特林發(fā)動機(jī)等。(3)整車的控制簡單由于發(fā)動機(jī)獨(dú)立于行使工況，小存在發(fā)動機(jī)與電機(jī)之間的功率分配，因此整車的控制簡單。1串聯(lián)混合動力總成構(gòu)型該結(jié)構(gòu)方式的缺點(diǎn)為:(1)系統(tǒng)綜合效率低由于發(fā)動機(jī)輸出的機(jī)械能由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能，再由電動機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能用以驅(qū)動汽車，途經(jīng)兩次能量轉(zhuǎn)換，中間必然會伴隨著能量的損失，因此，系統(tǒng)綜合效率降低。(2)成本高對于混合動力客車，由于需要的電機(jī)功率很高，這樣所需要的電池數(shù)量增加，帶來重量和成本增高。對于轎車而言，它的三個動力總成(發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī))也會給系統(tǒng)總布置帶來困難。2雙軸并聯(lián)混合動力總成構(gòu)型雙軸并聯(lián)式混合動力總成的結(jié)構(gòu)根據(jù)動力合成裝置在變速箱的前與后可分為前置式(動力合成裝置在變速箱前)雙軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)和后置式(動力合成裝置在變速箱后)雙軸了并聯(lián)結(jié)構(gòu)分別如下圖和圖所示前置式雙軸并聯(lián)式HEV動力傳動系結(jié)構(gòu)圖前置式雙軸并聯(lián)式HEV動力傳動系結(jié)構(gòu)簡圖后置式雙軸并聯(lián)式HEV動力傳動系結(jié)構(gòu)圖后置式雙軸并聯(lián)式HEV動力傳動系結(jié)構(gòu)簡圖雙軸并聯(lián)混合動力總成雙軸并聯(lián)式HEV動力傳動系，發(fā)動機(jī)與電動機(jī)可以分別獨(dú)立地向汽車驅(qū)動輪提供動力，沒有串聯(lián)式HEV動力傳動系中的專用發(fā)電機(jī)，因此更象傳統(tǒng)的汽車動力傳動系，并具有了許多顯著的優(yōu)點(diǎn):(1)由于發(fā)動機(jī)的機(jī)械能可直接輸出到汽車驅(qū)動橋，中間沒有能量的轉(zhuǎn)換，與串聯(lián)式布置相比，系統(tǒng)效率較高，燃油消耗也較少;(2)電動機(jī)同時又可作為發(fā)電機(jī)使用，系統(tǒng)僅有發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩個動力總成，整車質(zhì)量和成本大大減小。雙軸并聯(lián)混合動力總成缺點(diǎn):(1)由于發(fā)動機(jī)與車輛驅(qū)動輪間有直接的機(jī)械連接，發(fā)動機(jī)運(yùn)行工況實(shí)時地受到汽車行駛工況的影響，因此對整車排放工作點(diǎn)的優(yōu)化小如串聯(lián)形式好。(2)這種結(jié)構(gòu)，要維持發(fā)動機(jī)在最佳工作區(qū)工作，需要復(fù)雜的控制系統(tǒng)和控制策略。對于雙軸并聯(lián)式混合動力汽車(PHEV，動力傳動系的主要元件之一為動力合成裝置。動力合成的實(shí)現(xiàn)方法可歸類為:轉(zhuǎn)速合成式、牽引力合成式和扭矩合成式三大類。轉(zhuǎn)速合成式PHEV動力傳動系

