電動汽車動力系統概述
1 電動汽車的定義及發展史(簡述)
定義：電動汽車是指以車載電源為能量源，部分或全部由電動機驅動車輪行駛，且符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。按照目前的技術狀態和車輛驅動原理的不同，
1.1純電動汽車(BEV)發展史
19世界後半葉的1873年，英國人羅伯特·大衛森（Robert Davidson）製作了世界上最初的可供實用的電動汽車 ，它是一輛載貨車，使用了鐵、鋅、汞合金與硫酸進行反應的一次性電池。這比德國人戴姆勒（Gottlieb Daimler）和本茨（Karl Benz）發明汽油發動機汽車早了110年以上。
在1886年1月26日世界上第一輛汽車誕生(汽油機汽車)之前，
1900年美國製造的汽車中，電動汽車為15755輛，蒸汽機汽車1684輛，而汽油機汽車只有936輛。進入20世紀以後，由於內燃機技術的不斷進步，1908年美國福特汽車公司T型車問世，以流水線生產方式大規模批量製造汽車使汽油機汽車開始普及，致使在市場競爭中蒸汽機汽車與電動汽車由於存在著技術及經濟性能上的不足，使前者被無情的歲月淘汰，後者則呈萎縮狀態。
20世紀60年代、70年代汽車污染和石油危機兩件大事，
1.2 混合動力汽車（HEV）發展史
今天的混合動力汽車，是內燃機汽車向純電動汽車發展的過渡形態，在汽車發展的歷史上，第一輛混合動力汽車出現在純電動汽車誕生的20多年以後，但令人驚訝的是，它的動力系統工作原理直到今天仍被用在最新混合動力汽車以及概念車型上。
1900年左右，世界上第一輛混合動力汽車“羅尼爾-保時捷”誕生，它的設計來自25歲的斐迪南·保時捷，是當今大名鼎鼎的保時捷汽車公司的創始人。
從1920年代開始，混合動力汽車進入了一個近40年的靜默期。1966年美國國會通過的一項議案，拂去了電動和混合動力車身上的塵埃。為了減輕日益嚴重的空氣污染，這項議案提倡使用電動汽車。1969年，通用汽車推出了他們的應對之策——512系列混合動力實驗車。GM 512甚至比微型車還小，更像個玩具，只能乘坐2人，後置後驅佈局。他採用了一套並聯式混合動力系統，速度在16公里/小時以內由電動機驅動，16~21公里/小時為電動機和兩缸汽油發動機共同工作，21公里/小時以上為汽油機單獨提供動力，最高時速為64公里。
進入1980年代後，各大汽車製造商都在進行新能源領域的嘗試，奧迪在1989年展出了在奧迪100 Avent Quattro基礎上研發的duo實驗車，由12.6馬力的電動機驅動後輪，能量來自可充電的鎳鎘電池，136馬力的2.3升5缸汽油機驅動前輪。
1990年代中期，苦心鑽研的通用終於修成正果。EV1，世界上第一輛現代意義上的量產電動汽車在1996年上市。但他短暫的生命似乎證明了電動車的生不逢時。
直到1997年，作為全球少數幾個發展最快的電動汽車技術國家之一，日本豐田汽車公司首先推出了世界上第一款批量生產的混合動力車型豐田普銳斯。只在日本市場發售，少量被出口到英國、澳大利亞和紐西蘭。迄今為止全球最暢銷的混合動力車就此誕生，在第一年就賣出1.8萬輛，而到2011年3月累計銷量達到了300萬輛。
在混合動力車的歷史中，普銳斯是一個重要標誌。在經歷了近百年風雨之後，混合動力車終於迎來了自己的春天。
1.3 燃料電池汽車(FCEV)發展史
燃料電池汽車（FCEV）是電動汽車的一種，它的核心是燃料電池，通過氫氣與氧氣的化學反應，而不經過燃燒直接把燃料的化學能轉換為電能，給電動機提供能源供應。
在一個人們熟悉的水解過程的逆反應實驗中，英國的葛洛夫（William Grove）在1839年首次發現並報導了這個過程的發電現象，燃料電池概念從此開始。
一百二十年後，另一英國人培根（Francis T. Bacon）研製出5kW的鹼性燃料電池組，用作小型機械的動力，使燃料電池走出實驗室，應用於人們的生產活動。
20世紀60-70年代，美國首先將燃料電池用於航太，作為太空梭的主要電源。
1968年，通用汽車公司生產出了世界第一輛可使用的燃料電池電動汽車，該燃料電池汽車以廂式貨車為基礎製造，裝載了最大功率為150kW的燃料電池組，燃料為低溫冷藏的液氫，汽車的續駛里程為200km。
到了20世紀90年代，作為解決環境污染和能源供需問題的重要途徑之一的燃料電池電動汽車技術受到了空前重視，主要汽車廠商和生產國幾乎都投入了大量的人力和物力研發燃料電池電動汽車。1993年加拿大巴拉德( Ballard)公司研製出世界第一輛燃料電池公共汽車。
戴姆勒汽車公司是世界上最大的燃料電池電動汽車廠商之一。從1994年開始，戴姆勒公司相繼推出了necar l(New Electric Car l)、necar 2、necar 3、necar4和necar 5燃料電池電動汽車。
2013-02-06日，世界上第一款量產的燃料電池汽車現代IX35 FCV在韓國蔚山工廠下線。
2電動汽車動力系統分類
2.1 純電動汽車動力系統
純電動汽車（BEV）又叫蓄電池電動汽車，是完全由蓄電池提供電力驅動的電動車。BEV汽車動力系統結構見圖2-2，它主要由蓄電池、驅動電機和控制管理系統組成。
圖2-1 普通內燃機汽車動力系統結構
