汽车新能源电子(氢燃料电池新能源汽车原理)

氢燃料电池新能源汽车原理

什么是氢燃料电池

燃料电池是一种能量转化装置，它将燃料的电化学能转化成电能。它类似于电池一样也是电化学发电装置，因此被称为燃料电池。对应的采用氢气作为燃料的燃料电池就是氢燃料电池。它可以理解为水电解成氢气和氧气的逆反应。因此反应过程既清洁，又高效。因为它不受传统发动机采用卡诺循环42%左右的热效率限制，氢燃料电池的效率可轻松达到60%以上。

氢燃料电池并不像火箭那样通过氢气和氧气燃烧的剧烈反应产生动能，而是通过催化装置将氢气中的吉布斯自由能释放出来。打个比方，石墨和钻石都是碳的存在形势。但是形成钻石需要高温和高压。因此这种形态转化就代表不同的吉布斯自由能。

氢燃料电池工作原理

氢燃料电池工作原理是氢气通过燃料电池的正极当中的催化剂（铂）分解成电子和氢离子（质子）。其中质子通过质子交换膜（Proton Exchange Membrane）到达负极和氧气反应变成水和热量。对应的电子则从正极通过外电路流向负极产生电能。

什么是氢燃料电池的技术关键

对于氢燃料电池的商用来说，最大的挑战之一就是成本控制。燃料电池汽车目前的成本是普通汽车的5倍左右。其核心部件被称为质子交换膜。它能够将氢气中的电子分离成为质子，进而从正极交换至负极和氧气进行反应产生水和热。相应的，质子交换膜的核心就是催化剂铂。而铂是一种贵金属，也就是通常婚戒的材料铂金。为了推动大规模商用，一方面必须减少催化剂的用量，另一方面是寻求低成本的替代材料。

氢燃料电池汽车的系统组成

谈到氢燃料电池汽车，目前主流采用的是质子交换膜燃料电池（PEMFC）技术。其系统组成通常为燃料电池堆、氢气储罐、动力电池、燃料电池直流升压转换器、动力控制单元和动力电机组成。目前领先的燃料电池堆的功率密度可达3.1kW/L，最大输出功率可达114kW。由于每个燃料电池单体输出电压只有0.6~0.7V，因此需要配合直流升压转换器和动力电池使用。从而让电压可以适配650V高压，驱动动力电机。同时类似动力电池需要电池管理系统BMS，燃料电池也需要精密的监控管理系统FCMS，通过放电状态快速调整反应相关参数。为了储存氢气，一般采用70MPa高压液氢储罐。

新能源汽车

1、安装调整工艺装备，准备维护修理工具；

2、使用工、夹、量具和仪器仪表，进行汽车及特种车辆的发动机、底盘、车身、电气等总成（系统）及其零部

件检查、调整、更换与修理、故障排除，对汽车外部、内部及轮毂、轮胎等进行安装、装潢；

3、维护汽车维修使用的工、夹、量具，仪器仪表及设备，排除使用过程中出现的故障；

4、执行工艺规范，填写维修记录；

5、清洁作业场地。

1.电子控制喷油装置

在现代汽车上，机械式或机电混合式燃油喷射系统已趋于淘汰，电控燃油喷射装置因其性能优越而得到了日益普

及。电子喷油装置可以自动地保证发动机始终工作在最佳状态，使其在输出一定功率的条件下最大限度地节油和

净化空气。经过实验并修正得到发动机最佳工况时的供油控制规律、事先把这些客观规律编成程序存在微机的存

储器中，当发动机工作时，根据各传感器测得的空气流量、排气管中含氧量、进气温度、发动机转速及工作温度

等参数，按预先编好的运算程序进行运算、然后和内存中的最佳工况的参数进行比较和判断再调整供油量。这样

就能够使发动机一直处于最优工作条件下运行，从而使发动机的综合性能得到提高。

2.电子点火（ESA）

它由微机、传感器及其接口、执行机构等几部分构成。该装置可根据传感器送来的发动机各种参数进行运算、判

断，然后进行点火时刻的调节，这样可以节约燃料，减少空气污染。此外，新型发动机电子控制装置还有自适应

控制、智能控制及自诊断操作等。一般认为，发动机电子控制装置的节能效果在15%以上，而效果更明显的则是

在环境保护方面。

3.除此之外，在发动机部分利用电子技术的内容还有：废气再循环（EGR）、怠速控制（ISC）、电动油泵、发电机输出、冷却风扇、发动机排量、节气门正时、二次空气喷射、发动机增压、油汽蒸发及系统自我诊断功能等，它们在不同的车型上都或多或少地被应用。

新能源汽车。

新能源汽车行业的发展历程:

(1)2009~2012年:推广期，推广期以政府为主导，通过To B和ToC端(ToB即面向企业，To C即面向普通用户)，率先使用新能源作为试点,逐渐向大众推广;

