目前，混合动力车与纯电动车在市场上正在被逐渐地接受，成为继普通内燃机车之后，汽车在动力形式上的一大转变。2014年11月18日，丰田汽车公司在日本正式发布了其量产版氢燃料电池车Mirai译名“未来”），并准备在日本上市；在2014年11月中旬，本田汽车公司也发布了其最新的氢燃料电池车FCV Sedan，并表示将在2015年3月上市；与此同时，大众汽车集团也毫不示弱，在洛杉矶车展上展示了旗下包括奥迪A7 Sportback h-tron quattro等在内的3款氢燃料电池车。车企们如此密集的动作，正传递着一个清晰的信号—氢燃料电池车已不再是一个“未来传说”，而是即将市场化的最新一代绿色环保汽车技术。本文将对氢燃料电池车进行技术解析，以飨读者。

    1．氢燃料电池车的基本概念
    混合动力车是采用内燃机与电动机协作的方式给车辆提供驱动力。一般而言，在起步等低速情况下采用纯电动驱动，在急加速等情况下采用内燃机＋电动机的双重动力驱动，以达到增加燃油经济性的效果，典型的混合动力车如丰田普锐斯、大众高尔夫GTE、福特蒙迪欧混动版等。还有一类增程式混合动力车，此类车型也同时搭载了内燃机与电动机，只不过其车辆本身是靠电动机来驱动的，内燃机的任务通常是为车载蓄电池充电，内燃机自身并不参与车辆的驱动过程，如宝马i3增程版和雪佛兰沃蓝达等车型就属于增程式混合动力车。而纯电动车的驱动则完全依靠电动机来完成，车内没有装备任何传统的内燃机，电动机所需的电能来自于车上搭载的蓄电池，如特斯拉Model S、日产聆风、雷诺ZOE等。
    简单地说，氢燃料电池车更像是一种增程式电动车。也许有些人会认为氢燃料电池车是以燃烧氢原料作为动力的，其实不然，氢燃料电池指的是氢通过与氧的化学反应而产生电能的装置（单纯依靠燃烧氢来驱动的“氢内燃机车”也曾出现过，比如宝马的氢能7系）。氢燃料电池车的驱动力来自于车上的电动机，就像纯电动车一样，因此，氢燃料电池车可以理解为一辆“自带氢燃料发电机的电动车”，其理念与增程式电动车相类似，只不过电能的来源由一台内燃机变成了氢燃料动力单元。

    2．氢燃料电池车的基本构成和工作原理
    到目前为止，各个车企的氢燃料电池车的基本原理较为一致，只是细节设计上有所区别。笔者仅以丰田汽车公司刚刚发布的氢燃料电池车—Mirai为例来说明氢燃料电池车结构和工作原理。
    如图1所示，Mirai氢燃料电池车主要由高压储氢罐、氢燃料电池堆栈、燃料电池升压器、动力蓄电池组、驱动电动机和动力控制单元等组成。高压储氢罐内存储燃料用氢气，压力大约为70 MPa；氢燃料电池堆栈为丰田汽车公司第一个量产的燃料电池，体积能量密度为3.1 kW/L，输出功率为114 kW；燃料电池升压器采用紧凑高效的大容量升压器，能够将电压升高到650V；动力蓄电池组采用镍锰蓄电池，用以回收制动能量，在加速时辅助燃料电池供电；驱动电动机由燃料电池和动力蓄电池组供电，最大功率为113 kW,最大转矩为335 N·m；动力控制单元用于在不同的行驶工况下分别控制动力蓄电池组的充放电策略。

    Mirai车的动力系统被称作TFSC （Toyota FC Stack），即丰田燃料电池堆栈，是以燃料电池堆栈为核心组件的混合动力系统。TFSC没有传统的汽油发动机，也没有变速器，发动机舱内部是电动机和电动机的控制单元。在驾驶舱底部布置着的燃料电池堆栈是整套系统的核心；在车身后桥部分放置着一个镍氢动力电池组和前后2个高压储氢罐，没有油箱和大面积的铿离子电池，Mirai车唯一需要消耗的“燃料”就是氢气，不用加油也不用充电，加满5 kg氢气可行驶650 km。
    直接驱动Mirai车车轮的电动机功率为113 kW，峰值转矩为335 N·m，基本相当于一辆2.0 L自然吸气发动机的动力水平。除燃料电池堆栈发电之外，Mirai车后轴上方布置了一个1.6kW·h的镍氢电池组，充当动力电池＋储能电池的作用。该电池组基本上跟凯美瑞混合动力车的电池一样，在整车负载低时可单独用其供电带动车辆前进，与此同时燃料电池堆栈发出来的电可以给电池组充电，用镍氢电池充当一个“缓存”。当车辆有更大的动力需求时，镍氢电池组的电会很快耗光，此时燃料电池堆栈就直接向电动机输电，与镍氢电池组实现双重供电以满足车辆需求；当车辆减速行驶时，电动机转化为发电机来回收动能，电量直接输送到镍氢电池组内储存起来。Mirai氢燃料电池车的工作原理如图2所示。

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