圖2-2 純電動汽車動力系統結構
電動汽車一般分為電動機中央驅動形式和電機輪驅動形式兩種。
電動機中央驅動形式，直接借用了內燃機汽車的驅動方案，由發動機前置前驅發展而來，由電動機、離合器、變速箱和差速器組成。用電驅動裝置替代了內燃機，通過離合器將電動機動力與驅動輪進行連接或動力切斷，變速箱提供不同的傳動比以變更轉速—功率曲線匹配的需要，差速器實現轉彎時兩車輪不同車速的行駛。
還有一種雙電動機電動輪驅動方式，機械差速器被兩個牽引電動機所代替，兩個電動機分別驅動各自車輪，轉彎時通過電子差速控制以不同車速行駛，省掉了機械變速器。
2.2 混合動力電動汽車動力系統
混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是採用傳統內燃機和電動機作為動力源，通過熱能和電力兩套系統開動汽車，達到節省燃料和降低排氣污染的目的,以求最終解除能源危機和淨化環境的目的。
混合動力汽車根據動力傳輸的路線不同，一般分為三類“並聯式、串聯式和混聯式”
以並聯式混合動力汽車為例，起步時，利用電動機低轉速大扭矩的優點，通常發動機不工作，電動機輸出100%的功率給車輪進行驅動。
加速時，發動機啟動，以最大功率運行，電動機只輸出一小部分動力給車輪，輔助發動機進行工作。
勻速行駛時，發動機按照油耗最小、工作最優的曲線工作，當發動機輸出功率大於當前車輛行駛所需求的功率時，多餘功率驅動發電機為蓄電池進行充電。
減速，刹車時，發動機關閉，動力輸出中斷，發電機以再生制動形式對蓄電池充電。
2.2.1 並聯式混動系統
並聯式混合動力汽車是以先進控制技術為紐帶的傳統內燃機汽車與純電動汽車的結合,具有內燃機汽車和純電動汽車兩者的優點。
並聯式混合動力汽車發動機和電動機分為兩套系統，每個系統都可以單獨向傳動系統提供扭矩。不同路面工況下，發動機和發電機可以共同配合驅動也可以單獨
驅動，結構圖見圖2-3.
圖2-3 並聯式混動動力系統組成
並聯式混合動力汽車在實際的道路上運行十分複雜,主要包括:起步、加速、巡航、減速、制動、上坡、下坡、倒車、停車等。並聯式混合動力汽車由於發動機和電機的高效工作區域並不相同,為了發揮並聯式混合動力系統的優勢,汽車應根據不同運行工況,採取與之相適應的工作模式,以提高車輛整體動力性、經濟性及排放性。根據不同的工況要求和能量分配方案可將並聯式混合動力汽車工作模式分為為六種基本模式:怠速/停車模式、純電動模式、純發動機模式、混合驅動模式、行車充電模式和再生制動模式。
2.2.2 串聯式混動系統
串聯式混合動力系統是混動系統中最為簡單的一種，取消了傳統汽車中的變速箱，整體結構類似於純電動汽車加一個汽油發電機。因為發動機運行發電時一直被控制在最佳轉速工作區間，所以中低速行駛時，比傳統汽車油耗更低，可以節省30%左右燃油。同時，串聯式混動系統缺點也比較明顯，因為發動機動能要經過二次轉換才能為發電機供電，能量損失較大，所以汽車高速行駛時串聯混動系統往往比普通汽油發動機油耗還要高。
圖2-4串聯式混動
2.2.3 混聯式混動系統
混聯式混動系統綜合了並聯和串聯式混動系統結構，由發動機、動力分配機構、發電機、電機控制器、電動機和動力電池組成。發動機的動力經過動力分配器後分成兩部分，一部分直接驅動車輛，形成機械傳輸通道，另一部分帶動發電機。
混聯式電動汽車起步和低速段採用純電動和串聯模式，充分利用串聯式的優點，可以充分利用車輛對電能輸出要求低的時間段，比如等紅綠燈、堵車等發動機怠速時段高效率補充儲能器電能，發動機在滿足相關條件情況下也可以熄火；在經濟時速段採用發動機直接驅動模式，沒有電能轉換損失和傳動損失，發動機工作在最佳工作區，效率高；在急加速、爬坡等特殊工況下，採用混合驅動模式，在保證動力性的同時兼顧系統效率。
相比串聯式混合動力只能依靠電機驅動車輛行駛，混聯式可以通過優化控制策略，使發動機和驅動電機輔助車輛驅動，充分發揮驅動電機低速時大扭矩輸出和高速時發動機高效率低油耗工作，動力性佳。
相比並聯式混合動力兩套驅動系統,混聯式混合動力系統結構更優化；可以更加靈活地根據工況來調節內燃機的功率輸出和電機的運轉。
混聯式混合動力系統控制策略更靈活，可以實現發動機怠速啟停，大大消除城市路況中發動機怠速的排放、噪音及油耗。
圖2-5混聯式混動
2.3 燃料電池電動汽車動力系統
燃料電池汽車( FCV) 是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車，燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發生氧化還原反應，產生電能來驅動電動機工作。
與傳統汽車相比，燃料電池汽車在構造及動力傳輸等方面有很大不同,對汽車的整體設計提出了非常高的要求。傳統汽車中的發動機、變速器在燃料電池汽車中不復存在，取而代之的是燃料電池反應堆、蓄電池、儲氫罐、電動機、交流/直流轉換器等設備。
與其他類型電動汽車相比，燃料電池汽車有以下幾個優點：
1、 低排放或0排放
2、 運行平穩，幾乎無噪音。
3、 能量轉換效率極高，燃料電池的化學能轉化效率理論能達到100%，現階段實際效率已達60%-80%。
