燃料电池汽车关键技术介绍及其应用

发表时间：2019-01-16T14:48:18.420Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：齐同仑

[导读] 摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。

（上海汽车集团股份有限公司乘用车公司上海市 201800）

摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。为此，在接下来的文章中，将围绕燃料电池汽车关键技术介绍及其应用方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。

关键词：燃料电池乘用车；燃料电池电堆；储氢瓶；发展趋势

引言：燃料电池经过近半个世纪的发展，已经在全球逐步得到应用，尤其是在汽车行业发展空前迅速，各国政府大力推行燃料电池相关示范项目，从机场摆渡车到城市公交再到家用轿车。关于燃料电池汽车研发一直稳步推进，全球整车企业已经进入产业化燃料电池汽车的准备，燃料电池汽车2015年将进入量产阶段。目前中国车载燃料电池的研究与国际先进水平还有一定差距，受寿命、成本与性能的制约，至今中国燃料电池汽车还处于车辆性能改进和小规模应用阶段。为了更好的在汽车领域内应用燃料电池，就必须加强对燃料电池汽车关键技术的研究。

1.燃料电池乘用车关键零部件介绍

1.1车载供氢系统

在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气的泄漏检测以及一些氢安全装置，如溢流阀、安全阀等。

1.2冷却水循环管理系统

冷却水循环系统主要包括冷却水泵、散热器、散热风扇、冷凝器、去离子器、三通阀等零部件，主要用途是保障燃料电池电堆化学反应的过程中产生的热量能被及时的带走，保证电化学反应的正常运行。

1.3DCDC变换器

DC/DC变换器主要作用是把低电压转换为高电压。由于燃料电池电堆输出电压通常小于300V，低于电动汽车的电驱动系统的电压输入范围（一般电驱动系统电压输入范围为250~500V），且燃料电池的输出电压随负载变化明显，所以需通过DC/DC变换器，将燃料电池变化的低电压转换为稳定的高电压，以确保系统稳定及高效率运行。

1.4氢气存储瓶

目前主流燃料电池乘用车厂商均采用高压储氢作为车载储氢方法。综合考虑续航里程、储罐安全等因素，车载储氢系统的压力一般分为35Mpa和70Mpa两个等级。车用气瓶一共分为四个类型：Ⅰ型（全金属气瓶）、Ⅱ型（金属内胆纤维环向缠绕气瓶）、Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）及Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）。其中，Ⅰ型和Ⅱ型气瓶容重比较大，储氢密度较低，目前燃料电池车用储氢容器为III型气瓶和IV气瓶。由于IV型气瓶具有质量轻、储氢密度高的优点，国际主流产品多数采用70MPa的IV型气瓶。受制于储氢容器的内胆加工成型工艺技术，国内企业以生产35MPa的III型瓶为主。

1.5燃料电池乘用车的优势

第一，低排放。燃料电池通过电化学的方法，将氢和氧结合，直接产生电和热，副产物只有水，没有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒等副产物产生。第二，燃料获得途径的多样性，燃料电池电堆所需要的氢气主要有四种获取途径，分别是化石燃料制氢、工业副产物制氢、甲醇裂解制氢和电解水制氢。综合考虑全生命周期碳排放、环境污染、制氢效率、工艺的实现难易程度等因素，电解水制氢在未来氢能产业链发展比较完善的情况下，具有巨大的发展潜力。第三，系统效率高。传统汽车内燃机经过了一百多年的发展，热效率一直徘徊在40％左右。然而根据国内主流乘用车燃料电池系统技术路线图规划，到2025年，燃料电池系统的最高效率将达到50％~55％，是传统内燃机效率的1.25~1.37倍，具有较大性能优势。第四，加氢时间短，续航里程长。氢燃料电池汽车3min内可加满氢气，续航里程可达到500km以上，无疑解决了纯电汽车充电时间长（快充30min,慢充8h）,续航里程短（200~300km）等一系列问题，可以给驾驶员带来更好的驾乘体验。第五，全寿命周期碳排放量少。燃料电池乘用车每公里碳排放量只有200g不到，比插电式混合动力汽车和纯电动汽车的每公里碳排放量还少，是新能源汽车中排放最少的一类汽车，可以有效缓解全球温室效应问题。

