圖示：一種燃料電池電動汽車剖面圖

　　燃料電池電動汽車(FCEV)是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車。車載燃料電池裝置所使用的燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。與通常的電動汽車比較，其動力方面的不同在于FCEV用的電力來自車載燃料電池裝置，電動汽車所用的電力來自由電網充電的蓄電池。因此，FCEV的關鍵是燃料電池。

　　燃料電池是一種不燃燒燃料而直接以電化學反應方式將燃料的化學能轉變為電能的高效發電裝置。發電的基本原理是：電池的陽極(燃料極)輸入氫氣(燃料，氫分子(H2)在陽極催化劑作用下被離解成為氫離子(H+)和電子(e-)，H+穿過燃料電池的電解質層向陰極(氧化極)方向運動，e-因通不過電解質層而由一個外部電路流向陰極;在電池陰極輸入氧氣(O2)，氧氣在陰極催化劑作用下離解成為氧原子(O)，與通過外部電路流向陰極的e-和燃料穿過電解質的H+結合生成穩定結構的水(H2O)，完成電化學反應放出熱量。這種電化學反應與氫氣在氧氣中發生的劇烈燃燒反應是完全不同的，只要陽極不斷輸入氫氣，陰極不斷輸入氧氣，電化學反應就會連續不斷地進行下去，e-就會不斷通過外部電路流動形成電流，從而連續不斷地向汽車提供電力。與傳統的導電體切割磁力線的回轉機械發電原理也完全不同，這種電化學反應屬于一種沒有物體運動就獲得電力的靜態發電方式。因而，燃料電池具有效率高、噪音低、無污染物排出等優點，這確保了FCEV成為真正意義上的高效、清潔汽車。

　　為滿足汽車的使用要求，車用燃料電池還必須具有高比能量、低工作溫度、起動快、無泄漏等特性，在眾多類型的燃料電池中，質子交換膜燃料電池(PEMFC)完全具備這些特性，所以目前FCEV所使用的燃料電池都是PEMFC。

01按主要燃料種類可分為

　　1、 以純氫氣為燃料的FCEV；

　　2、 經過重整后產生的氫氣為燃料的FCEV。

02按“多電源”的配置不同，可分為以下四類

　　1、純燃料電池驅動的FCEV

　　純燃料電池電動汽車只有燃料電池一個動力源，汽車的所有功率負荷都由燃料電池承擔。

　　純燃料電池驅動的FCEV系統結構簡單，便于實現系統控制和整體布置；系統部件少，有少于整車的輕量化；較少的部件使得整體的能量傳遞效率較高，提高了整車的燃料經濟性。

　　但是，燃料電池功率大、成本高；對燃料電池系統的動態性能和可靠性提出了很高的要求；不能進行能量回收。

　　2、燃料電池與輔助蓄電池聯合驅動(FC+B)的FCEV

　　燃料電池與輔助蓄電池聯合驅動(FC+B)的FCEV系統對燃料電池的功率要求較純燃料電池結構形式大大降低，從而降低了整車的成本；工作時燃料電池的效率較高;汽車的冷啟動性能較好；可以回收汽車制動時部分能量，使整車的能量效率提高。

　　但是，蓄電池的使用使得整車的質量增加，動力性和經濟性受到影響；蓄電池充放電過程會有能量損耗;控制和整體布置難度增加。

　　3、燃料電池與超級電容聯合驅動(FC+C)的FCEV

　　這種結構形式與燃料電池+蓄電池結構相似，只是把蓄電池換成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優勢，循環壽命長，但是超級電容的能量密度較小。隨著超級電容技術的不斷進步，這種結構將成為一種新的重要研究方向。

　　4、燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯合驅動(FC+B+C)的FCEV

　　與傳統汽車相比，燃料電池電動汽車與傳統的內燃機驅動汽車在構造及動力傳輸等方面的不同，為汽車的整體設計提出了新的要求。傳統內燃機汽車的發動機——變速器動力總成在燃料電池電動汽車中不復存在，取而代之的是燃料電池反應堆、蓄電池、氫氣罐、電動機、DC/DC轉化器等設備，而制動系統和懸架也相應變化。因此，根據燃料電池電動汽車自身特點，在設計時，應作相應的變化和改進。