轉(zhuǎn)速合成式PHEV動力傳動系常用的轉(zhuǎn)速合成裝置有行星齒輪系和電動轉(zhuǎn)速計，它們構(gòu)成的動力傳動系結(jié)構(gòu)分別如圖2-5,圖2-6所示。轉(zhuǎn)速合成式PHEV動力傳動系中，兩個動力總成之間的轉(zhuǎn)速分配較為靈活，適用于那些對轉(zhuǎn)速變化敏感而對扭矩變化小太敏感的動力總成間的輸出功率疊加。但由于兩動力總成的輸出扭矩存在著一定的比例關(guān)系(如式2-1)，要求發(fā)動機(jī)的工作特性調(diào)節(jié)必須與電動機(jī)的輸出特性相配合，增加了控制系統(tǒng)的難度。另外，轉(zhuǎn)速合成式裝置固有的輸出特性也限制了電動機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩特性的利用，而低速大轉(zhuǎn)矩卻對車輛的起動十分有利。牽引力合成式PHEV動力傳動系圖2-7牽引力合成式PHEV動力傳動系牽引力合成式PHEV動力傳動系牽引力合成式PHEV動力傳動系的具體結(jié)構(gòu)如圖2-7所示。發(fā)動機(jī)和電動機(jī)之間無任何機(jī)械連接，它們通過各自的傳動軸分別驅(qū)動車輛的前輪和后輪牽引力合成式PHEV動力傳動系該動力傳動系的一顯著優(yōu)點(diǎn)是:汽車的驅(qū)動力由兩個驅(qū)動軸承擔(dān)，因此作用于每一驅(qū)動軸上的驅(qū)動力小會超出其輪胎地而附一著極限，但由于電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)與內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)分離，結(jié)構(gòu)小緊湊，給動力傳動系的具體布置帶來困難。單軸并聯(lián)混合動力總成構(gòu)型單軸并聯(lián)式混合動力總成型式系是指發(fā)動機(jī)和電機(jī)同軸聯(lián)接和布置，根據(jù)電機(jī)在變速箱的前與后可分為前置式(電機(jī)在變速箱前)單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)和后置式(電機(jī)在變速箱后)單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)，分別如圖2-9和圖2-10所示。單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)缺點(diǎn)除如上所述外，還有一個特點(diǎn)是有利于電機(jī)和變速箱結(jié)構(gòu)的一體化模塊設(shè)計，便于批量生產(chǎn)中的模塊化供貨和整車裝配。單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)的合成方式為扭矩合成。這種結(jié)構(gòu)(發(fā)動機(jī)和電動機(jī)的輸出軸采用了同一根傳動軸)將導(dǎo)致發(fā)動機(jī)和電動機(jī)兩者每時每刻的轉(zhuǎn)速值均為同一值，限制了電動機(jī)的工作區(qū)域，造成兩者特性的小匹配，為改善這種關(guān)系，需要布置一多速變速箱，這又會導(dǎo)致控制系統(tǒng)較為復(fù)雜。后置式單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖2-9后置式單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)前置式單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)圖2-10前置式單軸并聯(lián)結(jié)構(gòu)燃料電池電動車

