爱华网燃料电池汽车的工作原理是，使作为燃料的氢在汽车搭载的燃料电池中，与大气中的氧发生化学反应，产生出电能发动电动机，由电动机带动汽车中的机械传动结构，进而带动汽车的前后万向轴、后桥等行走机械结构，转动车轮驱动汽车。核心部件燃料电池采用的能源间接来源是甲醇、天然气、汽油等烃类化学物质，通过相关的燃料重整器发生化学反应间接地提取氢元素；直接来源就是石化裂解反应提取的纯液化氢。燃料电池的反应结果将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物，这类化学反应除了电能外的副产品主要产生水，因此燃料电池汽车被称为绿色的新型环保汽车。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -简介
燃料电池汽车
燃料电池汽车的工作原理是，在汽车搭载的燃料电池中，使作为燃料的氢与空气中的氧发生化学反应，从而产生出电能启动电动机，进而驱动汽车。甲醇、天然气和汽油也可以替代氢，不过将会产生极度少的二氧化碳和氮氧化物。但总的来说，这类化学反应除了电能就只产生水。因此燃料电池车被称为“地道的环保车”。
燃料电池汽车的氢燃料能通过几种途径得到。有些车辆直接携带着纯氢燃料，另外一些车辆有可能装有燃料重整器，能将烃类燃料转化为富氢气体。单个的燃料电池必须结合成燃料电池组，以便获得必需的动力，满足车辆使用的要求。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -优点
燃料电池的发电原理
1、能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达60～80%，为内燃机的2～3倍；
2、零排放，不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧，生成物是清洁的水；
3、氢燃料来源广泛，可以从可再生能源获得，不依赖石油燃料。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -发展
美国
20世纪60年代和70年代，美国首先将燃料电池用于航天，作为航天飞机的主要电源。此后，美国等西方各国将燃料电池的研究转向民用发电和作为汽车、潜艇等的动力源。世界各著名汽车公司相继投入较多的人力和物力，开展燃料电池电动汽车的开发研究。在北美，各大汽车公司加入了美国政府支持的国际燃料电池联盟，各公司分别承担相应的任务，生产以新的燃料电池作动力的汽车。美国通用汽车公司在美国能源部的资助下，推出了以质子交换膜燃料电池（PEMFC，也称为离子交换膜燃料电池或固体高聚合物电解质燃料电池）和蓄电池并用提供动力的轿车。美国福特汽车公司现已研制出从汽油中提取氢的新型燃料电池，其燃料效率比内燃机提高1倍，而产生的污染则只有内燃机的5%。
加拿大
巴拉德(Ballard)汽车公司是PEMFC燃料电池技术领域中的世界先驱公司，自1983年以来，Ballard公司一直从事开发和制造燃料电池。1992年巴拉德公司在政府的支持下，为运输车研制了88kM的PEMFC动力系统，以PEMFC为动力做试验车进行演示。1993年巴拉德公司推出了世界上第一辆运用燃料电池的电动公共汽车样车，装备105kW级PEMFC燃料电池组，能载客20人，对于一般城市公共汽车，采用碳吸附系统储备气态H2即可连续运行480km。目前，Ballard燃料电池的体积功率已达到1kW/L的目标。
日本
在日本燃料电池系统发展中丰田公司处于领先地位。丰田的目标是开发能量转换效率达到传统汽油机2.5倍的燃料电池，且能和现用的汽（柴）油汽车一样方便地添加燃料。日本还在1981年开发了熔融碳酸盐燃料电池（MCFC），随后又研制了磷酸燃料电池（PAFC），1992年又开发了比功率高、工作温度低、结构紧凑和安全可靠的质子交换膜燃料电池（PEMFC）。