　　燃料電池電動汽車具有以下優點：

　　1. 效率高。燃料電池的工作過程是化學能轉化為電能的過程，不受卡諾循環的限制，能量轉換效率較高，可以達到30%以上。

　　2. 續駛里程長。采用燃料電池系統作為能量源，克服了純電動汽車續駛里程短的缺點，其長途行駛能力及動力性已經接近于傳統汽車。

　　3. 綠色環保。燃料電池沒有燃燒過程，以純氫作燃料，生成物只有水，屬于零排放。采用其它富氫有機化合物用車載重整器制氫作為燃料電池的燃料，生產物除水之外還可能有少量的CO2，接近零排放。

　　4. 過載能力強。燃料電池除了在較寬的工作范圍內具有較高的工作效率外，其短時過載能力可達額定功率的200%或更大。

　　5. 低噪音。燃料電池屬于靜態能量轉換裝置，除了空氣壓縮機和冷卻系統以外無其它運動部件，因此與內燃機汽車相比，運行過程中噪音和振動都較小。

　　6. 設計方便靈活。燃料電池電動汽車可以按照X-By-Wire的思路進行汽車設計，改變傳統的汽車設計概念，可以在空間和重量等問題上進行靈活的配置。

　　燃料電池電動汽車的主要缺點有：

　　1. 燃料電池電動汽車的制造成本和使用成本過高。

　　2. 輔助設備復雜，且質量和體積較大。

　　3. 起動時間長，系統抗振能力有待進一步提高。

01燃料電池系統

　　燃料電池是燃料電池電動汽車發展的最關鍵技術之一。車用燃料電池系統的核心是燃料電池電堆。燃料電池電堆技術發展趨勢可用耐久性、低溫啟動溫度、凈輸出比功率及制造成本。

02車載儲氫系統

　　儲氫技術是氫能利用走向規模化應用的關鍵。目前，常見的車載儲氫系統有高壓儲氫、低溫儲氫和金屬氰化物儲氫3種基本方法。

03車載蓄電池系統

　　車載蓄電池系統包括鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池及化學超級電容器。

04電動機及其控制技術

　　驅動電機是燃料電池電動汽車的心臟，它正向大功率、高轉速、高效率和小型化方向的發展。當前驅動電機有感應電機和永磁無刷電動機。永磁無刷電動機具有較高的功率密度和效率、體積小、慣性低和響應快等優點，在電動汽車方面有著廣闊的應用前景。感應電動機非常適合電動汽車的控制。

05整車熱管理

　　燃料電池發動機自身的運行溫度為60~70度。與環境溫度相比，溫差不大，造成燃料電池電動汽車無法像傳統汽車一樣依賴環境溫差散熱。轉而必須依靠整車動力系統提供額外的冷卻動力為系統散熱。

06整車與動力系統的參數選擇與優化設計

　　隨著國內汽車保有量持續快速增長，公路交通所消耗的石油資源占全國石油消耗總量的份額不斷攀升。提供給用戶低油耗并具備良好動力性能的汽車產品成為目前汽車追求的主要目標之一。

　　對汽車的動力性和燃料經濟性影響最大的是發動機的運行特性以及傳動系統的速比和效率。整車性能匹配通常是先確定發動機資源，然后合理匹配傳動系統參數以實現整車綜合性能的設計目標，這是典型的優化設計過程，必須通過專業的汽車性能仿真軟件和專業的優化軟件相結合來完成這個過程。

07多能源動力系統的能量管理策略

　　能量管理策略對燃料電池經濟性影響很大，且受到動力系統參數和行駛工況的雙重影響。一般借助仿真技術建立一個虛擬開發環境，對動力系統模型進行合理簡化，從理論分析的角度得到最優功率分配策略與能量源參數和工況特征之間的解析關系，并從該關系出發定量地分析功率緩沖器特性參數對最優功率分配策略的影響，為功率緩沖器的參數選擇提供理論依據，從而完成功率分配策略的工況適應性研究。