4、 品質較輕，不需要像純電動汽車那樣安裝大品質電池。
5、 續航里程較長，採用燃料電池發電系統作為能量源，克服了純電動汽車續駛里程短的缺點，其長途行駛能力及動力性已經接近于傳統汽車。
圖2-6
3電動汽車動力系統的組成及工作原理
3.1純電動汽車動力系統組成及工作原理
純電動汽車是由電力驅動系統、電源系統和輔助系統等三部分組成。電力驅動系統包括控制器、功率轉換器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。電動機就像是傳統汽車中的發動機，其主要任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力電池存儲的電能轉化為車輪的動能驅動車輛，或者在制動時將車輪上的動能轉化為電能回饋到動力電池中以實現車輛的制動能量回收。控制器就像人體的神經中樞，電動汽車必須通過一個整車控制系統來進行各子系統的協調控制，從而實現整車的最佳性能。電源系統包括蓄電池組、電池管理系統（BMS）等。輔助系統包括輔助動力源、動力轉向系統、空調器、照明裝置等。
純電動汽車的工作原理為：蓄電池組（提供電能）→控制器、功率轉換器（調速控制）→驅動電動機→傳動系統（驅動車輪）→汽車行駛。
不同於燃油汽車在變速時複雜的擋位變化過程，電動汽車的變速有些類似於手機聲音的大小，調節音量按鈕，手機的聲音就可以變大變小。在電動汽車上，駕駛人也是通過操控制動踏板和加速踏板來改變車速，實際上控制的是電能的大小。
駕駛人踩下加速踏板→感測器檢測踏板的移動量→該值被傳遞到電控系統→電控系統向電機控制器發出指令→電機控制器計算電機的各項指標→控制電機工作。
輕輕踩下加速踏板時，電池的放電電流較小。用力踩下加速踏板時，電池的放電電流就會很大。減速時也是一樣，所有的需求最終都以可控制的電能形式在汽車內部的部件間傳遞。
純電動汽車與燃油汽車在結構上的最大區別在於動力系統和能源供應系統。電動汽車相對燃油汽車，最主要的改動是將燃油汽車的內燃機與油箱用匹配的蓄電池、電動機、調速器及相關設備來代替。
純電動汽車沒有發動機，因此取消了燃油汽車上與發動機相關的零件。在純電動汽車中，不需要發動機、變速器、油箱、燃油供給裝置、燃油噴射裝置、火花塞、進氣管、排氣管、三元催化轉化器以及消聲器等零件，甚至連車頭上的進氣格柵都不需要。增加的電氣部件主要有蓄電池、電動機、控制器等。純電動汽車用電動機代替了發動機，用控制器控制車輛運行等。
對比發現，純電動汽車與燃油汽車在外觀上看不出區別（除排氣管），但純電動汽車內部結構相對簡單，零件也比燃油汽車少得多，維護方便。
3.2混合動力汽車動力系統組成及工作原理
混合動力車通常具有2個或2個以上的能量源，是傳統內燃機車與電動車的有效組合。作為多動力源系統，混合動力車需要在能量管理系統的協調控制作用下，合理分配整車的能量源，優化各個動力總鹹部件的工作特性，實現多個動力源與其它部件的合理匹配，以適應不同的行駛工況，達到整車動力性、經濟性和排放性最佳。
並聯式混合動力系統由發動機、變速器、電機、電機控制器和動力電池組成，其中電機既可作為電動機使用，也可作為發電機使用。採用並聯式混合動力系統的電動汽車有兩個獨立的驅動系統，即傳統的發動機驅動系統和電機驅動系統。車輛驅動力由發動機和電機同時或單獨供給，也就是說，兩個動力系統既可以同時協調工作，也可以各自單獨工作來驅動汽車。兩個動力系統同時工作時，以機械方式實現動力耦合，動力的流向為並聯，所以稱為並聯式混合動力系統。
並聯式混動汽車發動機與電動機的輸出軸分別于動力合成器輸入端進行機械連接，輸出動力通過動力合成器輸出軸傳遞到機械傳動裝置，驅動車輛行駛。燃油箱與發動機之間是管路連接，電動機與電動機控制器、電動機控制器與蓄電池組之間均是電纜連線。
並聯式混合動力電動汽車與串聯式混合動力電動汽車的最大區別在於發動機與機械傳動裝置存在機械連接，直接參與車輛的驅動。
串聯式動力由發動機、發電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯方式組成SHEV動力單元系統，發動機驅動發電機發電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電池驅動電動機驅動車輪，大負荷時由發動機帶動發電機發電驅動電動機。
在串聯式混動汽車工作過程中，發動機有兩種工作模式，經濟模式和功率模式，串聯式的控制策略就是儘量把發動機控制在經濟模式下工作，發動機的經濟模式區域一般在發動機最大負荷的60%-80%。
這種串聯混動模式非常適用於城市公車。從城市公車的行駛特徵來看，城市公車運行的平均車速低，頻繁地起動和停車（包括到站停車），負荷變化頻繁以及高負荷、長時間處於怠速狀態等。對於傳統內燃機公車或並聯式混合動力公車，由於發動機需要直接參與驅動，受到運行工況的影響，發動機大量時間運行于低效區，基本上的平均效率15%-20%。而串聯式混合動力公車，由於發動機與車輛運行機械上完全分離，發動機不受行駛工況影響，直接運行于發動機高效區通過發電機發電給驅動電機提供電能或者給動力電池充電，平均效率可達到30%-36%。
3.21混合動力車的工作模式和能量流動