4混合動力汽車

燃料電池電動車主講：朱明

高級技師、工程師、經(jīng)濟(jì)師

高級技能專業(yè)教師

高級汽車維修工考評員能源動力的發(fā)展歷史上利用能源的方式有過多次革命性的變革，從原始的蒸汽機(jī)到汽輪機(jī)、高壓汽輪機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)，每一次能源利用方式的變革都極大地推進(jìn)了現(xiàn)代文明的發(fā)展。傳統(tǒng)的能源利用方式有兩大弊病。一是儲存于燃料中的化學(xué)能必需首先轉(zhuǎn)變成熱能后才能被轉(zhuǎn)變成機(jī)械能或電能，受卡諾循環(huán)及現(xiàn)代材料的限制，在機(jī)端所獲得的效率只有33~35%，一半以上的能量白白地?fù)p失掉了；二是傳統(tǒng)的能源利用方式給今天人類的生活環(huán)境造成了巨量的廢水、廢氣、廢渣、廢熱和噪聲的污染。能源動力的發(fā)展對于發(fā)電行業(yè)來說，雖然采用的技術(shù)在不斷地升級，如開發(fā)出了超高壓、超臨界、超超臨界機(jī)組，開發(fā)出了流化床燃燒和整體氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)，但這種努力的結(jié)果是：機(jī)組規(guī)模巨大、超高壓遠(yuǎn)距離輸電、投資上升，到用戶的綜合能源效率仍然只有35%左右，大規(guī)模的污染仍然沒有得到根本解決。多年來人們一直在努力尋找既有較高的能源利用效率又不污染環(huán)境的能源利用方式。這就是燃料電池發(fā)電技術(shù)。第四代發(fā)電技術(shù)燃料電池被稱為是繼水力、火力、核能之后第四代發(fā)電裝置和替代內(nèi)燃機(jī)的動力裝置。國際能源界預(yù)測，燃料電池是21世紀(jì)最有吸引力的發(fā)電方法之一。我國人均能源資源貧乏，在目前電網(wǎng)由主要缺少電量轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕鄙傧到y(tǒng)備用容量、調(diào)峰能力、電網(wǎng)建設(shè)滯后和傳統(tǒng)的發(fā)電方式污染嚴(yán)重的情況下，研究和開發(fā)微型化燃料電池發(fā)電具有重要意義，這種發(fā)電方式與傳統(tǒng)的大型機(jī)組、大電網(wǎng)相結(jié)合將給我國帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。燃料電池技術(shù)燃料電池按其工作溫度是不同，把堿性燃料電池（AFC，工作溫度為100℃）、固體高分子型質(zhì)子膜燃料電池（PEMFC，也稱為質(zhì)子膜燃料電池，工作溫度為100℃以內(nèi)）和磷酸型燃料電池（PAFC，工作溫度為200℃）稱為低溫燃料電池；把熔融碳酸鹽型燃料電池（MCFC，工作溫度為650℃）和固體氧化型燃料電池（SOFC，工作溫度為1000℃）稱為高溫燃料電池，并且高溫燃料電池又被稱為面向高質(zhì)量排氣而進(jìn)行聯(lián)合開發(fā)的燃料電池。另一種分類是按其開發(fā)早晚順序進(jìn)行的，把PAFC稱為第一代燃料電池，把MCFC稱為第二代燃料電池，把SOFC稱為第三代燃料電池。這些電池均需用可燃?xì)怏w作為其發(fā)電用的燃料。

燃料電池的優(yōu)勢（1）效率高，燃料電池的化學(xué)反應(yīng)不受卡諾循環(huán)的限制，理論上能量效率可接近80％，實(shí)際效率已達(dá)50～70%。（2）清潔無污染，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）。（3）效率隨輸出功率變化的特性好，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)行時效率會高于額定功率下的效率，可達(dá)約70%，過載功率下運(yùn)行時效率略低于額定功率的效率，可達(dá)50～55％。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。（4）過載能力強(qiáng)，燃料電池的短時過載能力可達(dá)200％的額定功率，更適合于汽車的加速、爬坡等工況國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展由于質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）同時兼?zhèn)錈o污染、高效率、適用廣、低噪聲、可快速補(bǔ)充能量、具有模塊化結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，被公認(rèn)為是替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的最理想的動力裝置。全世界各發(fā)達(dá)國家及各大汽車公司都非常重視燃料電池的研究開發(fā)。美國能源部的最新報告指出，燃料電池的研制和開發(fā)“已接近歷史性突破的邊緣”，“歐美日的激烈競爭已進(jìn)入沖刺階段”，燃料電池技術(shù)將成為21世紀(jì)“汽車工業(yè)競爭的焦點(diǎn)”。美國前礦物能源部長助理克·西格爾說：“燃料電池技術(shù)在21世紀(jì)上半葉在技術(shù)上的沖擊影響，會類似于20世紀(jì)上半葉內(nèi)燃機(jī)所起的作用”。福特汽車公司主管PNGV項(xiàng)目的經(jīng)理鮑伯·默爾稱：燃料電池必定給汽車動力帶來一場革命。

