目　　錄
《電動汽車工程手冊》指導(dǎo)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(shù)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(yīng)及其危害3
1.2.3無碳燃料與氫燃料4
1.3氫能源產(chǎn)業(yè)鏈4
1.3.1氫氣基本物理性質(zhì)4
1.3.2氫氣來源與生產(chǎn)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(xué)動力源的需求 12
1.4.3車用氫能源的效率13
1.5質(zhì)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(zhuǎn)換16
1.5.3能量轉(zhuǎn)換中的損失18
1.5.4燃料電池能量轉(zhuǎn)換效率20
1.6國外燃料電池汽車發(fā)展史21
1.6.1創(chuàng)新探索階段21
1.6.2原理驗證階段21
1.6.3技術(shù)攻關(guān)階段21
1.6.4市場切入階段22
1.6.5商業(yè)應(yīng)用階段22
1.7中國燃料電池汽車發(fā)展24
1.7.1技術(shù)攻關(guān)階段24
1.7.2示范應(yīng)用階段24
1.7.3商業(yè)化應(yīng)用階段24
參考文獻25
2.1術(shù)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(biāo)30
2.2.1燃料電池膜電極的性能及指標(biāo)要求30
2.2.2燃料電池雙極板的性能及指標(biāo)要求31
2.2.3燃料電池堆的性能及指標(biāo)要求32
2.3燃料電池堆結(jié)構(gòu)32
2.4膜電極33
2.4.1催化劑33
2.4.2質(zhì)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(shù)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(jié)構(gòu)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(yè)化燃料電池堆65
2.9.1典型的石墨板和復(fù)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(fā)動機基本概念71
3.1.1術(shù)語及概念71
3.1.2燃料電池系統(tǒng)原理介紹73
3.1.3子系統(tǒng)構(gòu)成及作用73
3.2空氣供應(yīng)子系統(tǒng)74
3.2.1空氣供應(yīng)子系統(tǒng)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(diào)節(jié)閥80
3.3氫氣供應(yīng)子系統(tǒng)80
3.3.1氫氣供應(yīng)子系統(tǒng)簡介80
3.3.2氫氣循環(huán)原理81
3.3.3氫氣壓力調(diào)節(jié)及流量控制裝置83
3.3.4燃料電池氫氣循環(huán)技術(shù)進展84
3.4水熱管理子系統(tǒng)88
3.4.1水熱管理子系統(tǒng)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(jié)溫器94
3.4.7冷卻液96
3.5控制子系統(tǒng)97
3.5.1控制子系統(tǒng)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(tǒng)控制策略99
3.5.4濕度調(diào)節(jié)103
3.5.5燃料電池堆溫度調(diào)節(jié)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(fā)動機性能指標(biāo)109
3.6.1　動力性109
3.6.2經(jīng)濟性110
3.6.3動態(tài)響應(yīng)特性110
3.6.4功率品質(zhì)111
3.6.5環(huán)境適應(yīng)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(shù)語119
4.2概述121
4.2.1供氫系統(tǒng)形式122
4.2.2氫的特性123
4.3車載高壓供氫系統(tǒng)125
4.3.1設(shè)計基本要求125
4.3.2系統(tǒng)選用基本要求127
4.3.3　系統(tǒng)功能及組成128
4.3.4系統(tǒng)安裝要求143
4.3.5零部件設(shè)計開發(fā)要素相關(guān)試驗144
4.3.6成本分析149
4.3.7系統(tǒng)加注153
4.3.8應(yīng)用155
4.4車載高壓儲氫瓶160