1.SHEV的工作模式和能量流動
（1）發動機-發電機組單獨供電模式
在正常工作時，發動機-發電機組發出的電能直接驅動電機，電機驅動車輪，實現汽車行駛。如圖1能量流動線路為發動機→發電機→電機→驅動輪。
（2）動力蓄電池組單獨供電模式
在起動、低速行駛時，發動機關閉，蓄電池組單獨驅動電機以驅動汽車行駛。這樣可以實現串聯式混合動力汽車的零排放，以滿足市中心等某些排放要求嚴格的地區的要求。在發動機-發電機組出現故障時，還可以使用蓄電池的剩餘電量將汽車開到最近的維修點。如圖1，此時的能量流動線路為蓄電池→電機→車輪。
（3）發動機-發電機組和蓄電池共同供電
在全負荷加速或重載工況下，當發動機的最大功率不足以滿足汽車的需求時，則由蓄電池組提供所需峰值功率，此時，汽車的負載功率等於發動機-發電機組輸出功率和蓄電池組輸出功率之和。
（4）發動機-發電機組向蓄電池組充電模式
汽車在行駛過程中，當蓄電池組的充電狀態SOC低於預先設定的低限值，則需要發動機向蓄電池組充電，直到蓄電池組SOC超過預先設定的高限值，由蓄電池向電機供電，驅動汽車。如圖1，這時的能量流動線路為發動機→發電機→蓄電池。
（5）再生制動模式
在汽車制動、減速時，可以回收制動或減速過程中所損失的能量，並將其回饋給蓄電池，從而達到提高燃油經濟性的目的。這時，通過控制逆變器使電機作為發電機工作，驅動車輪反過來驅動此“發電機”轉動以產生電能，並給蓄電池充電。如圖1，這時的能量流動線路為驅動車輪→電機→蓄電池。
2.PHEV的工作模式和能量流動
（1）純電動模式
在汽車起步時，動力蓄電池組提供電能來驅動電機，利用電機低速大扭矩的特性使車輛起步；在城市道路上車輛低速運行時，為避免發動機工作在低效率和高排放的工作範圍，高效且動態特性好的電機可以單獨驅動汽車低速運行。如圖2所示，此時的能量流動路線為蓄電池組→電機→車輪。
（2）純發動機模式
車輛在正常經濟工況（中、高速）行駛時，車輛以發動機驅動模式行駛，保持發動機在高效率工況下運轉。如圖2，此時的能量流動路線為發動機→變速器→驅動橋→車輪。
（3）混合驅動模式
在城市中加速行駛或爬坡時，發動機和電機共同工作。發動機工作在高效區，同時電機提供輔助的功率滿足車輛在加速或爬坡時對功率的要求。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發動機→變速器→驅動橋→車輪；（2）蓄電池→電機→變速器→驅動橋→車輪。
（4）發動機驅動+發電模式
當動力蓄電池組的SOC較低時，發動機可以反向驅動電機對蓄電池組充電；汽車正常運行工況下當發動機輸出功率大於車輛需求功率時，發動機一部分可以驅動以發電狀態工作的電機向蓄電池充電。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發動機→變速器→驅動橋→車輪（2）發動機→電機/發電機→蓄電池組。
（5）再生制動模式
車輛滑行、下坡、減速或制動時，車輪通過驅動橋反向拖動電機變為發電機發電，把能量儲存在蓄電池組內，回收部分制動能量。如圖2，此時的能量流動路線為：車輪→驅動橋→電機變為發電機→蓄電池組。
（6）停車充電模式
起步前或停車後，如果蓄電池SOC很低，可以進行停車充電，如圖2，此時的能量流動路線為：發動機→電機/發電機→蓄電池組。
3.PSHEV的工作模式和能量流動
（1）純電動模式
車輛起動時，動力蓄電池組 向電機提供電能，由驅動電機驅動車輛，此時的能量流動路線為：蓄電池組→電機→驅動橋→車輪。
（2）發動機+發電機+充電模式
在正常行駛時，發動機功率通過動力分配裝置分為二條路線，一條是通過動力分配裝置直接傳到驅動橋，另一條是驅動發電機發電，給蓄電池充電。此時的能量流動路線為：（1）發動機→動力分配裝置→驅動橋→車輪；（2）發動機→動力分配裝置→發電機→蓄電池組。
（3）混合驅動模式
在車輛加速或爬坡時，此時發動機通過動力分配裝置到驅動橋，而電機從蓄電池獲得能量，此時系統工作在混合模式。此時的能量流動路線為：（1）發動機→動力分配裝置→驅動橋→車輪；（2）蓄電池組→電機→驅動橋→車輪。
（4）再生制動模式
在滑行、下坡、減速或制動時，利用電機的反拖作用，電機作為發電機發電，向蓄電池充電。此時的能量流動路線為：車輪→驅動橋→電機變為發電機→蓄電池組。
3.3燃料電池汽車動力系統組成及工作原理
燃料電池汽車採用“燃料電池+電動機”來代替傳統車的“心臟"一發動機和燃油系統。車輛在行駛時，燃料電池是主要的動力來源，蓄電池為輔助能量來源。汽車需要的功率主要由燃料電池提供。可以說，車用燃料電池的選取，對於燃料電池汽車的性能至關重要。
燃料電池的種類繁多，通常燃料電池可以依據工作溫度、燃料種類、電解質類型進行分類。燃料電池按照工作溫度來劃分，有低溫、中溫、高溫和超高溫燃料電池。按照電解質來劃分，大致上可分為以下五類：鹼性燃料電池(Alkaline fuel cell，AFC)；磷酸燃料電池(Phosphoric Acid fuel cell，PAFC)；固體氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cell，SOFC)；熔融碳酸鹽燃料電池(Molten carbonate fuel cell，MCFC)；質子交換膜燃料電池(Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)。