德国
德国奔驰公司和西门子公司合作于1996年推出了装有PEMFC的NECARll小客车。2009年，德国主要的汽车和能源公司就与政府联合启动了“H2MobilityInitiative”计划。按照计划，德国将在2015年建成1000个加氢站，开始实现燃料电池动力汽车的大规模商业化，到2020年将有100万辆电动车和50万辆燃料电池汽车投入使用。
2011年1月，奔驰公司研发的3辆燃料电池原型车，横跨4大洲、14个国家，完成绕地球行驶1周的创举。此外，奔驰在德国还有36辆氢燃料电池大巴，已收集到200万千米的运行数据，目前的氢料燃大巴比早期的燃料消耗降低了50%，性能和行驶里程均显著提高。
法国
开发出使用“运程”燃料电池的电动汽车“Fever”，它以低温储存的氢和空气作燃料，发电功率达20kW，电压为90V，且采用先进的电子控制系统对电力系统进行控制，并把制动时产生的能量储存在蓄电池里，以备汽车起动或加速时使用。
英国
1992年成立了国家燃料电池开发中心。英国燃料电池技术的开发重点在燃料供应、重整炉、气体净化和空气压缩等方面。质子交换膜燃料电池的研究重点是改善催化材料的性能并探索铂(Pt)催化剂的涂覆方法，降低铂(Pt)含量，提高铂(Pt)利用率和耐受CO的允许值。
韩国
韩国现代已经推出第三代燃料电池电动车ix35。ix35完全由氢燃料电池驱动，这款零排放SUV是在2010年由200多名设计师在韩国现代的燃料电池研发中心设计完成。
中国
在中国，燃料电池汽车是“十五”期间全国12个重大研究专项之一。其中，质子膜关键技术被列为山东省第一号科技攻关项目，取得了重大突破。辽宁新源动力股份有限公司承接国家“863”重大科研项目，研制了200KW、110KW、60KW、30KW、10KW、5KW燃料电池系统、燃料电池电站、便携式电源等产品。在“十一五”期间，中国将继续加大对燃料电池汽车的研发投入，推动核心技术产业化。
2008年奥运会，23辆燃料电池汽车示范运行7.6万公里。到了2010年世博会，这个数字上升到196辆和91万公里.2012年3月两会期间，科技部电动汽车重大项目管理办公室副主任甄子健认为，燃料电池汽车在5到10年后，将可以像近两年的电动汽车一样，通过示范运行进入商业化销售阶段。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -关键技术
总体概述
电动汽车的关键能源动力技术包括电池技术、电机技术、控制器技术。电池技术、电机技术和控制器技术是电动汽车所特有的技术，这3项技术也是一直制约电动汽车大规模进入市场的关键因素。
电池技术
电池是电动汽车的动力源泉，也是一直制约电动汽车发展的关键因素。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。
电动汽车用电池经过了3代的发展，已经取得了突破性进展。
第1代是铅酸电池，目前主要是阀控铅酸电池(VRLA)，由于其比能量较高、价格低和能高倍率放电，因此是目前惟一能大批量生产的电动汽车用电池。
第2代是碱性电池，主要有镍镉、镍氢、钠硫、锂离子和锂聚合物等多种电池，其比能量和比功率都比铅酸电池高，因此大大提高了电动汽车的动力性能和续驶里程，但其价格却比铅酸电池高。
第3代是以燃料电池为主的电池，燃料电池直接将燃料的化学能转变为电能，能量转变效率高，比能量和比功率都高，并且可以控制反应过程，能量转化过程可以连续进行，因此是理想的汽车用电池还处于研制阶段，一些关键技术还有待突破。
广泛应用于电动汽车的燃料电池是一种称为质子交换膜的燃料电池(PEMFC)，它以纯氢为燃料，以空气为氧化剂，不经历热机过程，不受热力循环限制，因此能量的转换效率高，是普通内燃机热效率的2～3倍。同时，它还具有噪音低、无污染、寿命长、启动迅速、比功率大和输出功率可随时调整等特性，使得PEMFC非常适合用作交通工具的动力源。
