智能汽车燃料电池车技术详解

既然有了电，那只要再加上电动机，不就可以驱动汽车了吗?没错，燃料电池产生的电能，储存在锂离子动力蓄电池组内，以备作为车辆动力来源的驱动电机使用。这就是燃料电池的基本工作原理，当然这其中还有很多其他装备，比如能量回收装置、氢回收装置等。

氢燃料电池车技术

氢燃料电池车技术，是目前新能源车技术的较高级流派，这一技术流派的特点是通过电气化学反应，将氢和氧化合成水，从而直接将化学能转化为电能，电池组通过像这样大量串联的燃料电池，就可以产生足够的电能来驱动汽车。奔驰F800 Style、奥迪Q5HFC和雪佛兰Equinox等都是包含了这项技术的新能源车。

这类氢燃料电池车通常设置四个座位，空间宽大舒适，并且拥有和传统汽车相比毫不逊色的高安全性能。与此同时，它的氢燃料存贮装置也十分先进，该装置由三个700巴(1巴=0.987个标准大气压)的高压储氢罐组成，罐体采用碳纤维复合材料，最大氢燃料存储量为4.2千克，这些燃料足以支持最长320公里的行驶里程。

氢燃料电池车的设计使用寿命为2年或8万公里，通过在热绝缘以及运行方案等方面进行的一系列改进，新型氢燃料电池车可以在低于零度的气候条件下正常启动及运行，这也是它相比前一代车型的显著进步之一，而在技术上做到这一点对于燃料电池车的推广使用至关重要。

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。

雪佛兰Sequel的动力燃料是电池动力模块和锂离子高性能蓄电池组共同供给，其中前者功率达到73KW，后者的115KW，总功率达到193KW，相当于普通的4.50升的汽油发动机。仅锂离子高性能蓄电池组提供的扭矩高达1740牛•米，几乎比任何一款量产车型的扭矩都要大，从静止加速到100公里/小时只需10秒。

标致这辆出租车上配备有燃料电池。燃料电池采用串连方式，除燃料电池外还备有镍氢充电电池。最高时速为95km/h，使用该电池可以行驶200km～300km。

HFC三个字母代表的是Hybrid Fuel Cell，即复合式燃料电池。两个高压汽缸在700巴的压力下可以储存3.2千克氢气。低温氢燃料电池的功率可达98千瓦(133马力)。用于帮助燃料混合的锂离子电池容量为1.3 千瓦时。靠近车轮的两个电动机最高功率可达90千瓦(122马力)，最大扭矩可达420牛?米。奥迪Q5 HFC可在13.4秒之内加速到100公里/小时，最高速度可达160公里/小时。氢气的利用非常节约和高效，燃料电池的能量转换效率可以达到50%以上。


长安志翔燃料电池车是在原有志翔车型平台上经过改造动力系统而成，它采用了与氢燃料发动机相似的技术。最大的特点是没有发动机，并通过电机来驱动汽车。不过，由于氢燃料电池汽车技术非常复杂，也因为氢气制备、运输、加气基础设施不完善，短期内很难产业化。

奇瑞这款燃料电池轿车产品型号为SQR7000，是以奇瑞东方之子车型为基础平台，动力系统架构采用氢燃料电池系统和大容量动力蓄电池，既能以纯燃料电池电动模式行驶，又能以燃料电池-锂蓄电池混合模式行驶，是目前国内相当成熟和先进的燃料轿车整车技术方案。

奔腾氢燃料电池车是一汽奔腾基于奔腾B70轿车平台，应用燃料电池动力系统研制开发的新型高科技环保型燃料电池轿车。作为国家“863计划”“节能与新能源汽车”的重大研发项目，该车型不仅在安全性、可靠性、舒适性等方面均达到国际环保车型水准，是一汽奔腾埋首品质，“进取不止”的一款力作。

自从上世纪70年代以 来，日美等国加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池。德、英、法、荷、丹、意 和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究，这种新型的发电方式已引起世界的关注。

与传统汽车相比，燃料电池汽车具有以下优点：

1、零排放或近似零排放。

2、减少了机油泄露带来的水污染。

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。

燃料电池的种类

燃料电池的简单原理是将燃料的化学能直接转换为电能，不需要进行燃烧，能源转换效率可达60%—80%，而且污染少，噪声小，装置可大可小，非 常灵活。最早，这种发电装置很小，造价很高，主要用于宇航作电源。现在已大幅度降价，逐步转向地面应用。目前，燃料电池的种类很多，主要有以下几种：

磷酸盐型燃料电池

磷酸盐型燃料电池是最早的一类燃料电池，工艺流程基本成熟，美国和日本已分别建成4500千瓦及11000千瓦的商用电站。这种燃料电池的操作 温度为200℃，最大电流密度可达到150毫安/平方厘米，发电效率约45%，燃料以氢、甲醇等为主，氧化剂用空气，但催化剂为铂系列，目前发电成本尚 高，每千瓦小时约40—50美分。

融熔碳酸盐型燃料电池

融熔碳酸盐型燃料电池一般称为第二代燃料电池，其运行温度650℃左右，发电效率约55%，日本三菱公司已建成10千瓦级的发电装置。这种燃料 电池的电解质是液态的，由于工作温度高，可以承受一氧化碳的存在，燃料用氢、一氧化碳、天然气等均可。氧化剂用空气。发电成本每千瓦小时可低于40美分。

固体氧化物型燃料电池

固体氧化物型燃料电池被认为是第三代燃料电池，其操作温度1000℃左右，发电效率可超过60%，目前不少国家在研究，它适于建造大型发电站，美国西屋公司正在进行开发，可望发电成本每千瓦小时低于20美分。

