（三）燃料电池电动汽车

燃料电池电动汽车在车身、动力传动系统、控制系统等方面与普通电动汽车基本相同，主要区别在于燃料电池的工作原理与动力蓄电池不同，燃料电池系统由蓄电池组、高压储氢瓶、氢燃料电池、燃料电池升压器、驱动电机等组成，如图1-85所示。

1. 燃料电池系统基本结构

燃料电池系统基本结构如图1-86所示。

2. 氢燃料电池系统工作原理

氢燃料电池是使用氢这种化学元素，制造成储存能量的电池。其基本原理是电解水的逆反应，把氢和氧分别供给阴极和阳极，氢通过阴极向外扩散，与电解质发生反应后放出电子，通过外部的负载到达阳极，如图1-87所示。

燃料电池的反应机理是将燃料中的化学能不经过燃烧直接转化为电能，即通过电化学反应将化学能转化为电能，实际上就是电解水的逆过程，通过氢与氧的化学反应生成水并释放电能。电化学反应所需的还原剂一般采用氢气，氧化剂则采用氧气，因此最早开发的燃料电池电动汽车大多是直接采用氢燃料，氢气的储存可采用液化氢、压缩氢气或金属氢化物储氢等形式。

燃料电池的能量转换效率不受卡诺循环的限制，能量转化效率高。其排放物主要是水，非常清洁，不产生任何有害物质。因此，燃料电池技术的研究和开发备受各国政府和整车企业的重视，被认为是21世纪的洁净、高效发电技术之一。

3. 燃料电池电动汽车的类型与结构

燃料电池电动汽车（FCEV）利用氢气和空气中的氧，在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生电能，以此作为主要动力源，如图1-88所示。

（1）燃料电池单独驱动FCEV

燃料电池单独驱动结构只有燃料电池一个动力源，汽车的所有功率负荷都由燃料电池承担，如图1-89所示。

（2）燃料电池与辅助蓄电池联合驱动FCEV

燃料电池与辅助蓄电池联合驱动结构为一典型的串联式混合动力结构，如图1-90所示。在该动力系统结构中，燃料电池和辅助蓄电池一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动系统，从而驱动汽车前进。在汽车制动时，驱动电机变为发电机模式，蓄电池储存回馈的能量。

（3）燃料电池与超级电容联合驱动FCEV

燃料电池与超级电容联合驱动结构与燃料电池+辅助蓄电池结构相似，如图1-91所示。它只是把辅助蓄电池换成了超级电容。相对于辅助蓄电池，超级电容充放电效率高，能量损失小，功率密度大，在回收制动能量方面比辅助蓄电池有优势，循环寿命长，但是超级电容的能量密度较小。

（4）燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动FCEV

燃料电池与辅助蓄电池和超级电容联合驱动FCEV的动力系统结构也为串联式混合动力结构，如图1-92所示。燃料电池、辅助蓄电池和超级电容一起为驱动电机提供能量，驱动电机将电能转化成机械能传给传动系统，驱动汽车前进。在汽车制动时，驱动电机变为发电机模式，辅助蓄电池和超级电容储存回馈的能量。

这种结构相比燃料电池+辅助蓄电池的结构形式，优点更加明显，尤其是在部件效率、动态特性、制动能量回馈等方面，但其缺点也一样明显：

①增加了超级电容，增大了系统质量。

②系统更加复杂化，系统控制和整体布置的难度随之增大。

课后思考题

1. 简述新能源汽车的定义。

2. 简述新能源汽车可以分为哪些类别。

3. 简述电动汽车工作原理。

4. 简述世界上较知名的10款新能源汽车。

5. 简述混合动力汽车工作原理。

6. 尝试阐述我国自主品牌的新能源汽车车型。 llv8Lbw3TCYqo8C1WVQPSmXJdxXaYHheiTAhoa1g2KYxqZJPOOU7pO3jjRgTSEru