1.6燃料电池乘用车的不足

其一，燃料电池耐久性问题。以车用燃料电池的基本要求为例，乘用车燃料电池系统的运行寿命必须达到3000-5000h。国内相关企业氢燃料电池的稳定寿命还在3000h左右。其二，关键材料及核心零部件薄弱。我国燃料电池乘用车技术发展不平衡，关键核心材料技术基本由国外公司掌控，如燃料电池乘用车使用的质子交换膜，超过95％的产品是由美国戈尔公司提供，丰田Mirai、本田Clarity均采用该公司的增强复合膜。其三，氢气存储问题。国内企业采用Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）储氢密度为3.9％，而Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）的储氢密度可以达到5.5％。国内在35MPaIII型瓶有成熟产品，但是35MPa气瓶的续航里程上对比纯电动车没有优势，必须采用

70MPaIII型在燃料电池乘用车上才有续航里程的优势，但是在70MPaIII型瓶国内仅有个别厂家具有成熟产品。第四，氢安全问题。氢气具有易燃性、易泄露性、易扩散性和氢脆等特点，所以车载供氢系统必须充分考虑氢气安全设计。在空气中、氢气的燃烧范围很宽，当氢体积比浓度为4％~75％时都能燃烧。同时由于氢是自然界最轻的元素，如果发生泄漏氢气会立即上升。第五，配套基础设施极度不完善。截至2017年底，我国仅有7座加氢站。而截止到2017年1月，全球正在运营的加氢站达274座。加氢站的不足，严重制约了燃料电池乘用车的发展。

2.燃料电池汽车技术发展趋势介绍

首先，性能进一步优化。燃料电池电堆将应用新型材料，如低铂、高性能膜电极、金属双极板等来优化结构。比功率将提升至

3.5kw/L，效率提升至65％，耐高温性提升至85℃，电堆-40℃低温启动技术将得到有效应用，寿命将提升至5000~10000小时左右。另外，高

关于燃料电池电动汽车传动系统的研究

能源概论 --关于燃料电池电动汽车传动系统的研究姓名：学号：专业：

关于燃料电池电动汽车传动系统的研究摘要：燃料电池汽车是一种高效清洁的电动汽车。与传统的内燃机汽车相比, 燃料电池车的动力传动系统采用电动机替代内燃机成为燃料电池汽车驱动动力源, 其动力传统系统具有革命性的改变。本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况, 围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。对燃料电池电动汽车动力传统设计与制造具有重要的参考价值。关键词: 燃料电池传动系统构架改良蓄电 1 引言燃料电池汽车是电动汽车的一种。燃料电池发出的电, 经逆变器、控制器等装置,给电动机供电, 再经传动系统、驱动桥等带动车轮转动,就可使车辆在路上行驶, 燃料电池的能量转换效率比内燃机要高2 ~3倍。燃料电池的化学反应过程不会产生有害产物,因此燃料电池车辆是无污染汽车。随着对汽车燃油经济性和环保的要求, 汽车动力系统将从现在以汽油等化石燃料为主慢慢过渡到混合动力,最终将完全由清洁的燃料电池车替代。近几年来, 燃料电池系统和燃料电池汽车技术已经取得了重大的进展。世界著名汽车制造厂,如丰田、本田、通用、戴姆勒- 克莱斯勒、日产和福特汽车公司已经开发了几代燃料电池汽车,并宣布了各种将燃料电池汽车投向市场的战略目标。目前, 燃料电池轿车的样车正在进行试验, 以燃料电池为动力的运输大客车在北美的几个城市中正在进行示范项目。其中本田的FCX Clarity 最高时速达到了160 km/ h ; 丰田燃料电池汽车FCH V adv 已经累计运行了360, 000 km 的路试, 能够在零下37度启动,一次加氢能够从大阪行驶到东京( 560公里)。在我国科技部的支持下, 燃料电池汽车技术得到了迅速发展。2007 年, 我国第四代燃料电池轿车研制成功, 该车最高时速达150 km/h,最大续驶里程319 km。2008 年,燃料电池示范汽车又在北京奥运进行了示范运行。2010 年, 包括上汽、奇瑞等国内汽车企业共有196 辆燃料电池汽车在上海世博园区进行示范运行。在开发燃料电池汽车中仍然存在着技术性挑战,如燃料电池组的一体化,提高商业化电动汽车燃料处理器和辅助部汽车制造厂都在朝着集成部件和减少部件成本的方向努力, 并已取得了显著的进步。但与统的内燃机轿车相比, 燃料电池电动汽车采用燃料电池+ 电动机!来代替传统车的心脏—发动机和燃油系统。燃料电池轿车的动力传动系统发生较大的

