燃料电池汽车的外形和内部空间与内燃机汽车几乎没有差别，两者的区别主要在于动力系统。采用燃料电池发动机作为汽车的动力，汽车动力系统的机械结构大大简化，取消了内燃机汽车的发动机、离合器、传动轴、万向轴等部件。纯燃料电池汽车的所有能量都来自于燃料电池，然而，这要求燃料电池的额定功率很大，对冷启动及耐启动循环次数、负荷变化响应等提出了很高要求，而且成本很高。因此，为了解决以上问题，目前普遍采用燃料电池和辅助电池的混合动力源。它的基本结构如图15-15所示，主要包括如下部分：

图15-15 燃料电池汽车动力系统结构示意图^[3]

（1）燃料电池和辅助电池

燃料电池系统的功能是提高燃料利用率和动力转换响应率。电源是混合式结构，由燃料电池和辅助电池组成。目前常用的是质子交换膜燃料电池，最大功率可达100kW以上。根据汽车的工作状态，精确地控制燃料电池输出功率和辅助电池的充放电。辅助电池一般采用密封式镍氢电池或锂离子电池，与燃料电池串联，冷却方式为强制风冷式。燃料电池和辅助电池的功率比在40∶60～80∶20之间时燃料效率最高，所以一般选取辅助电池的功率比较低，燃料电池同时还为空调等附件提供辅助动力。辅助电池具有良好的储能性能，吸收制动再生能量，并在小负荷时用作纯电动车的动力源，能够降低汽车轻负荷的燃料消耗。

（2）DC/DC转换器

采用三相斩波器，降低波动电压。为提高转换率，感应芯片采用铁损低的多孔合金。载波频率为三相，冷却方式为水冷式和风冷式。燃料电池组发出的电力经过DC/AC逆变器后进入电动机，驱动汽车行驶或经过DC/AC转换器向蓄电池充电，当汽车行驶需要的动力超过燃料电池的发电能力时，蓄电池也参加工作，其电流经过DC/AC转换器进入电动机，驱动汽车行驶。

（3）电动机(www.daowen.com)

一般采用永磁三相异步电动机，冷却方式为水冷式。

（4）氢气供给系统

燃料电池汽车的燃料可以采用纯氢（气态或液态），也可以采用醇、烃类碳氢燃料车载制氢，目前，燃料电池多采用液态储氢。常用的制氢方法是电解水、裂解石油、煤和天然气制氢等方法。氢气供给系统如图15-16所示，氢采用高压（一般在30MPa以上）储氢瓶，在储氢瓶顶端装有一体式组合阀门。阀门中包括高压电磁阀、手动截止阀、安全阀、瓶内温度传感器和压力传感器等部件。加注口按一定压力标准选取，内部具有颗粒过滤功能，对加注气体进行过滤，具有单向截止等功能。为了确保氢气通过加注口进入储气罐，在加注管道中增加一个单向阀。为了确保系统安全，在供氢管路中安装具有流量限制功能的溢流阀。高压气体通过减压后向燃料电池发动机提供稳定的氢气供应，氢气经调节器从高压罐供到燃料电池组。为提高燃料电池的性能，燃料电池反应后剩余的氢气由循环泵送到燃料电池供给一侧。

图15-16 氢供给系统结构示意图^[3]

（5）空气供给系统

燃料电池的助燃空气从大气直接获得，空气经过过滤器进行过滤，然后被空气压缩机（一般为涡旋式压缩机）进行压缩，经过空气流量计后到达进气口，永磁电动机作为驱动电动机，具有较大传动比。