五種燃料電池的主要特徵比較
目前，燃料電池汽車大多採用質子交換膜燃料電池作為動力源。其單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為傳遞H+的介質，只允許H+通過，而H2失去的電子則從導線通過。工作時相當於一直流電源，陽極即電源負極，陰極即電源正極。
其反應過程如下：
在陽極一側輸入易被氧化的燃料(如氫氣)，陰極一側輸入氧化劑(氧氣、空氣)，接通外電路，便有電流流過負載。電池中發生的反應為：
即兩個氫分子在陽極表面變成4個氫離子，並釋放出4個電子。電子由陽極匯出，外氫離子則通過電解液到達陰極與電子及氧結合生成水。燃料電池與蓄電池都有將化學能用電化學方式直接轉換成電能的功能，但燃料電池本質上是一種能量轉換裝置，只在外界有物質(能量)輸入時才有能量輸出。而蓄電池則是一種能源存儲裝置，向外輸出的能量來源於存儲在裝置內部的反應物質，工作時不輸入能量。
燃料電池汽車採用“燃料電池+電動機”來代替傳統車的“心臟"一發動機和燃油系統。車輛在行駛時，燃料電池是主要的動力來源，蓄電池為輔助能量來源。汽車需要的功率主要由燃料電池提供。可以說，車用燃料電池的選取，對於燃料電池汽車的性能至關重要
4電動汽車動力系統的未來
如今，環保節能的電動汽車越來越受到人們的關注，但它的價格也被廣泛熱議。目前，純電動汽車的製造成本大約是普通汽油汽車的1-3倍，其中，動力系統中電池的成本占到電動汽車總成本的近一半，純電動汽車一次性投資高於燃油汽車，但是隨著電動汽車的大批量生產和電池技術的不斷升級，相信純電動汽車價格會不斷降低。
純電動汽車代表著汽車工業未來發展的方向，但是，即使全球各地都有電動汽車陸續上路，如何克服驅動系統和電池容量、效率以及充電方式便利性等問題，都是電動汽車商業化的關鍵。從技術角度看，現有電池汽車存在下列主要問題：
1.續駛行程有限。目前市場上使用的電動汽車一次充電後的典型續駛里程一般為100至300km，相比傳統內燃機汽車而言，電動汽車的較短的續駛里程成為其“致命”的弱點。
2.電池壽命太短。儘管電池品種繁多，各有特點，但其裝備電動汽車後，普遍存在續駛里程短、加速動力差且壽命短等問題。鎳錫電池、鋰離子電池成本高、可回收性差，但其加速動力足、壽命較長。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長的續駛里程和較大的加速動力，但它要求的工作環境較苛刻，且其活性物質具有強腐化性並易爆炸。金屬空氣電池雖然具有明顯的安全、乾淨、低成本等特點，但目前還只是發展的初期階段。就整體來看，還沒有非常理想的電池。
3.電池尺寸、重量的制約。現有電動汽車所使用的電池，都不能在儲存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和重量。例如，現有電動汽車電池的外體積一般要達到550L，把這麼大體積的電池用於家庭轎車上時，就必然要擠佔轎車的行李廂空間甚至乘客空間。同樣，一部重量為2000kg的電動汽車，其電池重量達到了1270kg，這也必然使其總體性能大打折扣。
4.電動車價格昂貴。主要是電池技術複雜，成本太高，另外也由於採用一系列新材料、新技術，致使電動汽車的造價居高不下。
5.間接污染嚴重。電動汽車本身雖無排放污染，但其間接污染也是不能忽視的。
電動汽車是未來汽車發展的一個方向，但任何市場形成的主要因素仍在於消費者。如何讓消費者在方便的時間、地點，很容易地取得車輛所需的動力能源，提升車輛的附加價值，都是電動汽車走近大眾必須加以解決的問題。
除了電池，電機也是電動汽車動力系統發展中不可忽略的因素。早期的電動汽車用驅動電機大多採用直流電機。但隨著微電子、電力電子技術和自動化控制技術的快速發展，以特斯拉為首的電動汽車上多採用交流感應電機作為驅動電機。與直流電機相比，其結構簡單堅固、品質輕、體積小、低成本、效率高、價格低廉。
根據國外資料介紹，近年來，美歐開發的電動客車多採用交流非同步電機，為了降低車重，電機殼體多採用鋁合金材料，電機恒功率範圍較寬，最高轉速可達基速的2-2.5倍。
日本近年來大多採用永磁同步電機，產品功率等級覆蓋3-123KW，電機恒功率範圍很寬，最高轉速可達基速的5倍。
電動汽車用電機驅動系統技術發展趨勢基本可以歸納為永磁化、數位化和集成化。永磁電機具有效率高、比功率較大、功率因數高、可靠性高和便於維護的優點。採用向量控制的變頻調速系統，可使永磁電動機具有寬廣的調速範圍。因此，電機的永磁化成為電機驅動技術的重要發展方向之一。永磁電機是電動汽車尤其是轎車的主流技術，永磁磁阻式比表貼式更適合電動汽車應用。數位化也是未來電機驅動技術發展的必然趨勢。數位化不僅包括驅動控制的數位化，驅動到數控系統介面的數位化，而且還應該包括測量單元數位化。隨著微電子學及電腦技術的發展，高速、高集成度、低成本的微機專用晶片以及數位信號處理等的問世及商品化，使得全數位的控制系統成為可能。用軟體最大程度上地代替硬體，除完成要求的控制功能外，還具有保護、故障監控、自診斷等其他功能。全數位化是電動車控制乃至交流傳動系統的重要發展方向之一。
