第6章燃料電池電動汽車

第6章燃料電池電動汽車6.1概述6.2燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)6.3燃料電池電動汽車車型實例6.4電池管理系統(tǒng)6.1概述（1）純?nèi)剂想姵仳?qū)動（PFC）的FCEV；（2）燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（FC+B）的FCEV；（3）燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+C）的FCEV；（4）燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+B+C）的FCEV。1．純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV

純?nèi)剂想姵仉妱悠囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。驅(qū)動電動機傳動系燃料電池系統(tǒng)優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)系統(tǒng)控制和整體布置；（2）系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕量化；（3）較少的部件使得整體的能量傳遞效率高。缺點：（1）燃料電池功率大、成本高；（2）對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性提出了很高的要求；（3）不能進(jìn)行制動能量回收。1．純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEV

2．燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動2．燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動優(yōu)點：（1）由于增加了比功率價格相對低廉得多的蓄電池組，系統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式有很大的降低，從而大大地降低了整車成本；（2）燃料電池可以在比較好的設(shè)定的工作條件下工作，工作時燃料電池的效率較高；（3）系統(tǒng)對燃料電池的動態(tài)響應(yīng)性能要求較低；（4）汽車的冷啟動性能較好；（5）制動能量回饋的采用可以回收汽車制動時的部分動能，該措施可能會增加整車的能量效率。2．燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動缺點：（1）蓄電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動力性和經(jīng)濟性受到影響；（2）蓄電池充放電過程會有能量損耗；（3）系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng)控制和整體布置難度增加。3.燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池+蓄電池結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長，但是超級電容的能量密度較小。4．燃料電池與輔助蓄電池和超級電容

聯(lián)合驅(qū)動的FCEV

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點相比燃料電池+蓄電池的結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點更加明顯，尤其是在部件效率，動態(tài)特性，制動能量回饋等方面。而其缺點也一樣更加明顯：（1）增加了超級電容，系統(tǒng)質(zhì)量將可能增加；（2）系統(tǒng)更加復(fù)雜化，系統(tǒng)控制和整體布置的難度也隨之增大。

4．燃料電池與輔助蓄電池和超級電容

聯(lián)合驅(qū)動的FCEV

6.2燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

6.2燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

１驅(qū)動輪２驅(qū)動系統(tǒng)３驅(qū)動電動機４ＤＣ／ＡＣ逆變器５輔助電源裝置６燃料電池發(fā)動機７空氣壓縮機8氫氣儲存罐９氫氣供應(yīng)系統(tǒng)輔助裝置１０中央控制器11ＤＣ／ＤＣ變換器6.2燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)

6.3燃料電池電動汽車車型實例6.3燃料電池電動汽車車型實例6.3燃料電池電動汽車車型實例6.3燃料電池電動汽車車型實例6.3燃料電池電動汽車車型實例6.3燃料電池電動汽車車型實例6.4電池管理系統(tǒng)

1)．實時采集電池系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)實時采集電動汽車蓄電池組中的每塊電池的端電壓和溫度、充放電電流以及電池組總電壓等。2)．確定電池的SOC

準(zhǔn)確估測動力電池組的SOC，從而隨時預(yù)報電動汽車儲能電池還剩余多少能量或儲能電池的SOC，使電池的SOC值控制在30%~70%的工作范圍。功能6.4電池管理系統(tǒng)3)．故障診斷與報警當(dāng)蓄電池電量或能量過低需要充電時，及時報警，以防止電池過放電而損害電池的使用壽命；當(dāng)電池組的溫度過高，非正常工作時，及時報警。4)．電池組的熱平衡管理其功能是通過風(fēng)扇等冷卻系統(tǒng)和熱電阻加熱裝置使電池溫度處于正常工作溫度范圍內(nèi)。5)．一致性補償當(dāng)電池之間有差異時，有一定措施進(jìn)行補償，保證電池組表現(xiàn)能力更強，并有一定的手段來顯示性能不良的電池位置，以便修理替換。6.4電池管理系統(tǒng)硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖6.4電池管理系統(tǒng)電壓檢測6.4電池管理系統(tǒng)電流檢測6.4電池管理系統(tǒng)溫度檢測6.4電池管理系統(tǒng)SOC估計安時法式中:Ce為額定容量；I為電池電流；為充放電效率。