电机技术
电动汽车驱动电机是所有电动汽车必不可少的关键部件。使用较多的有直流有刷、永磁无刷、交流感应和开关磁阻4种电机。
直流有刷电机结构简单，技术成熟，具有交流电机所不可比拟的优良电磁转矩控制特性，所以直到20世纪80年代中期，仍是国内外电动汽车用电机的主要研发对象。但是，由于直流电机价格高，体积和质量大，因此在电动汽车上的应用受到了限制。
永磁无刷电机可以分为由方波驱动的无刷直流电机系统(BLD―CM)和由正弦波驱动的无刷直流电机系统(PMSM)，它们都具有较高的功率密度，其控制方式与感应电机基本相同，其主要优点是效率可以比交流感应电机高6个百分点，因此在电动汽车上得到了广泛的应用，是当前电动汽车用电动机的研发热点。这类电机具有较高的能量密度和效率，其体积小、惯性低、响应快，非常适应于电动汽车的驱动系统，有极好的应用前景。但价格较贵，永磁材料一般仅耐热12c=0I以下。目前，由日本研制的电动汽车主要采用这种电机。
交流感应电机也是较早用于电动汽车驱动的一种电机，它的调速控制技术比较成熟，具有结构简单、体积小、质量小、成本低、运行可靠、转矩脉动小、噪声低、转速极限高和不用位置传感器等优点，但因转速控制范围小、转矩特性不理想，因此不适合频繁启动、频繁加减速的电动汽车。美国以及欧洲研制的电动汽车多采用这种电机。
开关磁阻电机(SRM)具有简单可靠、可在较宽转速和转矩范围内高效运行，控制灵活、4象限运行、响应快和成本较低等优点。但实际应用发现，SRM存在着转矩波动大、噪声大、需要位置检测器等缺点，所以应用受到了限制。
4种电机各有优缺点，但是对于电动汽车而言，由于电能是由各类电池提供的，价格昂贵而弥足珍贵，所以使用相对效率最高的永磁无刷电机是较为合理的，它已被广泛应用于功率小于100kW的现代电动汽车上。
在国外已有越来越多的电动汽车采用性能先进的电动轮(又称轮毂电机)，它用电机(多为永磁无刷式)直接驱动车轮，因此无传统汽车的变速器、传动轴、驱动桥等复杂的机械传动部件，汽车结构大大简化。但是它要求电机在低转速下有很大的扭矩，特别是对于军用越野车，要求电机基点转速：最高转速=1：10。近几年，美、英、法、德等国纷纷将电动轮技术应用于军用越野车和轻型坦克上，并取得了重大成果。
控制器技术
控制器技术的变速和方向变换是靠电动机调速控制装置来完成的，其原理是通过控制电动机的电压和电流来实现电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。目前电动汽车上应用较广泛的是晶闸管斩波调速，通过均匀改变电机的端电压，控制电机的电流，来实现电机的无级调速。在电子电力技术的不断发展中，它也逐渐被其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置所取代。从技术的发展来看，伴随着新型驱动电机的，电动汽车的调速控制转变为直流逆变技术的应用将成为必然的趋势。
在驱动电机的旋向变换控制中，直流电机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电机的旋向变换，这使得控制电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电机驱动时，电机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化。此外，采用交流电机及其变频调速控制技术，使电动汽车的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。