GM 512甚至比微型車還小，更像個玩具，只能乘坐2人，後置後驅佈局。他採用了一套並聯式混合動力系統，速度在16公里/小時以內由電動機驅動，16~21公里/小時為電動機和兩缸汽油發動機共同工作，21公里/小時以上為汽油機單獨提供動力，最高時速為64公里。進入1980年代後，各大汽車製造商都在進行新能源領域的嘗試，奧迪在1989年展出了在奧迪100 Avent Quattro基礎上研發的duo實驗車，由12.6馬力的電動機驅動後輪，能量來自可充電的鎳鎘電池，136馬力的2.3升5缸汽油機驅動前輪。
1990年代中期，苦心鑽研的通用終於修成正果。EV1，世界上第一輛現代意義上的量產電動汽車在1996年上市。但他短暫的生命似乎證明了電動車的生不逢時。
直到1997年，作為全球少數幾個發展最快的電動汽車技術國家之一，日本豐田汽車公司首先推出了世界上第一款批量生產的混合動力車型豐田普銳斯。只在日本市場發售，少量被出口到英國、澳大利亞和紐西蘭。迄今為止全球最暢銷的混合動力車就此誕生，在第一年就賣出1.8萬輛，而到2011年3月累計銷量達到了300萬輛。
在混合動力車的歷史中，普銳斯是一個重要標誌。在經歷了近百年風雨之後，混合動力車終於迎來了自己的春天。
1.3 燃料電池汽車(FCEV)發展史
燃料電池汽車（FCEV）是電動汽車的一種，它的核心是燃料電池，通過氫氣與氧氣的化學反應，而不經過燃燒直接把燃料的化學能轉換為電能，給電動機提供能源供應。
在一個人們熟悉的水解過程的逆反應實驗中，英國的葛洛夫（William Grove）在1839年首次發現並報導了這個過程的發電現象，燃料電池概念從此開始。
一百二十年後，另一英國人培根（Francis T. Bacon）研製出5kW的鹼性燃料電池組，用作小型機械的動力，使燃料電池走出實驗室，應用於人們的生產活動。
20世紀60-70年代，美國首先將燃料電池用於航太，作為太空梭的主要電源。
1968年，通用汽車公司生產出了世界第一輛可使用的燃料電池電動汽車，該燃料電池汽車以廂式貨車為基礎製造，裝載了最大功率為150kW的燃料電池組，燃料為低溫冷藏的液氫，汽車的續駛里程為200km。
到了20世紀90年代，作為解決環境污染和能源供需問題的重要途徑之一的燃料電池電動汽車技術受到了空前重視，主要汽車廠商和生產國幾乎都投入了大量的人力和物力研發燃料電池電動汽車。1993年加拿大巴拉德( Ballard)公司研製出世界第一輛燃料電池公共汽車。
戴姆勒汽車公司是世界上最大的燃料電池電動汽車廠商之一。從1994年開始，戴姆勒公司相繼推出了necar l(New Electric Car l)、necar 2、necar 3、necar4和necar 5燃料電池電動汽車。
2013-02-06日，世界上第一款量產的燃料電池汽車現代IX35 FCV在韓國蔚山工廠下線。
2電動汽車動力系統分類
2.1 純電動汽車動力系統
純電動汽車（BEV）又叫蓄電池電動汽車，是完全由蓄電池提供電力驅動的電動車。BEV汽車動力系統結構見圖2-2，它主要由蓄電池、驅動電機和控制管理系統組成。
圖2-1 普通內燃機汽車動力系統結構
圖2-2 純電動汽車動力系統結構
電動汽車一般分為電動機中央驅動形式和電機輪驅動形式兩種。
電動機中央驅動形式，直接借用了內燃機汽車的驅動方案，由發動機前置前驅發展而來，由電動機、離合器、變速箱和差速器組成。用電驅動裝置替代了內燃機，通過離合器將電動機動力與驅動輪進行連接或動力切斷，變速箱提供不同的傳動比以變更轉速—功率曲線匹配的需要，差速器實現轉彎時兩車輪不同車速的行駛。
還有一種雙電動機電動輪驅動方式，機械差速器被兩個牽引電動機所代替，兩個電動機分別驅動各自車輪，轉彎時通過電子差速控制以不同車速行駛，省掉了機械變速器。
2.2 混合動力電動汽車動力系統
混合動力電動汽車(Hybrid Electric Vehicle,HEV)是採用傳統內燃機和電動機作為動力源，通過熱能和電力兩套系統開動汽車，達到節省燃料和降低排氣污染的目的,以求最終解除能源危機和淨化環境的目的。
混合動力汽車根據動力傳輸的路線不同，一般分為三類“並聯式、串聯式和混聯式”
以並聯式混合動力汽車為例，起步時，利用電動機低轉速大扭矩的優點，通常發動機不工作，電動機輸出100%的功率給車輪進行驅動。
加速時，發動機啟動，以最大功率運行，電動機只輸出一小部分動力給車輪，輔助發動機進行工作。
勻速行駛時，發動機按照油耗最小、工作最優的曲線工作，當發動機輸出功率大於當前車輛行駛所需求的功率時，多餘功率驅動發電機為蓄電池進行充電。
減速，刹車時，發動機關閉，動力輸出中斷，發電機以再生制動形式對蓄電池充電。
2.2.1 並聯式混動系統
並聯式混合動力汽車是以先進控制技術為紐帶的傳統內燃機汽車與純電動汽車的結合,具有內燃機汽車和純電動汽車兩者的優點。
並聯式混合動力汽車發動機和電動機分為兩套系統，每個系統都可以單獨向傳動系統提供扭矩。不同路面工況下，發動機和發電機可以共同配合驅動也可以單獨
驅動，結構圖見圖2-3.
