中國電動汽車跨越發展的總結
業內百位專家嘔心瀝血的智慧結晶
民族汽車工業換道并行的智力支持
邁向汽車強國轉型升級的技術引擎
基本信息
目 錄
《電動汽車工程手冊》指導委員會
《電動汽車工程手冊》編撰委員會
《電動汽車工程手冊》出版委員會
序
前言
本卷編寫與審稿人員
本卷前言
1.1術語1
1.2無碳排放與氫燃料2
1.2.1出行與能源需求2
1.2.2溫室效應及其危害3
1.2.3無碳燃料與氫燃料4
1.3氫能源產業鏈4
1.3.1氫氣基本物理性質4
1.3.2氫氣來源與生產5
1.3.3氫氣存儲8
1.3.4氫氣運輸8
1.3.5車載氫燃料氣的加注9
1.4燃料電池作為汽車動力源11
1.4.1燃料電池種類11
1.4.2汽車對化學動力源的需求 12
1.4.3車用氫能源的效率13
1.5質子交換膜燃料電池基本原理14
1.5.1基本工作原理14
1.5.2氫燃料電池的能量轉換16
1.5.3能量轉換中的損失18
1.5.4燃料電池能量轉換效率20
1.6國外燃料電池汽車發展史21
1.6.1創新探索階段21
1.6.2原理驗證階段21
1.6.3技術攻關階段21
1.6.4市場切入階段22
1.6.5商業應用階段22
1.7中國燃料電池汽車發展24
1.7.1技術攻關階段24
1.7.2示范應用階段24
1.7.3商業化應用階段24
參考文獻25
2.1術語27
2.1.1膜電極部分27
2.1.2燃料電池堆部分28
2.2性能參考指標30
2.2.1燃料電池膜電極的性能及指標要求30
2.2.2燃料電池雙極板的性能及指標要求31
2.2.3燃料電池堆的性能及指標要求32
2.3燃料電池堆結構32
2.4膜電極33
2.4.1催化劑33
2.4.2質子交換膜38
2.4.3氣體擴散層41
2.4.4膜電極組件42
2.5雙極板45
2.5.1雙極板定義及功能45
2.5.2雙極板技術要求45
2.5.3雙極板分類46
2.5.4雙極板流場49
2.6端板與集流體53
2.6.1端板53
2.6.2集流體57
2.7電堆密封58
2.7.1密封要求59
2.7.2密封材料59
2.7.3密封結構形式60
2.8電堆組裝62
2.8.1組裝尺寸確定62
2.8.2緊固形式63
2.8.3電堆合格檢測條件64
2.9典型的商業化燃料電池堆65
2.9.1典型的石墨板和復合板電堆65
2.9.2典型的金屬雙極板電堆66
參考文獻66
3.1燃料電池發動機基本概念71
3.1.1術語及概念71
3.1.2燃料電池系統原理介紹73
3.1.3子系統構成及作用73
3.2空氣供應子系統74
3.2.1空氣供應子系統簡介74
3.2.2燃料電池專用空壓機75
3.2.3加濕器78
3.2.4中冷器80
3.2.5調節閥80
3.3氫氣供應子系統80
3.3.1氫氣供應子系統簡介80
3.3.2氫氣循環原理81
3.3.3氫氣壓力調節及流量控制裝置83
3.3.4燃料電池氫氣循環技術進展84
3.4水熱管理子系統88
3.4.1水熱管理子系統簡介89
3.4.2燃料電池堆熱平衡90
3.4.3燃料電池堆水平衡90
3.4.4冷卻水泵91
3.4.5散熱器組件92
3.4.6節溫器94
3.4.7冷卻液96
3.5控制子系統97
3.5.1控制子系統簡介97
3.5.2單電池電壓巡檢97
3.5.3燃料電池進氣系統控制策略99
3.5.4濕度調節103
3.5.5燃料電池堆溫度調節105
3.5.6燃料電池堆故障檢測與報警107
3.5.7 燃料電池陽極出口排氣策略研究108
3.6 燃料電池發動機性能指標109
3.6.1 動力性109
3.6.2經濟性110
3.6.3動態響應特性110
3.6.4功率品質111
3.6.5環境適應性111
3.6.6可靠性112
3.6.7耐久性112
3.6.8安全性112
3.6.9噪聲及排放114
參考文獻116
4.1術語119
4.2概述121
4.2.1供氫系統形式122
4.2.2氫的特性123
4.3車載高壓供氫系統125
4.3.1設計基本要求125
4.3.2系統選用基本要求127
4.3.3 系統功能及組成128
4.3.4系統安裝要求143
4.3.5零部件設計開發要素相關試驗144
4.3.6成本分析149
4.3.7系統加注153
4.3.8應用155
4.4車載高壓儲氫瓶160
4.4.1儲氫瓶國內外發展過程160
4.4.2儲氫瓶結構與類型162
4.4.3儲氫瓶設計162
4.4.4儲氫瓶制造工藝163
4.4.5儲氫瓶在燃料電池汽車中的應用165
4.5車載金屬吸附儲氫系統165
4.5.1金屬氫化物儲氫裝置國內外發展過程165
4.5.2金屬氫化物儲氫裝置結構與類型167
4.5.3車載金屬氫化物儲氫裝置設計171