二十一世纪以来，由感应电动机驱动的电动汽车几乎都采用矢量控制和直接转矩控制。矢量控制又有最大效率控制和无速度传感器矢量控制，前者是使励磁电流随着电动机参数和负载条件的变化，从而使电动机的损耗最小、效率最大；后者是利用电机电压、电流和电机参数来估算出速度，不用速度传感器，从而达到简化系统、降低成本、提高可靠性的目的。直接转矩控制克服了矢量控制中解耦的问题，把转子磁通定向变换为定子磁通定向，通过控制定子磁链的幅值以及该矢量相对于转子磁链的夹角，从而达到控制转矩的目的。由于直接转矩的控制手段直接、结构简单、控制性能优良和动态响应迅速，因此非常适合电动汽车的控制。
随着电机及驱动系统的发展，控制系统趋于智能化和数字化。变结构控制、模糊控制、神经网络、自适应控制、专家系统、遗传算法等非线性智能控制技术，都将各自或结合应用于电动汽车的电机控制系统。它们的应用将使系统结构简单，响应迅速，抗干扰能力强，参数变化具有鲁棒性，可大大提高整个系统的综合性能。
发展瓶颈
储能装置是电动汽车的核心零部件，尤其是纯电动汽车。目前通常使用的储能装置有两种，即蓄电池和超级电容，而使用最广泛的是蓄电池。蓄电池也有很多种，其主要问题表现在以下几个方面：①电池的可靠性达不到车用的苛刻要求；②电池使用寿命短，深度放电时循环次数达不到车用要求；③充电时间长；④蓄电池尺寸和质量的制约；⑤环境适应性较差；⑥电池在使用过程中单体电池健康状态变化不一致，严重影响整体性能；⑦功率密度和能量密度低；⑧存在二次环境污染问题。
驱动电机及其控制系统的可靠性和耐久性达不到要求
驱动电机及控制系统是电动汽车的又一个关键部件，电机本体的设计和制造技术来源于一般工业电机，要成功用于汽车工业，需要一定时间的技术积累。更为重要的是，目前电机控制器的关键元件IGBT制造技术还掌握在少数几个发达国家手中，最先进的IGBT进口还受到限制，严重制约了我国汽车工业电气化发展水平。驱动电机及控制系统要像内燃机一样满足汽车工业苛刻的使用要求，取代内燃机成为汽车的心脏，目前的技术水平还达不到。
整车制造成本和使用成本难以被大多数厂家和用户所接受
纯电动汽车的出现早于内燃机汽车，目前纯电动汽车在市场竞争中处于不利地位，其主要原因是制造成本和使用成本高以及社会基础配套设施不完备，车载储能技术不解纯电动汽车很难取得市场认可。混合动力还是以节油、环保和时髦为买点，但是在未来一段时间内，混合动力车节约的燃油费用还不能平衡初期多投人的购买成本，消费者的低收入和缺乏环保意识以及低燃油税率，使市场倾向于内燃机汽车的局面在短时期内不能改变。
由于其高昂的制造成本和缺乏氢补充基础设施，在未来15年内，氢燃料电池的产业化前景并不被看好。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -发展方向
大力发展纯蓄电池驱动的超微型汽车
这种汽车降低了汽车的动力性和续驶里程的要求，充电过程比较简单，车速不高。较适合于市内或社区小范围内使用。由于多数采用了镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等高性能电池，车辆性能较有保证，已进人小批量试生产阶段。比如，日本的Hypermini采用了高性能锂离子电池，最高时速为90km，一次充电可行驶115km，它是一款适合未来城市道路行驶的家庭轿车。
进一步加强驱动电机的研究
美国倾向于采用交流感应电机，其主要优点是结构简单、性能可靠，质量较小，但控制器技术较复杂；日本多采用永磁无刷直流电机，其优点是效率高，启动扭矩较大，质量较小，但成本较高，且有高温退磁、抗振性较差等不足；德国、英国等大力开发开关磁阻电机，优点是结构简单、可靠，成本较低，缺点是质量较大，易于产生噪声。目前我国也研制成了稀土永磁无刷直流电机和开关磁阻电机，电机的使用尚无定论，有待今后在使用中考验。
立足混合动力。逐步过渡到纯电动汽车
由于受到蓄电池性能的严重制约，使纯蓄电池型电动汽车的产业化进程举步维艰，于是混合动力汽车成了内燃机汽车和电动汽车之间的过渡产品，既充分发挥了现有内燃机技术优势，又尽可能发挥电机驱动无污染的优势。混合动力汽车将现有内燃机与一定的储能元器件通过先进控制系统相结合，可以大幅度降低油耗，减少污染物排放，同时技术成熟，价格便宜。3。4最终目标是燃料电池汽车
