燃料电池电动汽车详解

    采用燃料电池作电源的电动汽车称为燃料电池电动汽车FCEV（Fuel Cell Electric Vehicle)，最早的FCEV是燃料电池大客车FCEB（Fuel Cell Electric Bus) 。
早期的FCEV结构

燃料电池电动汽车

FCEV的总布置形式

    1）FCEV是一种地面车辆，仍然保留了车辆的行驶系统、悬挂系统、转向系统和制动系统等。
    2）FCEV是以电力驱动为惟一的驱动模式，其电气化和自动化的程度远高于内燃机汽车。
    3）新研发的FCEV采用了滑板式底盘，将FCEV的氢气储存罐和供应系统、燃料电池发动机系统、电能转换系统、电机驱动系统、转向系统和制动系统等，统统装在一个滑板式的地盘中，在底盘上部可以布置不同用途的车身。采用多种现代技术，以计算机控制为核心和电子控制的“线传”系统（control-by-wire），CAN总线系统使新型燃料电池电动车辆进入一个全新时代。（文 小黄/汽车工程师之家）

FCEV采用的主要电源和辅助电源
 

FCEV的基本布置

以氢为燃料的燃料电池发电系统

    1）氢气供应、管理和回收系统
    气态氢的储存装置通常用高压储气瓶来装载，汽车一次充气有足够的行驶里程，就需要多个高压储气瓶来储存气态氢气。一般轿车需要24个高压储气瓶，大客车上需要5-10个高压储气瓶。
    2）氧气供应和管理系统
    氧气的来源有从空气中获取氧气或氧气罐中获取氧气，空气需要用压缩机来提高压力，以增加燃料电池反应的速度。在空气供应系统中还要对空气进行加湿处理，保证空气有一定湿度。
    3）水循环系统
    燃料电池发动机在反应过程中将产生水和热量，在水循环系统中用冷疑器、气水分离器和水泵等对反应生成的水和热量进行处理，其中一部分水可以用于空气加湿。另外还需要装置一套冷却系统，以保证燃料电池的正常运作。
    4）电力管理系统
    燃料电池所产生的是直流电，需要经过DC/DC变换器进行调压，在采用交流电动机的驱动系统中，还需要用逆变器将直流电转换为三相交流电。（文 小黄/汽车工程师之家）

FCEV的电力系统和驱动系统
 

    FCEV是以燃料电池为主要电源和以电动机驱动为惟一的驱动模式的电动车辆。目前，因受到燃料电池起动较慢和燃料电池不能用充电来储存电能的限制，在FCEV上还需要增加辅助电源来加速FCEV的起动所需要的电能和储存车辆制动反馈的能量。FCEV上的关键装备为DC/DC转换器，驱动电动机及传动系统、蓄电池等。

FCEV的驱动电动机
各种电动机的基本性能比较

   1）在FCEV上广泛的采用了直流电动机、交流电动机、永磁电动机和开关磁阻电动机作为驱动电动机，电动机驱动是FCEV惟一的驱动模式。
   2）FCEV采用的电动机基本性能，根据不同的FCEV的配置选用不同的电动机。

燃料电池电动汽车发展现状

现代

                                 现代ix35氢燃料电动汽车
    现代汽车集团对氢燃料电池电动汽车的研发始于1998年，是最早在这一领域取得成就得汽车制造商之一。2013年2月，现代汽车集团首次量产独立研发的氢燃料电池电动汽车版ix35FCEV，成为全球首家量产氢燃料电池电动汽车的制造商。

丰田
 

                              Mirai氢燃料电池电动汽车
    丰田Mirai氢燃料电池电动汽车于2014年底在日本上市，之后陆续登陆英国、德国和丹麦及美国市场。Mirai可以3分钟加满氢，百公里加速仅需9.6秒，最大续驶里程约500公里。

本田
 

                          CLARITY FUEL CELL氢燃料电池电动汽车
    CLARITY FUEL CELL氢燃料电池电动汽车拥有750公里的最大续航里程。它是世界上所有零排放车辆中，行驶里程最长的车辆。

奔驰
 

                                 奔驰GLCF-Cell假想图
    从1994年开始，奔驰就矢志不渝地瞄着氢燃料的方向进行了研发，并推出了第一台氢燃料原型车Necar1。2017年有望推出首款氢燃料电池电动汽车量产车型，命名为奔驰GLCF-Cell。

通用
 

                        Colorado fuel cell氢燃料电池电动汽车
    通用自2007年起便投入经费研发氢燃料电池电动汽车。经过10年研发，2017年有望推出此款Colorado fuel cell氢燃料电池电动汽车。

福特
 

    福特汽车早于上世纪90年代初期便开始了研发燃料电池汽车，随后相继推出了代号为P2000的燃料电池电动汽车。在2016年戴姆勒宣布同福特、雷诺-日产结成战略合作伙伴关系，共同加快氢燃料电动汽车技术的商业化，三方共同研发的氢燃料电池电动汽车将于2017年推出。

日产
 

                             Terra氢燃料电池电动概念SUV
    日产曾在2012年巴黎车展上展示过一款叫做Terra的氢燃料电池电动概念SUV。氢燃料电池电动汽车将为三个电动马达提供能源，并有一套可在两驱和四驱间切换的四驱系统，负责把动力高效地传递到车轮上。

起亚

    起亚汽车公司计划研发一辆氢燃料电池电动汽车，该辆氢燃料电池电动汽车将搭载一个燃料堆，规模相当于2.0L的内燃机。该款汽车预计2020年发布，并每年量产1000辆。
    FCEV具有未来主流汽车的潜力，但其技术尚处于研发阶段，太高的成本、氢燃料供应和储存是主要问题。