4.5.4金屬氫化物儲氫裝置在燃料電池車輛中的應用176
4.6車載溶質儲氫系統180
4.6.1液體儲氫材料技術簡介180
4.6.2液體儲氫技術原理介紹180
4.6.3液體儲氫技術研究及車載液體供氫系統應用
進展182
4.7車載液化氫儲存系統183
4.8車載重整制氫系統184
4.9車載供氫系統氫安全185
4.9.1氫的危險性185
4.9.2氫安全設計188
參考文獻191
5.1術語195
5.2燃料電池動力系統構型197
5.2.1單一燃料電池構型197
5.2.2燃料電池 動力蓄電池構型198
5.2.3燃料電池 超級電容構型201
5.2.4燃料電池 動力蓄電池 超級電容構型201
5.3燃料電池動力系統關鍵部件介紹202
5.3.1燃料電池202
5.3.2蓄電池206
5.3.3電機209
5.3.4DC/DC變換器212
5.4先進燃料電池動力系統介紹213
5.4.1豐田213
5.4.2本田214
5.4.3現代215
5.4.4奔馳216
5.5燃料電池汽車動力系統性能表征217
5.5.1動力性217
5.5.2經濟性218
5.5.3耐久性219
5.5.4可靠性220
5.5.5環境適應性221
5.5.6安全性222
5.6動力系統關鍵部件參數匹配225
5.6.1參數匹配流程225
5.6.2驅動電機參數匹配225
5.6.3 蓄電池參數匹配231
5.6.4燃料電池發動機參數匹配233
參考文獻236
6.1 術語239
6.2燃料電池轎車性能240
6.2.1動力性240
6.2.2經濟性242
6.2.3環境適應性243
6.2.4耐久性245
6.2.5可靠性245
6.3動力總成參數匹配246
6.3.1初始條件及工況選擇246
6.3.2關鍵總成選取247
6.3.3電機參數的選擇249
6.3.4 燃料電池系統參數的選擇251
6.3.5動力蓄電池組參數的選擇251
6.4燃料電池轎車結構布置252
6.4.1燃料電池轎車主要部件布置252
6.4.2燃料電池轎車布置方式對整車影響255
6.5燃料電池轎車電氣系統256
6.5.1整車高壓電氣架構256
6.5.2整車CAN總線259
6.5.3系統電氣架構260
6.6燃料電池轎車安全261
6.6.1車載供氫系統的安全261
6.6.2高壓安全263
6.7燃料電池轎車熱管理264
6.7.1燃料電池冷卻系統264
6.7.2電機冷卻系統266
6.7.3動力蓄電池冷卻系統266
6.7.4空調系統268
6.7.5發動機艙氣流分析269
6.8燃料電池乘用車試驗驗證270
參考文獻272
7.1術語273
7.2燃料電池商用車性能274
7.2.1燃料電池公交客車性能274
7.2.2燃料電池公路客車性能275
7.2.3燃料電池物流車性能276
7.3燃料電池商用車動力總成參數匹配276
7.3.1公交客車動力系統構型及匹配設計276
7.3.2公路客車動力系統構型及匹配設計278
7.3.3物流車動力系統構型及匹配設計278
7.4燃料電池商用車結構布置279
7.4.1公交客車總布置設計280
7.4.2公路客車總布置設計281
7.4.3物流車總布置設計281
7.5燃料電池商用車電力電子系統282
7.5.1公交客車電力電子系統282
7.5.2公路客車電力電子系統284
7.5.3物流車電力電子系統284
7.6燃料電池商用車安全284
7.6.1公交客車安全設計284
7.6.2公路客車安全設計287
7.7燃料電池商用車熱管理287
7.7.1公交客車綜合熱管理287
7.7.2公路客車綜合熱管理290
7.7.3物流車綜合熱管理291
7.8燃料電池商用車試驗驗證292
參考文獻293
......
《電動汽車工程手冊 第三卷 燃料電池電動汽車設計》分為燃料電池汽車概論、燃料電池電堆、燃料電池發動機、燃料電池汽車車載供氫、燃料電池汽車動力系統、燃料電池轎車、燃料電池商用車，共7章，介紹了從燃料電池關鍵材料、零部件、發動機系統、儲氫系統、動力系統直至整車的相關技術。
章桐，德國柏林工業大學汽車研究所汽車工程專業工科博士，清華大學汽車工程系汽車專業學士。同濟大學汽車學院責任教授、博士生導師，國家特聘專家，同濟大學校學術委員會委員、汽車學院學術委員會主任，同濟大學燃料電池汽車技術研究所所長。主要科研方向為新能源汽車動力系統；現承擔國家科技部，上海市新能源汽車重大專項、帶領團隊進行新能源汽車的研發，在燃料電池汽車、純電動汽車和混合動力汽車等方面取得了重大的技術突破和技術積累，開發的新一代燃料電池動力系統技術平臺，在2008年北京奧運會期間廣泛應用并起到了很好示范應用。為2010年世博會期間研制的173套新能源汽車動力系統運營良好，獲得了各方面的好評。