燃料电池汽车在成本和整体性能上，特别是行程和补充燃料时间上明显优于其他电池的电动汽车，并且燃料电池所用的燃科(甲醇、汽油、柴油、天然气等)来源广泛，又可再生，并可实现无污染、零排放等环保标准。所以燃料电池轿车已成为世界各大汽车公司21世纪初激烈竞争的焦点。日本政府对于单车的补贴数额也是巨大的，但是相对于纯电动汽车的实际价格来说，补贴还是比较小的，尤其是相对传统车型，纯电动汽车在价格上仍处于劣势。此外，这次补贴是针对公共服务领域，并没有惠及个人消费者，就中国的汽车消费市场来说，个人消费者才是汽车消费的主力军，而且个人消费者对于公共部门来说对汽车价格更敏感。因此与欧美日相比，中国在支持电动车消费的政策上做得还不够。
中国对产业的组织协调力度不够
纯电动汽车的研发在中国进行得如火如荼。由于这个行业的门槛比较低，而国家没有进行有效的引导和管理，从而导致了各大汽车企业、科研院所及各个省市纷纷立项，重复建设问题非常突出，形同一盘散沙，没有形成共同技术研发平台和资源共享，在一定程度上《东洋经济》报道：“当代技术革命将彻底改变2l世纪汽车业的面貌，这一改变就是在近几年出现的燃料电池车”。尽管传统的内燃机汽车仍在当今世界占据主导地位，但发展清洁无污染的电动汽车已是大势所趋，也是世界各国的必然选择。目前，在电动汽车的商业化运作上，虽然从产品技术和市场开发等方面取得了一些经验和进步，但仍还面临许多亟待解决的问题。这些存在问题的解决，需要技术人员的努力，更造成了社会资源的浪费，不利于纯电动汽车的发展。
纯电动汽车相关基础设施的建设十分落后
制约电动车发展的因素除了高成本和高价格外，充电的便捷性是制约纯电动汽车产业化的另一个主要障碍。纯电动汽车的发展需要有相关的配套设施，如充电站或更换电池的换电站等基础设施，而目前国内相关基础设施的建设几乎是一片空白。此外，由于纯电动汽车相关基础设施建设所需的投资巨大，不是凭企业一己之力能够实现的，这就需要政府部门和相关企业共同努力寻找解决方案。
技术发展不成熟
纯电动汽车的研发最大的瓶颈就是电池。虽然纯电动汽车电池的性能已经有了很大的提高，而且相对于中国大多数的乘用车都是在城镇中行驶，有距离短、速度慢的特点，目前的电池技术在一定程度上需要政府和社会的大力支持。可预见，未来的汽车将是由电气、初械和控制技术运行的车辆，电动}气车势必成为2l世纪重要的绿色交通工具。
燃料电池汽车_燃料电池汽车 -技术实例
本田FCEV
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。
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大大高于内燃机汽车，早期用内燃机汽车底盘改装的FCEV，在汽车底盘上布置了氢气储存罐或甲醇改质系统，
燃料电池发动机系统，电气控制系统和电机驱动系统等总成和装置，在进行总布置时受到一些局限。
新研发的FCEV采用了滑板式底盘，将FCEV的储存罐和供应系统、燃料电池发动机、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底盘中，在底盘上部可以布置不同用途的车身和个性化造型的车身。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总线系统等，使新型燃料电池电动车辆进入一个全新的时代。
类型
FCEV按主要燃料种类可分为：①以纯氢气为燃料的FCEV；②以甲醇改质后产生的氢气为燃料的FCEV。
FCEV按“多电源”的配置不同，可分为：①纯燃料电池FCEV；②燃料电池与蓄电池混合电源的FCEV；③燃料电池与蓄电池和超级电容器混合电源的FCEV。后2种多电源的配置方式是FCEV的主要配置方式。辅助电源用于提供起动电流和回收制动反馈的电能。