(2)2012年~2018年:政府扶持期，特斯拉专利开放，蔚来、理想和小鹏等品牌陆续成立;

(3)2018~2021年:过渡期，补贴进入退坡期，疫情影响下退坡期放缓，双积分机制落地宣告市场化交易来;

(4)2021年往后补贴退出，完全市场化补贴退出，市场将进入完全市场化的竞争，ToC端将成为未来增长的主要动能。

新能源汽车行业产业链:

传统汽车产业链中，发动机、底盘和变速箱等核心技术成为整车必不可少的环节。新能源汽车产业链可以分离核心零部件的研发与车企，整车厂可以外采电池、电控和电机新能源。

产业性具体可组分为:

(1)上游:关键原材料及核心零部件、中游整车制造和下游的流通及服务。其中，上游零部件的“三电系统”是新能源汽车区别于传扰燃油车的核心零部件，约占整车成本的5096，中国的“三电技术”整体实力较强，但与国际顶级技术水平仍有差距。目前，中国的新能源汽车企业主要集中在北京、上海、广东、江苏和浙江等地区。福建将依托福建省汽车工业集团和宁德时代新能源科技股份有限公司，打造新能源汽车全产业链，助推福建汽车业“弯道超车”。

(2)中游:指新能源汽车整车制造。根据新能源汽车动力类型的不同，可将新能源汽车划分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车。当前新能源汽车整车制造企业空间分布与汽车工业基础有较强的关系，在长三角地区、华南地区、成渝地区、环渤海地区、中部地区的分布较多，其中长三角地区尤为突出。

(3)游:通及服务。随着市场和造车技术的不断提升、完善，新能掉车的销量也是逐年上涨的。2021年截止至10月，中国新能源汽车销量达到254.2万辆，同比增长1.8倍，其中纯电动汽车210.5万辆，同比增长1.9倍:插电式混合动力汽车43.7万辆，同比增长1.4倍;燃料电池汽车953辆，同比增长44.8%。

新能源汽车的发展带动的产业链:

1.矿业。新新源汽车主要使用锂电池为主，目前银矿资源受益最大的产业，多数矿业公司约军理矿资源开采。

2.动力电池。新能源汽车的动力系统主要是电动，尤其以三元理电池为主体的研发、生产和铁生为主，中国目前全球规模最大的理电池生产企时代股价从发行时的60元上升到了75元。而老牌的电池厂及电动汽车生产企业比亚迪受益最大，政府对新能源汽车的补助力度空前。

3.充电桩。电动汽车需要充电，为了方便充电服务，各大城市纷纷布局充电视等设施，带动了充电性的研发、生产和销售，站在电动汽车的风口，充电柱也餐飞起来。

4国家电网。电动汽车必须要充电，需要消耗源源不断的电能，而国家电网作为垄断性的产业，获益非常明显。

5.电统。充电时需要电统线，电绩厂家比原来多了一个市场，电动汽车质要和电绝厂家合作，在充电过程中，电缆也会有损托，最重要的是，所有的充电柱需要电缆作为延长线

6电池回收。电动汽车电池用了3年左右损托约2096，还有80%的使用率可以通过回收加工再利用到别的行业。

新能源汽车对比传统汽油车的优势:

1.新能源汽车性能高，比传统汽油车更能满足消费者;长久以来，百公里加速都是消费者十分看重一项参数，这可以从一定程度上体现汽车的性能，百公里加速8秒以内，就尼以在传统汽油家用车中处于领先地位。新能源汽车的出现，让百公里加速破8秒成了常态，特斯拉的几款新能源汽车百公里加速均为3-6秒，足以与一此跑车抗街。

2.新街源汽车的使用成本比传济汽油车更低:传统汽油车实施的质保政策是3年或5万公里，而新能源汽车直接将核心部件--动力电池的质保周期提高到8年成12万公里，甚至是终身质保。传统汽油车保养需要更换机油机温、火花塞、燃油滤清器等配件，新能源汽车完全不需要，且只需要每年或1万公里保养一次，减少了消费者的后期使用成本。

3.新能源汽车冲击着燃油车的造车技术;

4.新能源汽车影响着传统汽油车的销售。新能源汽车行业链，格局初定，三电系统超同，各家产品相似度较高。核心零部件电池已经形成了中、日、韩三足鼎立的局面，特斯拉就是智能手机时代的“苹果”、比亚迪类比“三星”，宁德时代，LG等都是重要玩家，英伟达就是智能汽车的“安卓”，中国涌现了一批汽车“新势力”。比亚迪:新能源汽车技术创新自主企业代表，1995年诞生于深圳。2003年正式进入汽车行业，开始布局新能担汽车，业务相跨汽车、轨道交通、新能源和电子四大产业，是新能源汽车的动力电池研发方面的龙头企业。比亚迪集团董事长兼总裁王传福介绍说:“既能做电池，又能做电机，还能做电控，目前全球也就是比亚迪”。