燃料电池电动汽车的结构与相关课题

纯电动汽车的结构图在这里同样适用。从图2-2可以看出，高压源已经被标识为既可以是蓄电池也可以是燃料电池。因此，燃料电池电动汽车的基本组成元素与纯电动汽车一样。

燃料电池的一个问题是，它是一种单向设备，也就是说，它能输出能量，但与蓄电池或超级电容器不同，它不能回收能量。很显然，在汽车上它不能实现再生制动。这表明为了获得再生制动的能力，需要引入蓄电池或超级电容器。但储能电池或超级电容器的引入不仅仅为了再生制动，也为了燃料电池的正常启动。这对于串联式和并联式HEV非常重要。蓄电池或超级电容器被设计来满足启动过程中至少30s的大电流要求。另外，基于典型驾驶循环工况，要对汽车再生制动进行评价，并且蓄电池或超级电容器的尺寸必须足够大，以满足最差的工况要求。

燃料电池的第二个问题是单个电池电压的敏感性。它表征了燃料电池工作条件是否正常。如果电池电压不同，则表明出现了问题。燃料电池不能承受大的瞬变，因此蓄电池有助于减小燃料电池的尺寸，在动态过程中保护它不会剧变。

燃料电池，不是指单个电池而是指整个模块以及所有的外围设备，如压缩机、水分处理机构、加热系统等。这些设备使得整个系统的效率相对较低。

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制造商考虑如何为轻型车选择合适的燃料电池的标准是非常多的，但主要有以下几个:

1）技术成本是最低的，与目前的内燃机成本应处于同一个数量级。

2）与热能发动机具有相同程度的比质量和比容积。

3）有足够低的工作温度以便在短时间内起动（1～2 min），但需要有足够的余热排放以保证冬天车厢内的温度。

4）与传统汽车运行温度区间（-30℃～40℃）相匹配的技术。

5）在含有各种杂质和污染物的空气中长时间运行，不会因为过于敏感而过早失效。

所有厂商根据这些标准选择了叫作“PEM”的技术。巴拉德Power Systems（一个加拿大制造商）为他们现有的大部分原型车装配了PEM系统。然而，在燃料电池成为这项新技术的最主要组成部分的同时，所谓的“燃料”也成了人们争论的焦点。如果最终的能源是被大众认可的氢能源，而实际上氢气在目前的道路上并不能进行补给。因此，两种主要的方式在互相博弈。

1）无论选择哪种一次能源，氢能源必须在厂内制备并以特定形态（压缩、液态、吸附）配送给使用者。

2）汽车携带一种碳氢能源（碳氢化合物或乙醇），并在需要的时候，通过车载转换器将其转化为氢能源。