我国氢燃料电池汽车核心技术取得突

我国氢燃料电池汽车核心技术取得突破作者：来源：《新能源汽车报》2019年第46期本报讯;科技部日前发布的“对十三届全国人大二次会议第1502号建议的答复”提出，在燃料电池汽车核心技术及关键部件方面，我国已取得初步突破，并将在未来一个时期加强产业化和推广应用。科技部表示，“十三五”期间，科技部牵头组织实施国家重点研發计划“新能源汽车”和“可再生能源与氢能技术”两个重点专项，氢能和燃料电池技术持续得到重点部署，从基础科学到共性关键技术、系统集成、示范应用全链条一体化，强化产学研结合和企业强强联合，超前研发下一代技术。 “新能源汽车”重点专项2016—2018年度连续部署三批项目，先后启动了“燃料电池基础材料与过程机理研究”“燃料电池堆过程建模仿真、状态观测及寿命评价方法研究”等基础前沿项目，“高性能低成本燃料电池电堆及关键材料的关键技术研究与工程化开发”“高比功率燃料电池发动机关键技术研究与平台开发”“高性能长寿命燃料电池发动机系统的开发研制”“车用快速动态响应燃料电池发动机研发”“全功率燃料电池乘用车动力系统平台及整车开发”“增程式燃料电池轿车动力系统平台及整车集成技术”“燃料电池公交车电-电深度混合动力系统平台及整车开发”“高环境适应性的公路客车燃料电池动力系统和整车集成技术”等重大共性关键技术项目以及“中德燃料电池汽车国际科技合作”“典型区域多种燃料电池汽车示范运行研究”等示范与应用项目，累计投入国拨经费超过6.5亿元，包括乘用车、商用车等应用领域。据悉，这三批项目对面向产业化的和面向未来前瞻性的关键核心技术，均进行了针对性研发部署，其中重大共性关键技术项目主要由整车企业牵头，将极大带动燃料电池系统技术和产业快速发展。 1/ 1

新能源汽车关键技术浅析

新能源汽车关键技术浅析（xxx公司 xxx）摘要：基于新能源汽车在发展中对四大关键技术的应用存在部分技术要求。本文指出新能源汽车关键技术要点，并针对动力电池及其管理系统、电机及其控制系统进行了参数对比与技术分析；大胆预测了未来动力电池和驱动电机的发展趋势。关键词：新能源汽车；动力电池及管理；电机及控制；通过分析总结电动汽车四大关键技术，包括电池及管理技术、电机及其控制技术、整车控制技术、整车轻量化技术。在过去的十几年里我国在纯电动、混合动力及燃料电池汽车，电池、电机及其管理控制技术开发，整车控制与集成等关键技术均取得了较大改进与突破。现就目前国内电动汽车关键技术中电池及其管理技术、电机及其控制技术谈谈自己的些许理解。 1、电池及其管理技术电动汽车的成败关键仍然是电池。动力电池是电动汽车的动力源，电池选择将直接关系到整车的性能。电动汽车动力电池的主要性能指标是能量密度、功率密度和循环寿命等，现代电动汽车对车用电池有如下要求： (l)高能量密度(W·h/kg)及功率密度(W/kg)；(2)长的循环寿命；(3)充电方便、迅速；(4)低的制造成本；(5)低的内阻及自放电率；(6)不污染环境；(7)能在较宽的环境温度范围内工作；(8)少维护或免维护；(9)使用安全；(10)适应大批量生产的要求。目前三元锂电池与磷酸铁锂电池凭借着多种性能因素在动力电池选择上占据优势。特别是磷酸铁锂电池，它具有磷氧共价键结构，使得氧原子不会被释放出来，因此具有较高的热稳定性（电热峰值350℃—550℃）和安全性以及便宜的价格备受青睐。由于电动汽车的车载能量有限，其行驶里程远远达不到内燃机汽车的水平，能量管理系统的目的就是要最大限度地利用有限的车载能量，增加行驶里程。能量管理系统的功能是实现:优化系统的能量分配，预测电动汽车电源的剩余能量，再生制动时合理地调整再生能量。能量管理系统如同电动汽车的大脑，同时具有功能多、灵活性好、适应性强的特点，它能智能地利用有限的车载能量。目前电池管理技术正朝着集成化、自动化、智能化管理的方向运行，其充电监控、SOC