圖2-3 並聯式混動動力系統組成
並聯式混合動力汽車在實際的道路上運行十分複雜,主要包括:起步、加速、巡航、減速、制動、上坡、下坡、倒車、停車等。並聯式混合動力汽車由於發動機和電機的高效工作區域並不相同,為了發揮並聯式混合動力系統的優勢,汽車應根據不同運行工況,採取與之相適應的工作模式,以提高車輛整體動力性、經濟性及排放性。根據不同的工況要求和能量分配方案可將並聯式混合動力汽車工作模式分為為六種基本模式:怠速/停車模式、純電動模式、純發動機模式、混合驅動模式、行車充電模式和再生制動模式。
2.2.2 串聯式混動系統
串聯式混合動力系統是混動系統中最為簡單的一種，取消了傳統汽車中的變速箱，整體結構類似於純電動汽車加一個汽油發電機。因為發動機運行發電時一直被控制在最佳轉速工作區間，所以中低速行駛時，比傳統汽車油耗更低，可以節省30%左右燃油。同時，串聯式混動系統缺點也比較明顯，因為發動機動能要經過二次轉換才能為發電機供電，能量損失較大，所以汽車高速行駛時串聯混動系統往往比普通汽油發動機油耗還要高。
圖2-4串聯式混動
2.2.3 混聯式混動系統
混聯式混動系統綜合了並聯和串聯式混動系統結構，由發動機、動力分配機構、發電機、電機控制器、電動機和動力電池組成。發動機的動力經過動力分配器後分成兩部分，一部分直接驅動車輛，形成機械傳輸通道，另一部分帶動發電機。
混聯式電動汽車起步和低速段採用純電動和串聯模式，充分利用串聯式的優點，可以充分利用車輛對電能輸出要求低的時間段，比如等紅綠燈、堵車等發動機怠速時段高效率補充儲能器電能，發動機在滿足相關條件情況下也可以熄火；在經濟時速段採用發動機直接驅動模式，沒有電能轉換損失和傳動損失，發動機工作在最佳工作區，效率高；在急加速、爬坡等特殊工況下，採用混合驅動模式，在保證動力性的同時兼顧系統效率。
相比串聯式混合動力只能依靠電機驅動車輛行駛，混聯式可以通過優化控制策略，使發動機和驅動電機輔助車輛驅動，充分發揮驅動電機低速時大扭矩輸出和高速時發動機高效率低油耗工作，動力性佳。
相比並聯式混合動力兩套驅動系統,混聯式混合動力系統結構更優化；可以更加靈活地根據工況來調節內燃機的功率輸出和電機的運轉。
混聯式混合動力系統控制策略更靈活，可以實現發動機怠速啟停，大大消除城市路況中發動機怠速的排放、噪音及油耗。
圖2-5混聯式混動
2.3 燃料電池電動汽車動力系統
燃料電池汽車( FCV) 是一種用車載燃料電池裝置產生的電力作為動力的汽車，燃料為高純度氫氣或含氫燃料經重整所得到的高含氫重整氣。作為燃料的氫在汽車搭載的燃料電池中，與大氣中的氧發生氧化還原反應，產生電能來驅動電動機工作。
與傳統汽車相比，燃料電池汽車在構造及動力傳輸等方面有很大不同,對汽車的整體設計提出了非常高的要求。傳統汽車中的發動機、變速器在燃料電池汽車中不復存在，取而代之的是燃料電池反應堆、蓄電池、儲氫罐、電動機、交流/直流轉換器等設備。
與其他類型電動汽車相比，燃料電池汽車有以下幾個優點：
1、 低排放或0排放
2、 運行平穩，幾乎無噪音。
3、 能量轉換效率極高，燃料電池的化學能轉化效率理論能達到100%，現階段實際效率已達60%-80%。
4、 品質較輕，不需要像純電動汽車那樣安裝大品質電池。
5、 續航里程較長，採用燃料電池發電系統作為能量源，克服了純電動汽車續駛里程短的缺點，其長途行駛能力及動力性已經接近于傳統汽車。
圖2-6
3電動汽車動力系統的組成及工作原理
3.1純電動汽車動力系統組成及工作原理
純電動汽車是由電力驅動系統、電源系統和輔助系統等三部分組成。電力驅動系統包括控制器、功率轉換器、電動機、機械傳動裝置和車輪等。電動機就像是傳統汽車中的發動機，其主要任務是在駕駛人的控制下，高效率地將動力電池存儲的電能轉化為車輪的動能驅動車輛，或者在制動時將車輪上的動能轉化為電能回饋到動力電池中以實現車輛的制動能量回收。控制器就像人體的神經中樞，電動汽車必須通過一個整車控制系統來進行各子系統的協調控制，從而實現整車的最佳性能。電源系統包括蓄電池組、電池管理系統（BMS）等。輔助系統包括輔助動力源、動力轉向系統、空調器、照明裝置等。
純電動汽車的工作原理為：蓄電池組（提供電能）→控制器、功率轉換器（調速控制）→驅動電動機→傳動系統（驅動車輪）→汽車行駛。
不同於燃油汽車在變速時複雜的擋位變化過程，電動汽車的變速有些類似於手機聲音的大小，調節音量按鈕，手機的聲音就可以變大變小。在電動汽車上，駕駛人也是通過操控制動踏板和加速踏板來改變車速，實際上控制的是電能的大小。
駕駛人踩下加速踏板→感測器檢測踏板的移動量→該值被傳遞到電控系統→電控系統向電機控制器發出指令→電機控制器計算電機的各項指標→控制電機工作。
輕輕踩下加速踏板時，電池的放電電流較小。用力踩下加速踏板時，電池的放電電流就會很大。減速時也是一樣，所有的需求最終都以可控制的電能形式在汽車內部的部件間傳遞。
純電動汽車與燃油汽車在結構上的最大區別在於動力系統和能源供應系統。電動汽車相對燃油汽車，最主要的改動是將燃油汽車的內燃機與油箱用匹配的蓄電池、電動機、調速器及相關設備來代替。
純電動汽車沒有發動機，因此取消了燃油汽車上與發動機相關的零件。在純電動汽車中，不需要發動機、變速器、油箱、燃油供給裝置、燃油噴射裝置、火花塞、進氣管、排氣管、三元催化轉化器以及消聲器等零件，甚至連車頭上的進氣格柵都不需要。增加的電氣部件主要有蓄電池、電動機、控制器等。純電動汽車用電動機代替了發動機，用控制器控制車輛運行等。