4.4.1儲氫瓶國內(nèi)外發(fā)展過程160
4.4.2儲氫瓶結(jié)構(gòu)與類型162
4.4.3儲氫瓶設(shè)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(yīng)用165
4.5車載金屬吸附儲氫系統(tǒng)165
4.5.1金屬氫化物儲氫裝置國內(nèi)外發(fā)展過程165
4.5.2金屬氫化物儲氫裝置結(jié)構(gòu)與類型167
4.5.3車載金屬氫化物儲氫裝置設(shè)計171
4.5.4金屬氫化物儲氫裝置在燃料電池車輛中的應(yīng)用176
4.6車載有機溶質(zhì)儲氫系統(tǒng)180
4.6.1有機液體儲氫材料技術(shù)簡介180
4.6.2有機液體儲氫技術(shù)原理介紹180
4.6.3有機液體儲氫技術(shù)研究及車載有機液體供氫系統(tǒng)應(yīng)用
進展182
4.7車載液化氫儲存系統(tǒng)183
4.8車載重整制氫系統(tǒng)184
4.9車載供氫系統(tǒng)氫安全185
4.9.1氫的危險性185
4.9.2氫安全設(shè)計188
參考文獻191
5.1術(shù)語195
5.2燃料電池動力系統(tǒng)構(gòu)型197
5.2.1單一燃料電池構(gòu)型197
5.2.2燃料電池+動力蓄電池構(gòu)型198
5.2.3燃料電池+超級電容構(gòu)型201
5.2.4燃料電池+動力蓄電池+超級電容構(gòu)型201

5.3燃料電池動力系統(tǒng)關(guān)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(tǒng)介紹213
5.4.1豐田213
5.4.2本田214
5.4.3現(xiàn)代215
5.4.4奔馳216
5.5燃料電池汽車動力系統(tǒng)性能表征217
5.5.1動力性217
5.5.2經(jīng)濟性218
5.5.3耐久性219
5.5.4可靠性220
5.5.5環(huán)境適應(yīng)性221
5.5.6安全性222
5.6動力系統(tǒng)關(guān)鍵部件參數(shù)匹配225
5.6.1參數(shù)匹配流程225
5.6.2驅(qū)動電機參數(shù)匹配225
5.6.3　蓄電池參數(shù)匹配231
5.6.4燃料電池發(fā)動機參數(shù)匹配233
參考文獻236
6.1　術(shù)語239
6.2燃料電池轎車性能240
6.2.1動力性240
6.2.2經(jīng)濟性242
6.2.3環(huán)境適應(yīng)性243
6.2.4耐久性245
6.2.5可靠性245
6.3動力總成參數(shù)匹配246
6.3.1初始條件及工況選擇246
6.3.2關(guān)鍵總成選取247
6.3.3電機參數(shù)的選擇249
6.3.4　燃料電池系統(tǒng)參數(shù)的選擇251
6.3.5動力蓄電池組參數(shù)的選擇251
6.4燃料電池轎車結(jié)構(gòu)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(tǒng)256
6.5.1整車高壓電氣架構(gòu)256
6.5.2整車CAN總線259
6.5.3系統(tǒng)電氣架構(gòu)260
6.6燃料電池轎車安全261
6.6.1車載供氫系統(tǒng)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(tǒng)264
6.7.2電機冷卻系統(tǒng)266
6.7.3動力蓄電池冷卻系統(tǒng)266
6.7.4空調(diào)系統(tǒng)268
6.7.5發(fā)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(shù)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(shù)匹配276
7.3.1公交客車動力系統(tǒng)構(gòu)型及匹配設(shè)計276
7.3.2公路客車動力系統(tǒng)構(gòu)型及匹配設(shè)計278
7.3.3物流車動力系統(tǒng)構(gòu)型及匹配設(shè)計278
7.4燃料電池商用車結(jié)構(gòu)布置279
7.4.1公交客車總布置設(shè)計280
7.4.2公路客車總布置設(shè)計281
7.4.3物流車總布置設(shè)計281
7.5燃料電池商用車電力電子系統(tǒng)282
7.5.1公交客車電力電子系統(tǒng)282
7.5.2公路客車電力電子系統(tǒng)284
7.5.3物流車電力電子系統(tǒng)284
7.6燃料電池商用車安全284
7.6.1公交客車安全設(shè)計284
7.6.2公路客車安全設(shè)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