燃料电池汽车关键技术介绍及其应用

119 1 燃料电池乘用车的发展必要性及战略意义新能源汽车主要包括纯电动汽车（BEV），插电式混合动力电动汽车（PHEV）和燃料电池乘用车（FCEV）。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。 2 燃料电池乘用车关键零部件介绍 2.1 燃料电池电堆燃料电池主要有四种类型，分别是碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC），固体氧化物燃料电池（SOFC），质子交换膜燃料电池（PEMFC），从燃料的种类、工作的温度、质量功率密度和燃料电池特性等因素综合考虑，质子交换膜燃料电池具有功率密度高、体积小、启动速度快，低腐蚀性、反应温度适中等特点，因此最适合应用于燃料电池乘用车领域。质子交换膜燃料电池的基本反应原理是氢气在阳极发生氧化反应分解成H +和e ?，电子不断地输出到外部回路进行供电，氧离子穿过电解质膜到达阴极，阳极发生的化学反应为：222H H e +? →+。阴极发生的是原反应，氧气和氢离子在阴极结合产生水，阴极发生的化学反应为22 222O e H H O ?+++→。质子交换膜燃料电池的总反应为： 22 2 12H O H O +→。燃料电池电堆由端板、绝缘板、集流板以及多个单电池组成。单电池主要由双极板和膜电极组成。膜电极包含了质子交换膜、催化剂和气体扩散层。单电池双极板主要作用是隔绝燃料和空气、收集电流、传递热量，同时为反应气体提供通道。质子交换膜主要作用是为电解质提供氢离子通道，隔离阴阳极反应气体，同时对催化剂层起支撑作用。质子交换膜用催化剂为Pt 基催化剂，最常用的是商业化Pt/C 催化剂。气体扩散层主要作用为支撑催化层，稳定电极结构,提供气、电、热量的通道。图1 燃料电池乘用车结构 2.2 车载供氢系统在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气

研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术

研究燃料电池电动汽车动力传动系统关键技术 ,蓄电池为辅助能量来源。汽车需要的功率主要由燃料电池提供。可以说, 车用燃料电池的选取,对于燃料电池汽车的性能至关重要。本文介绍了燃料电池汽车动力传统技术发展概况,围绕燃料电池电动汽车动力传动拓扑架构、多源系统管理和动力系统配置与仿真优化技术等关键技术开展了详细论述。 2动力传动系统拓扑构架设计燃料电池汽车的运行并不是一个稳态情况,频繁的启动、加速和爬坡使得汽车动态工况非常复杂。燃料电池系统的动态响应比较慢,在启动、急加速或爬陡坡时燃料电池的输出特性无法满足车辆的行驶要求。在实际燃料电池汽车上,常常需要使用燃料电池混合电动汽车设计方法,即引入辅助能源装置(蓄电池、超级电容器或蓄电池十超级电容器)通过电力电子装置与燃料电池并网,用来提供峰值功率以补充车辆在加速或爬坡时燃料电池输出功率能力的不足。另一方面,在汽车怠速、低速或减速等工况下,燃料电池的功率大于驱动功率时,存储富余的能量,或在回馈制动时,吸收存储制动能量,从而提高整个动力系统的能量效率。2.1直接燃料电池混合动力系统结构直接燃料电池混合动力系统式结构中采用的电力电子装置只有电机控制器,燃料电池和辅助动力装置都直接并接在电机控制器的入口。如丰田的FCHV-4[16], FIAT-Elettra[17]和日产X-TrailFCV[12]等都采用这种类似的结构设计。辅助动力装置扩充了动力系统总的能量容量,增加了车辆一次加氢后的续驶里程;扩大了系统的功率范围,减轻了燃料电池承担的功率负荷。许多插电混合的燃料电池汽车也经常采用这样的构架,美国Ford 公司Edge Plug-in 燃料电池轿车和GM 公司Volt Plug-in 燃料电池车[18]。这种插电式混合动力汽车将有效的减

