一、选题目的和意义

当前，全球能源、环境问题日益严重，世界各国都在积极寻求应对方案，大力推进新能源汽车也成为了汽车领域应对环境问题的重要手段。新能源汽车有不同的类型，如纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车；其中，燃料电池汽车（Fuel Cell Vehicle，FCV）不仅能够在燃料上实现对燃油的完全替代，而且具有“零排放”、能量转换效率高、燃料来源多样并灵活取自可再生能源等优势，因而被认为是实现未来汽车工业可持续发展的重要方向之一，也是解决全球能源和环境问题的理想方案之一。

动力系统作为汽车整车研究中最重要的一项，在燃料电池汽车的发展研究过程中的关键所在。燃料电池汽车与其他类型车辆（传统内燃机汽车，由蓄电池单独驱动的纯电动汽车和油电混合动力汽车）的最大不同点是其独特的动力系统。燃料电池汽车的核心组成部分为动力系统，动力系统结构形式多种多样的燃料电池汽车用“燃料电池 电动机”代替传统内燃机汽车动力系统的“发动机和燃油系统”，并且动力系统发生较大变化：燃料电池代替发动机成为汽车的主要驱动动力源，同时还添加峰值电源作为辅助动力源，扭转减震器与离合器被删除，减速器代替多挡变速器。

燃料电池系统，峰值电源（蓄电池。超级电容等）、驱动电机、DC/DC转换器、各部件控制器组成燃料电池汽车混合动力系统。燃料电池汽车混合动力系统各元件性能各异，耦合关系复杂，并且道路运行工况要求苛刻，因此对能量控制系统要求严格。

燃料电池动力系统包括了燃料电池系统、散热系统、动力电池系统以及储氢系统的重量。目前燃料电池的成本，系统寿命，制氢技术和成本以及储氢技术等问题是燃料电池动力系统研究中的关键问题。目前燃料电池成本比较高，特别在2015年到2016年，每千瓦的成本在1.8万元左右，2017、2018年成本可降到1万元左右，并且关键零部件未来随着批量增加，成本可大幅降低。2015年到2016年国内燃料电池系统寿命为4000小时，而国外的超过1万小时，预计国内系统寿命2020年突破2.8万小时，到2025年达到5万小时的寿命，基本可以实现车辆15年的使用要求。氢气成本方面，随着氢气量的增加，氢气成本可由现在的每方6元降低至每方3-4元，大批量使用后可以降低到1.5元每方以下，这样的话城市公交车运营成本就可大幅降低。制氢和储氢技术也在不断发展，现阶段运输氢气主要用气氢拖车，未来可以用液氢罐车和固态储氢来提高效率降低成本。我们国家也在进行加氢站的建设，政府的技术补贴让此类设备建设发展迅速。

2017年10月25日，东方电气首台氢燃料电池动力城市客车在成都正式下线，该客车的动力系统，从燃料电池动力模块、到汽车电机、控制器均由东方电气提供，具有全套自主知识产权。目前，东方电气车载氢燃料电池动力系统净输出功率达36千瓦，设计续航里程约600公里。由此可以看出我国的燃料电池城市客车研究技术正在迅速发展，燃料电池动力系统研究也有了自主研发的技术，这也为本次课题的开展提供了可能性。相信随着技术的不断进步和市场的不断扩大，燃料电池汽车动力系统的研发改进会越来越成熟，燃料电池汽车行业也会兴起！

二、国内外燃料电池动力系统研究状况

2.1国内研究状况

在《中国制造2025》中，把“节能与新能源汽车”定义为重点发展对象，明确了继续推动燃料电池汽车的发展战略，指明了我国新能源汽车产业的发展方向。在国家“863”计划、“十五规划”、和“十一五规划”等重大项目的支持下，我国燃料电池汽车技术实现突破。各大研发机构，对于燃料电池关键总成进行了大量研究，基本掌握了核心技术，在整车与动力系统方面也取得了长足的进展，建立了燃料电池驱动系统平台，关键总成的配套研发体系也基本形成。