國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展美國現(xiàn)任喬治·布什政府對燃料電池汽車的研制開發(fā)和推廣應(yīng)用非常重視，美國聯(lián)邦政府能源部于2002年1月9日提出FreedomCAR（FreedomCooperativeAutomotiveResearch）計劃，支持新能源汽車的研究開發(fā)，該計劃在2003年由美國聯(lián)邦政府投資15029.6萬美元，其中燃料電池5000萬美元（占33.27％），氫源設(shè)施2582萬美元（占17.18％），兩者之和占總投資的50％以上。2003年2月美國現(xiàn)任總統(tǒng)喬治·布什向國會提出“自由燃料”（FreedomFuel）計劃，在對此計劃發(fā)表的公開講話中指出，“我要國會花費(fèi)12億美元的新國家投資，給氫燃料電池小客車項(xiàng)目，使它能從實(shí)驗(yàn)室走向售車展示室。我們希望看到，今天誕生的小客車將屬于今天誕生的兒童，他（或她）所開的第一輛車，這將是一輛由氫驅(qū)動而無污染的車；”“使用氫動力的最大結(jié)果，是實(shí)現(xiàn)我國的能源獨(dú)立”，“使我們偉大國家的未來公民，極少地依靠外國能源”。國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展日本政府對燃料電池汽車的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用也表示了極大的關(guān)注，為了促進(jìn)燃料電池汽車的商業(yè)化，由中央和地方政府共同資助在大阪、京都、東京等城市建立加氫站。2002年年底日本首相小泉純一郎以政府的名義采購了5輛燃料電池轎車（豐田公司3輛，本田公司2輛），租給政府各部門使用。在2005年名古屋世界博覽會上日本豐田汽車公司展示了多款燃料電池汽車，其中包括5輛以上的燃料電池大客車。國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省根據(jù)在2006年底經(jīng)濟(jì)財政咨詢會議上發(fā)表的“下一代汽車及燃料計劃”，召開了由經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)大臣甘利明、日本汽車工業(yè)會會長張富士夫、石油聯(lián)盟會長渡文明參加的三方會議，進(jìn)一步探討細(xì)節(jié)，并于2007年5月28日提交了報告。在報告中，經(jīng)產(chǎn)省公布了截至2030年的量化目標(biāo)規(guī)劃。國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展規(guī)劃顯示，到2010年，電池的價格將從現(xiàn)在的20萬日元/kWh(1萬日元約折合82.26美元)降至10萬日元/kWh，到2015年為3萬日元/kWh、2020年為2萬日元/kWh、到2030年將降到0.5萬日元/kWh。燃料電池車的連續(xù)行駛距離將從目前的300km增加到2010年的400km、2020年的800km。目前，燃料電池的成本為數(shù)百萬日元/kW，到了2010年將這一價格降至5000日元/kW、2020年降至4000日元/kW。因此，車輛價格將從目前的普通汽車的20倍降至2010年的3～5倍、2020年為1.2倍，將接近普通汽車。耐久性將從目前的2000小時增至2010年的3000小時、2020年的5000小時。國外燃料電池汽車的研發(fā)進(jìn)展全球環(huán)境基金會（GEF）、聯(lián)合國開發(fā)計劃署（UNDP）燃料電池大客車示范項(xiàng)目：為了使發(fā)展中國家的大城市公共交通車輛改變能源結(jié)構(gòu)、降低有害物排放污染和溫室氣體（CO2）排放，全球環(huán)境基金（GEF－GlobalEnvironmentalFacilities）和聯(lián)合國發(fā)展計劃署（UNDP－UnitedNationsDevelopmentProgramme）資助巴西圣保羅、墨西哥城、中國的北京和上海等大城市開展燃料電池公交客車的運(yùn)行示范工程。其目的在于促進(jìn)燃料電池大客車的盡快商業(yè)化。我國燃料電池汽車中國燃料電池公共汽車商用化示范項(xiàng)目于2003年3月27日在北京召開啟動會，該示范項(xiàng)目總投入為3236萬美元，其中GEF投入1158萬美元，UNDP投入40萬美元，國家科技部、北京市和上海市共投入1458萬美元，企業(yè)等其他投入約580萬美元。中國燃料電池公共汽車商用化示范項(xiàng)目為期5年，項(xiàng)目組于2003年12月18日在北京向外界發(fā)布了第一期6輛（北京、上海各3輛）燃料電池大客車的招標(biāo)書，經(jīng)過專家評審和談判，最后于2004年5月17日在北京與戴姆勒－可萊斯勒中國（投資）有限公司簽署采購3輛燃料電池大客車的合同，合同規(guī)定2005年10月將有3輛戴姆勒－可萊斯勒公司的燃料電池大客車在北京市投入示范運(yùn)營。