燃料电池汽车关键技术介绍及其应用

燃料电池汽车关键技术介绍及其应用发表时间：2019-01-16T14:48:18.420Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：齐同仑 [导读] 摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。（上海汽车集团股份有限公司乘用车公司上海市 201800）摘要：新能源汽车主要包括纯电动汽车，插电式混合动力电动汽车和燃料电池乘用车。由于燃料电池乘用车的唯一排放物是水，没有污染物排放，加氢时间段、续航里程长，能量转化效率高，被认为最有前景的新能源汽车发展方向之一。作为新能源汽车的重要技术方向，发展燃料电池乘用车对稳定能源供给，发展低碳交通，保持汽车产业持续发展，具有非常重要的意义。为此，在接下来的文章中，将围绕燃料电池汽车关键技术介绍及其应用方面展开分析，希望能够给相关人士提供重要的参考价值。关键词：燃料电池乘用车；燃料电池电堆；储氢瓶；发展趋势引言：燃料电池经过近半个世纪的发展，已经在全球逐步得到应用，尤其是在汽车行业发展空前迅速，各国政府大力推行燃料电池相关示范项目，从机场摆渡车到城市公交再到家用轿车。关于燃料电池汽车研发一直稳步推进，全球整车企业已经进入产业化燃料电池汽车的准备，燃料电池汽车2015年将进入量产阶段。目前中国车载燃料电池的研究与国际先进水平还有一定差距，受寿命、成本与性能的制约，至今中国燃料电池汽车还处于车辆性能改进和小规模应用阶段。为了更好的在汽车领域内应用燃料电池，就必须加强对燃料电池汽车关键技术的研究。 1.燃料电池乘用车关键零部件介绍 1.1车载供氢系统在燃料电池乘用车上，车载供氢系统的功能类似于传统内燃机汽车的燃油储存与供给系统，其作用就是为燃料电池发动机提供燃料供给。其组成主要包含三部分，第一部分是氢气的储存及供给系统，包括储氢瓶、减压阀、管路等。第二部分是氢气管理系统，主要用于和整车控制器的通信，包括储氢瓶电磁阀开关、储氢瓶内气体温度的采集与显示、储氢瓶内气体压力的采集与显示等。第三部分是氢安全部分，包括氢气的泄漏检测以及一些氢安全装置，如溢流阀、安全阀等。 1.2冷却水循环管理系统冷却水循环系统主要包括冷却水泵、散热器、散热风扇、冷凝器、去离子器、三通阀等零部件，主要用途是保障燃料电池电堆化学反应的过程中产生的热量能被及时的带走，保证电化学反应的正常运行。 1.3DCDC变换器 DC/DC变换器主要作用是把低电压转换为高电压。由于燃料电池电堆输出电压通常小于300V，低于电动汽车的电驱动系统的电压输入范围（一般电驱动系统电压输入范围为250~500V），且燃料电池的输出电压随负载变化明显，所以需通过DC/DC变换器，将燃料电池变化的低电压转换为稳定的高电压，以确保系统稳定及高效率运行。 1.4氢气存储瓶目前主流燃料电池乘用车厂商均采用高压储氢作为车载储氢方法。综合考虑续航里程、储罐安全等因素，车载储氢系统的压力一般分为35Mpa和70Mpa两个等级。车用气瓶一共分为四个类型：Ⅰ型（全金属气瓶）、Ⅱ型（金属内胆纤维环向缠绕气瓶）、Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）及Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）。