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最全燃料電池系列科普報告（制氫、儲運(yùn)、燃料電池系統(tǒng)、混合動力）

2017-09-25 11:09:29 電池視界　點擊量：評論 (0)

燃料電池系列科普報告----制氫我國燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入加速期，為燃料電池汽車商業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。加氫基礎(chǔ)設(shè)施是燃料電池發(fā)展的重要保障，氫氣的低成本輸運(yùn)也是需要重點攻克的難題，適合燃料電池汽車的高

燃料電池系列科普報告——混合動力

我國燃料電池基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)進(jìn)入加速期，為燃料電池汽車商業(yè)化做好充分準(zhǔn)備。此前的系列科普中，已經(jīng)介紹了氫氣的制取、儲運(yùn)以及燃料電池系統(tǒng)的相關(guān)知識內(nèi)容。在本文中，將會為大家分別為大家介紹燃料電池與混合動力各自的優(yōu)缺點和發(fā)展情況，燃料電池在混合動力思維下的發(fā)展情況。

思考的問題：

1.混合動力汽車、燃料電池汽車分別是如何工作的？各自的優(yōu)點如何？

2.混合動力汽車的現(xiàn)狀如何？

3.混合動力在燃料電池汽車中是如何應(yīng)用的？

重要結(jié)論：

混合動力汽車由燃油和電能混合提供動力，電動機(jī)作為發(fā)動機(jī)的輔助。燃料電池汽車是由燃料混合發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供動力。兩者均屬于電動汽車的范疇。前者發(fā)展較早，技術(shù)相對成熟，后者無污染，符合清潔能源的要求。

相較于純電動汽車而言，混合動力汽車更容易被市場所接受。利用燃料電池與動力電池的電電混合，為燃料電池汽車提供更加充足的動力。

1、混合動力汽車與燃料電池汽車

電動汽車包括純電動汽車(BEV)、混合動力汽車(PHEV)和燃料電池汽車(FCEV)三大類。他們分別代表了不同的驅(qū)動方式。

純電動汽車總體上由兩大部件構(gòu)成：電動機(jī)、動力電池。純電動汽車完全依靠電腦驅(qū)動，使用成本是目前市售的新能源車中最低的。純電動汽車的優(yōu)點在于技術(shù)相對簡單成熟，只要有電力供應(yīng)的地方都能夠充電。

混合動力汽車已經(jīng)有超過100年的歷史，第一款混合動力汽車1902年已經(jīng)問世，隨后又有多種混動車型被發(fā)明出來，但是由于石油供給穩(wěn)定，價格較低，因此混合動力汽車始終未得到足夠重視。直至20世紀(jì)90年代，由于油價的上升，混合動力汽車的研發(fā)才重新進(jìn)入人們的視線。

從上圖中可以看出，混合動力汽車是由發(fā)動機(jī)和電動機(jī)共同驅(qū)動的，優(yōu)點在于可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量，并且在電池單獨(dú)驅(qū)動時，可實現(xiàn)“零”排放。

燃料電池汽車實際上是通過氫氣和氧氣的化學(xué)作用，產(chǎn)生的電能驅(qū)動車輛行駛。它也是電動汽車的一種，結(jié)構(gòu)基本類似，只不過多了一個燃料電池和氫氣罐。燃料電池汽車的優(yōu)勢在于，加氫時間短、駕駛里程長，電堆無分解污染。

2、混合動力汽車簡介

世界第一款量產(chǎn)混合動力汽車豐田普銳斯，從1997年開始銷售至今，保有量已經(jīng)超過300萬輛。目前，在生產(chǎn)的混合動力車型超過70種，銷量較高的除豐田普銳斯外，雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)、雷克薩斯全混系列、寶馬5系混動、榮威550插電版、比亞迪秦等，也都有優(yōu)秀的銷售成績。混合動力汽車早已成為汽車市場重要的組成部分。

混合動力汽車可以按照多種方式進(jìn)行分類，除了按照混合程度分為插電和不插電混合之外，還可以按照混合方式不同分為串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)；還可以按照動力耦合系統(tǒng)模型分為轉(zhuǎn)矩耦合、轉(zhuǎn)速耦合和功率耦合；按照混合程度類型，還可以為微混合動力、輕度混合動力、中度混合動力、重度混合動力等。

從上表可以看出，目前的混合動力車型以外國車企為主，國內(nèi)仍處于起步階段。國內(nèi)已研制和銷售的車型多為節(jié)能效果比較有限的微混合動力及技術(shù)要求相對簡單的插電式混合動力，而使用相對方便，節(jié)能效果同樣突出的中、重度混合動力汽車，國內(nèi)目前的研發(fā)比較欠缺。