此外，还有几种类型的燃料电池，如碱性燃料电池，运行温度约200℃，发电效率也可高达60%，且不用贵金属作催化剂，瑞典已开发200千瓦的 一个装置用于潜艇。美国最早用于阿波罗飞船的一种小型燃料电池称为美国型，实为离子交换膜燃料电池，它的发电效率高达75%，运行温度低于100℃，但是 必须以纯氧作氧化剂。后来，美国又研制出一种用于氢能汽车的燃料电池，充一次氢可行驶300公里，时速可达100公里，这是一种可逆式质子交换膜燃料电 池，发电效率最高达80%。

燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立固定电站外，特别适合作移动电源和车船的动力。


我国燃料电池电动汽车标准体系

一、我国燃料电池电动汽车标准体系的建立

我国在“十五”初期进行了燃料电池电动汽车的标准体系研究。

作为标准制定的指南，燃料电池电动汽车标准体系表是燃料电池电动汽车标准制定工作的规范。体系表中不仅可以体现产品的结构、技术内涵和发展方向，而且对于科技开发和标准制定计划的确立具有重要的指导作用。因此，燃料电池电动汽车标准体系表编制原则有以下方面。

1.确定燃料电池电动汽车在汽车标准体系中的位置。燃料电池电动汽车本身是汽车的一类，并不能独立于传统汽车之外。因此，它必须满足传统汽车的相关标准要求，同时还要满足燃料电池电动汽车所需的特有标准要求。

2.确定燃料电池电动汽车特有的构造、系统，以此确定标准体系中的项目。

3.确定纯电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车的共性和特性。具有共性要求的可以考虑共用一个标准;具有独特性的，标准项目在体系表中单独列出。这样，即保证标准项目的齐全，又可减少标准数量、标准制定过程中人力和财力的浪费。

4.参照国外现有燃料电池电动汽车标准项目，结合我国燃料电池电动汽车开发的实际需求进行编制，标准项目尽量齐全。体系表中的一些项目是考虑与我国燃料电池电动汽车产业化发展政策相配套的支撑标准和我国特有的标准，例如：燃料电池电动汽车定型试验规程。

5.标准体系表是动态的，现在编制的体系考虑了近期急需和长远的标准需求，随着技术的不断发展，标准项目应进行适当的调整。

6.燃料电池电动汽车标准体系表与我国燃料电池电动汽车产品的发展目标相适应。

标准体系包含燃料电池电动汽车产品本身的术语、试验方法、技术条件，以及保证燃料电池电动汽车正常、方便、安全运行的基础设施的相关标准，如：燃料电池电动汽车整车、车载氢系统、氢燃料、加氢站、加氢机、燃料电池系统等。同时燃料电池电动汽车的标准体系中还涉及燃料电池电动汽车的管理标准、产品认证、企业认证、从业人员资格等诸多方面。

二、我国燃料电池电动汽车的相关标准

1.概况

全国汽车标准化技术委员会电动车辆分委会从整车性能、安全、接口部件的互换性等方面考虑。目前正在开展以下方面的工作。

(1)燃料电池电动汽车通用基础类标准研究。如术语标准，主要内容涉及到整车、配套件、其他关键部件、基础设施接口。

(2)燃料电池电动汽车安全类项目研究。如燃料电池电动汽车一般安全要求，主要内容：车载能源装置的安全要求、运行操作安全要求、漏电和人员防触电要求等。燃料电池电动汽车燃料系统安全要求为储存或处理燃料或其他有害物质的系统提供标准规范，主要针对燃料储存装置，燃料处理过程，燃料电池堆等提出要求。

(3)互换性标准研究。如燃料电池电动汽车加氢口，主要内容为加氢口互换性、安全性、通信、型式、技术要求、试验方法、检验规则。鉴于国内暂时没有液氢，因此，只考虑了使用气态氢气为工作介质、工作压力为35MPa、工作环境温度为-40。C~60。C的燃料电池电动汽车加氢口。

(4)燃料电池电动汽车整车动力性、能耗等的研究。动力性主要包括加速性能、最高车速等。能量消耗试验方法，将根据国内现状考虑以下方面：电流法，通过测量燃料电池堆的输出电流来计算氢的消耗量，因为燃料电池是通过氢离子的流动而形成电流的，所以，可以用电流值来确定氢消耗量;压力法，通过测量试验前后高压储氢罐中气体压力和温度算出氢消耗量。把测得的压力和温度值通过计算储藏罐中气体分子数量的改变，确定氢的消耗量;重量分析法，通过测量试验前后高压燃料罐重量得到氢消耗量。试验用燃料罐应适于测量重量;流量法，用流量计测量供给燃料电池电动汽车的氢和被消耗掉的氢。

(5)示范运行燃料电池电动汽车技术规范研究。

车联网电动车技术

这一技术流派地融合了电气化和车联网两大技术，几乎可以说是对未来城市个人交通的最新解决方案。同样将展示于世博园区及北京车展的通用EN-V概念车就运用了这项技术。

车联网技术，即通过整合全球定位系统导航技术、车对车交流技术、无线通信及远程感应技术奠定了新的汽车技术发展方向，实现了手动驾驶和自动驾驶的兼容。

这类电动车体积小巧、移动便利。电动车的左右两侧车轮分别由各自的电动马达驱动，马达动力由锂电池提供，可通过普通家庭电源进行充电，每次充满电后可行驶40公里，完全实现零排放。同时，可与电网进行信息互换，选择最佳充电时间，充分提高公用电力基础设施的使用效率。

这一新汽车技术的重大突破，还在于自动驾驶方面，如变道警告、盲区探测及适应性巡航控制等技术均得到了变革性的运用。

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