其中，Ⅰ型和Ⅱ型气瓶容重比较大，储氢密度较低，目前燃料电池车用储氢容器为III型气瓶和IV气瓶。由于IV型气瓶具有质量轻、储氢密度高的优点，国际主流产品多数采用70MPa的IV型气瓶。受制于储氢容器的内胆加工成型工艺技术，国内企业以生产35MPa的III型瓶为主。 1.5燃料电池乘用车的优势第一，低排放。燃料电池通过电化学的方法，将氢和氧结合，直接产生电和热，副产物只有水，没有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒等副产物产生。第二，燃料获得途径的多样性，燃料电池电堆所需要的氢气主要有四种获取途径，分别是化石燃料制氢、工业副产物制氢、甲醇裂解制氢和电解水制氢。综合考虑全生命周期碳排放、环境污染、制氢效率、工艺的实现难易程度等因素，电解水制氢在未来氢能产业链发展比较完善的情况下，具有巨大的发展潜力。第三，系统效率高。传统汽车内燃机经过了一百多年的发展，热效率一直徘徊在40％左右。然而根据国内主流乘用车燃料电池系统技术路线图规划，到2025年，燃料电池系统的最高效率将达到50％~55％，是传统内燃机效率的1.25~1.37倍，具有较大性能优势。第四，加氢时间短，续航里程长。氢燃料电池汽车3min内可加满氢气，续航里程可达到500km以上，无疑解决了纯电汽车充电时间长（快充30min,慢充8h）,续航里程短（200~300km）等一系列问题，可以给驾驶员带来更好的驾乘体验。第五，全寿命周期碳排放量少。燃料电池乘用车每公里碳排放量只有200g不到，比插电式混合动力汽车和纯电动汽车的每公里碳排放量还少，是新能源汽车中排放最少的一类汽车，可以有效缓解全球温室效应问题。 1.6燃料电池乘用车的不足其一，燃料电池耐久性问题。以车用燃料电池的基本要求为例，乘用车燃料电池系统的运行寿命必须达到3000-5000h。国内相关企业氢燃料电池的稳定寿命还在3000h左右。其二，关键材料及核心零部件薄弱。我国燃料电池乘用车技术发展不平衡，关键核心材料技术基本由国外公司掌控，如燃料电池乘用车使用的质子交换膜，超过95％的产品是由美国戈尔公司提供，丰田Mirai、本田Clarity均采用该公司的增强复合膜。其三，氢气存储问题。国内企业采用Ⅲ型（金属内胆纤维全缠绕气瓶）储氢密度为3.9％，而Ⅳ型（非金属内胆纤维全缠绕气瓶）的储氢密度可以达到5.5％。国内在35MPaIII型瓶有成熟产品，但是35MPa气瓶的续航里程上对比纯电动车没有优势，必须采用 70MPaIII型在燃料电池乘用车上才有续航里程的优势，但是在70MPaIII型瓶国内仅有个别厂家具有成熟产品。第四，氢安全问题。氢气具有易燃性、易泄露性、易扩散性和氢脆等特点，所以车载供氢系统必须充分考虑氢气安全设计。在空气中、氢气的燃烧范围很宽，当氢体积比浓度为4％~75％时都能燃烧。同时由于氢是自然界最轻的元素，如果发生泄漏氢气会立即上升。第五，配套基础设施极度不完善。截至2017年底，我国仅有7座加氢站。而截止到2017年1月，全球正在运营的加氢站达274座。加氢站的不足，严重制约了燃料电池乘用车的发展。 2.燃料电池汽车技术发展趋势介绍首先，性能进一步优化。燃料电池电堆将应用新型材料，如低铂、高性能膜电极、金属双极板等来优化结构。比功率将提升至 3.5kw/L，效率提升至65％，耐高温性提升至85℃，电堆-40℃低温启动技术将得到有效应用，寿命将提升至5000~10000小时左右。另外，高