3、混合動力在燃料汽車中的應(yīng)用

燃料電池車與純電動車一樣，是一種完全無排放的環(huán)保車。目前的燃料電池車多用氫氣作為驅(qū)動燃料，若所使用氫氣純度可以保證，那么所產(chǎn)生的廢氣中只有水。燃料電池與純電動車一樣，可以改變能源結(jié)構(gòu)。同時具有燃燒效率高，產(chǎn)物無污染，使用壽命長，充氣簡單的優(yōu)勢。

由于燃料電池電池電壓電流輸出特性及動態(tài)響應(yīng)滯后的特點，結(jié)合混合動力汽車的原理，燃料電池加動力電池的電-電混合動力系統(tǒng)誕生了。燃料電池混合動力系統(tǒng)主要包括燃料電池、輔助動力源、DC/DC變換器等部件。燃料電池系統(tǒng)作為車輛常規(guī)運(yùn)行時的主要動力源，為車輛的常規(guī)運(yùn)行提供所需能量；輔助動力源為蓄電池或超級電容器，提供車輛在啟動、加速、爬坡等特殊工況下所需功率。如此，既能保證車輛在不同工況下所需的能量，同時能夠減小對燃料電池的沖擊，提高燃料電池的壽命。

燃料電池混合動力汽車能夠提高燃料電池的使用壽命。同混合動力汽車類似，燃料電池混合動力汽車是由燃料電池與動力電池混合，兩種方式進(jìn)行共同驅(qū)動。動力電池提供車輛啟動、加速、減速等非穩(wěn)態(tài)下所需的大功率，平均功率由燃料電池提供，使燃料電池運(yùn)行工況基本不變，負(fù)載變化較小，輸出功率平穩(wěn)，對燃料電池的瞬時沖擊小，能夠大大提高燃料電池的使用壽命。動力電池作為燃料電池混合動力汽車的輔助動力源，可以通過控制動力電池的充放電功率，提高動力電池的使用壽命。

補(bǔ)貼提高競爭力。工信部、財政部、科技部和發(fā)改委《新能源汽車推廣補(bǔ)貼方案及產(chǎn)品技術(shù)要求》中對燃料電池乘用車實行20萬元/輛補(bǔ)貼，輕型貨車、客車30萬元/輛補(bǔ)貼，大型客車、中重型貨車50萬元/輛的補(bǔ)貼，純電動大巴汽車將在2019年會有退坡政策，這樣燃料電池混合動力汽車將具有很大的市場競爭力。

燃料電池混合動力汽車加氫時間短，一般為3—5min，續(xù)航里程可達(dá)到500km以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了傳統(tǒng)純電動汽車的續(xù)航里程。

國內(nèi)燃料電池混合動力系統(tǒng)現(xiàn)狀。目前，國內(nèi)主流整車廠開發(fā)的燃料電池客車、物流車、乘用車等均采用燃料電池混合動力系統(tǒng)，用氫燃料電池搭配一定功率的動力電池作為車輛動力源。氫燃料電池混合動力系統(tǒng)最先在客車進(jìn)行示范推廣和商業(yè)化應(yīng)用。

宇通最新一代燃料電池城市客車采用電-電混合動力系統(tǒng)，配備了額定功率為30kW的燃料電池系統(tǒng)同時搭載40-60kWh鋰離子動力電池，車身頂部設(shè)置了8個140L的氫瓶，續(xù)駛里程超過300km，每一次加氫只需要10-15min。

上海榮威950氫燃料電池乘用車使用氫燃料混合動力系統(tǒng)，其中燃料電池由大連新源動力股份有限公司提供，鋰離子動力電池由上海航天電源技術(shù)有限責(zé)任公司提供，續(xù)航里程大于400km，最高時速可達(dá)到160km/h。

4、總結(jié)

以上，我們所有的燃料電池科普已經(jīng)結(jié)束。在燃料電池系列科普中，我們介紹了關(guān)于氫氣制造、運(yùn)輸、燃料電池動力系統(tǒng)及其與混合動力系統(tǒng)的匹配問題。

簽訂燃料電池模塊組裝框架協(xié)議，加快公司燃料電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。大洋電機(jī)利用巴拉德成熟的燃料電池系統(tǒng)技術(shù)及自身在電機(jī)及混合動力系統(tǒng)的技術(shù)優(yōu)勢，與車企進(jìn)行了燃料電池汽車的緊密合作，尤其在燃料電池客車領(lǐng)域已經(jīng)獲得了較大進(jìn)展。目前，大洋電機(jī)正在建設(shè)燃料電池模組組裝生產(chǎn)線，巴拉德提供技術(shù)支持，該業(yè)務(wù)短期內(nèi)面向商用車和物流車，合作的車廠包括佛山飛馳、東風(fēng)特汽等。

3、總結(jié)

本篇科普，我們詳細(xì)介紹了燃料電池堆的結(jié)構(gòu)，及國內(nèi)外燃料電池堆的發(fā)展現(xiàn)狀。但是，由于燃料電池堆響應(yīng)速度較慢，因此通常都需要搭配一套電驅(qū)動系統(tǒng)形成混合動力系統(tǒng)。

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