我國燃料電池汽車我國政府也非常重視燃料電池汽車關(guān)鍵技術(shù)的研究，“九五”期間，國家科技部將燃料電池關(guān)鍵技術(shù)研究列入國家攻關(guān)計劃?！笆濉逼陂g，燃料電池汽車及其關(guān)鍵技術(shù)的研究和樣車的研制開發(fā)，被列入國家“863”電動汽車重大專項(xiàng)中，予以重點(diǎn)資助。由清華大學(xué)牽頭研制的11米燃料電池城市客車于2004年5月經(jīng)過長安街駛?cè)胩彀查T廣場，并參加了2004年10月在上海舉辦的比畢登國際清潔汽車大獎賽。3輛樣車已經(jīng)累計試驗(yàn)行駛了8000km，順利通過了國家“863”項(xiàng)目組的驗(yàn)收。將國家“863”項(xiàng)目和GEF—UNDP燃料電池大客車中國示范項(xiàng)目結(jié)合起來，由清華大學(xué)和北京清能華通技術(shù)公司牽頭成立了北京氫能交通示范園，并與美國能源部（DOE）和歐盟開展燃料電池汽車和氫能交通項(xiàng)目的合作研究。日產(chǎn)燃料電池發(fā)動機(jī)40KW燃料電池發(fā)動機(jī)性能參數(shù)(上海)燃料電池發(fā)動機(jī)有效輸出功率30KW.

燃料電池發(fā)動機(jī)峰值輸出功率40KW.

燃料電池發(fā)動機(jī)分為燃料電池堆與運(yùn)行支持系統(tǒng)兩部分，總重量大約為350公斤.

燃料電池堆尺寸為206mm×412mm×800mm安裝在轎車后座底下運(yùn)行.支持系統(tǒng)安裝在轎車的后備箱內(nèi).

燃料電池發(fā)動機(jī)的散熱器與現(xiàn)代轎車散熱器大小及安裝位置相同.

燃料電池發(fā)動機(jī)支持系統(tǒng)包括攜帶兩只80升容積的高壓儲氫罐.

儲氫罐工作壓力300個大氣壓，可保證轎車?yán)m(xù)里程300多公里。支持系統(tǒng)封裝總尺寸為1200mm×800mm×600mm.

特點(diǎn)：低壓運(yùn)行，低噪聲,零排放,燃料氫能量效率大于40

40KW燃料電池發(fā)動機(jī)性能參數(shù)(上海)燃料電池發(fā)動機(jī)(大連)燃料電池發(fā)動機(jī)(大連)上海燃料電池車(超越3號)北京燃料電池公共汽車2008奧運(yùn)會北京燃料電池公共汽車北京2008奧運(yùn)會和我國加入WTO為解決這些問題提供了重大機(jī)遇：政府的重視（公交車輛是城市的形象），會有大量資金的投入，加入WTO打開國門后國際資本和技術(shù)的涌入帶來激烈的市場競爭。寶馬燃料電池汽車寶馬燃料電池汽車HondaFCX–(ultra-capacitors)

MaximumSpeed:93mph(150km/h)

DrivingRange:220miles(355km)

MaximumPowerOutput:80hp(60kW)

MaximumDriveTorque:201lb-ft(272Nm)

MotorType:ACsynchronous

StackType:PEFC(protonexchangemembranetype&endash;Ballard)

PowerOutput:78kW

Type:Compressedgaseoushydrogen(5,000psi)

FuelCapacity:156.6liter

EnergyStorage:Anultra-capacitorarray

SPECIFICATIONS

充滿誘惑力的概念產(chǎn)品本田燃料電池車ToyotaFCHVFuelCellHybridVehicle

Fuelcell:PEMFC90kWMotor:Synchronizedpermanentmagnet80kW260Nm

Fuel:Hydrogen-absorbingalloytankBattery:

Nickel-metalhydridebattery

SPECIFICATIONS

充滿誘惑力的概念產(chǎn)品豐田燃料電池車PeakPower-65kW(87hp)FuelPressure-5000psiDrivingRange-2