燃料电池汽车的关键技术

燃料电池汽车的关键技术电动汽车的关键技术包括电动技术、自动化技术、电子技术、信息技术及化学技术，虽然能源是最首要的问题，但是车身结构、电力驱动以及能源管理系统的优化同样至关重要。与内燃机车相比，电动汽车的行驶里程较短，因此为了尽可能地利用车载的储存能量，必须选用合适的能量管理系统。可以在汽车的各个子系统安装传感器，包括车内外温度传感器、充放电时间的电流电压传感器、电动机的电流电压传感器、车速传感器、加速度传感器及外部气候和环境传感器。能量管理系统可实现 9 个功能： 1）优化系统能量流； 2）预计所生的能量来估计还能行驶的路程； 3）提供参考以便进行有效操作； 4）直接从制动中获取能量存入储能元件，例如：蓄电池； 5）根据外界的气候调节温度控制； 6）根据外界环境调节灯光亮度； 7）估计合适的充电算法； 8）分析能源，尤其是蓄电池的工作记录； 9）诊断能源的任何不恰当或者无效的操作。把能源管理系统和导航系统结合起来，就可以规划能源效率的路径，锁定充电站的位置并可以根据交通状态预测可行驶里程。总之，能源管理系统综合了多功能、灵活和可变的显着优点，从而可以合理利用有限的车载能源 1 燃料电池同电化学电池相比，燃料电池的显着优点在于燃料电池电动汽车可达到与燃油车一样的续驶里程，这是因为燃料电池电动汽车的行驶里程仅与燃料箱中的燃料多少有关，而与燃料电池的尺寸无关。实际上，燃料电池的尺寸仅与电动汽车的功率需求水平有关。燃料电池的优点： 1）反应物加料时间远远短于电化学电池的充电时间（机械充电式电池除外）； 2）使用寿命长于电化学电池并且电池维护工作量更小。同普通电池相比，燃料电池是一个能量生成装置，并且一直产生能量直至燃料用尽。燃料电池的优越性有： 1）高效率地把燃料转化为电能； 2）工作安静； 3）零排放或者低排放工作； 4）产生的剩余热量可以再利用； 5）燃料补充迅速，燃料易于获得； 6）工作持久可靠。

“插电式混合动力和燃料电池汽车关键技术研发与产业化”重大主题专项申报指南

“插电式混合动力和燃料电池汽车关键技术研发与产业化” 重大主题专项申报指南新能源汽车产业是国家“十三五”战略性新兴产业，是引领汽车产业转型升级的重要突破口。为推动重庆市汽车产业转型升级，打造国内重要的新能源汽车研发制造基地。现启动实施“插电式混合动力和燃料电池汽车关键技术研发与产业化应用”重大主题专项，布局一批重点研发项目，拟突破高效清洁发动机关键技术、多信息融合能量管理技术，完成高效清洁混动专用发动机、高效高集成度电驱变速器、燃料电池氢系统关键零部件、高性能燃料电池发动机系统开发等一批关键核心技术，促进重庆新能源汽车产业的创新发展。 1. 高效清洁插电混动专用发动机开发及关键技术研发及应用研究内容：开发高热效率、高性能及低排放的混动专用发动机，实施工程化开发、应用示范和产业推广，形成具有自主知识产权的量产产品，实现在一款插电混动汽车上的集成应用。主要研究：高效燃烧系统、电气化附件智能控制、智能热管理等插电混动发动机产业化关键技术；插电混动整车运行工况下的发动机油耗与排放优化集成和智能控制的关键技术。考核指标：整体达到国内领先水平：最高热效率≥40%；

全工况最低油耗≤220g/kWh；最低BSFC转速≤3500r/min；升功率≥67kW/L；升扭矩≥140Nm/L；搭载整车，满足国六排放法规；产能≥100000台/年，装车应用≥1500台。实施年限：不超过3年支持方式：企业牵头申报，拟支持不超过1项，财政经费资助500万元。 2. 高效高集成度电驱变速器设计开发及应用研究内容：开发高效高集成度的插电混动电驱变速器，实施工程化开发、应用示范和产业推广，形成具有自主知识产权的量产产品，并实现整车平台化搭载应用。主要研究：电驱动系统构型设计技术；高扭矩、高功率密度电机设计技术；低摩擦、高效传动系统集成技术；高集成度电驱动系统设计及试验验证、电驱动系统工艺设计等关键技术。考核指标：整体达到国内领先水平：高集成度电驱变速器机械传动效率≥94.5%；电机20s功率密度≥4.5kW/kg；电机运行频率≥1200Hz；轴向尺寸≤420mm；产能≥100000台/年，装车应用≥1500台。实施年限：不超过3年支持方式：企业牵头申报，拟支持不超过1项，财政经费资助400万元。 3. 插电式混合动力汽车控制系统技术研发与产业化研究内容：开发一款经济性、动力性和舒适性兼顾的插电式混合动力汽车控制系统，实施工程化开发、应用示范和产业推广，形成具有自主知识产权的产品，并实现整车搭载