對比發現，純電動汽車與燃油汽車在外觀上看不出區別（除排氣管），但純電動汽車內部結構相對簡單，零件也比燃油汽車少得多，維護方便。
3.2混合動力汽車動力系統組成及工作原理
混合動力車通常具有2個或2個以上的能量源，是傳統內燃機車與電動車的有效組合。作為多動力源系統，混合動力車需要在能量管理系統的協調控制作用下，合理分配整車的能量源，優化各個動力總鹹部件的工作特性，實現多個動力源與其它部件的合理匹配，以適應不同的行駛工況，達到整車動力性、經濟性和排放性最佳。
並聯式混合動力系統由發動機、變速器、電機、電機控制器和動力電池組成，其中電機既可作為電動機使用，也可作為發電機使用。採用並聯式混合動力系統的電動汽車有兩個獨立的驅動系統，即傳統的發動機驅動系統和電機驅動系統。車輛驅動力由發動機和電機同時或單獨供給，也就是說，兩個動力系統既可以同時協調工作，也可以各自單獨工作來驅動汽車。兩個動力系統同時工作時，以機械方式實現動力耦合，動力的流向為並聯，所以稱為並聯式混合動力系統。
並聯式混動汽車發動機與電動機的輸出軸分別于動力合成器輸入端進行機械連接，輸出動力通過動力合成器輸出軸傳遞到機械傳動裝置，驅動車輛行駛。燃油箱與發動機之間是管路連接，電動機與電動機控制器、電動機控制器與蓄電池組之間均是電纜連線。
並聯式混合動力電動汽車與串聯式混合動力電動汽車的最大區別在於發動機與機械傳動裝置存在機械連接，直接參與車輛的驅動。
串聯式動力由發動機、發電機和電動機三部分動力總成組成，它們之間用串聯方式組成SHEV動力單元系統，發動機驅動發電機發電，電能通過控制器輸送到電池或電動機，由電動機通過變速機構驅動汽車。小負荷時由電池驅動電動機驅動車輪，大負荷時由發動機帶動發電機發電驅動電動機。
在串聯式混動汽車工作過程中，發動機有兩種工作模式，經濟模式和功率模式，串聯式的控制策略就是儘量把發動機控制在經濟模式下工作，發動機的經濟模式區域一般在發動機最大負荷的60%-80%。
這種串聯混動模式非常適用於城市公車。從城市公車的行駛特徵來看，城市公車運行的平均車速低，頻繁地起動和停車（包括到站停車），負荷變化頻繁以及高負荷、長時間處於怠速狀態等。對於傳統內燃機公車或並聯式混合動力公車，由於發動機需要直接參與驅動，受到運行工況的影響，發動機大量時間運行于低效區，基本上的平均效率15%-20%。而串聯式混合動力公車，由於發動機與車輛運行機械上完全分離，發動機不受行駛工況影響，直接運行于發動機高效區通過發電機發電給驅動電機提供電能或者給動力電池充電，平均效率可達到30%-36%。
3.21混合動力車的工作模式和能量流動
1.SHEV的工作模式和能量流動
（1）發動機-發電機組單獨供電模式
在正常工作時，發動機-發電機組發出的電能直接驅動電機，電機驅動車輪，實現汽車行駛。如圖1能量流動線路為發動機→發電機→電機→驅動輪。
（2）動力蓄電池組單獨供電模式
在起動、低速行駛時，發動機關閉，蓄電池組單獨驅動電機以驅動汽車行駛。這樣可以實現串聯式混合動力汽車的零排放，以滿足市中心等某些排放要求嚴格的地區的要求。在發動機-發電機組出現故障時，還可以使用蓄電池的剩餘電量將汽車開到最近的維修點。如圖1，此時的能量流動線路為蓄電池→電機→車輪。
（3）發動機-發電機組和蓄電池共同供電
在全負荷加速或重載工況下，當發動機的最大功率不足以滿足汽車的需求時，則由蓄電池組提供所需峰值功率，此時，汽車的負載功率等於發動機-發電機組輸出功率和蓄電池組輸出功率之和。
（4）發動機-發電機組向蓄電池組充電模式
汽車在行駛過程中，當蓄電池組的充電狀態SOC低於預先設定的低限值，則需要發動機向蓄電池組充電，直到蓄電池組SOC超過預先設定的高限值，由蓄電池向電機供電，驅動汽車。如圖1，這時的能量流動線路為發動機→發電機→蓄電池。
（5）再生制動模式
在汽車制動、減速時，可以回收制動或減速過程中所損失的能量，並將其回饋給蓄電池，從而達到提高燃油經濟性的目的。這時，通過控制逆變器使電機作為發電機工作，驅動車輪反過來驅動此“發電機”轉動以產生電能，並給蓄電池充電。如圖1，這時的能量流動線路為驅動車輪→電機→蓄電池。
2.PHEV的工作模式和能量流動
（1）純電動模式
在汽車起步時，動力蓄電池組提供電能來驅動電機，利用電機低速大扭矩的特性使車輛起步；在城市道路上車輛低速運行時，為避免發動機工作在低效率和高排放的工作範圍，高效且動態特性好的電機可以單獨驅動汽車低速運行。如圖2所示，此時的能量流動路線為蓄電池組→電機→車輪。
（2）純發動機模式
車輛在正常經濟工況（中、高速）行駛時，車輛以發動機驅動模式行駛，保持發動機在高效率工況下運轉。如圖2，此時的能量流動路線為發動機→變速器→驅動橋→車輪。
（3）混合驅動模式
在城市中加速行駛或爬坡時，發動機和電機共同工作。發動機工作在高效區，同時電機提供輔助的功率滿足車輛在加速或爬坡時對功率的要求。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發動機→變速器→驅動橋→車輪；（2）蓄電池→電機→變速器→驅動橋→車輪。
（4）發動機驅動+發電模式
當動力蓄電池組的SOC較低時，發動機可以反向驅動電機對蓄電池組充電；汽車正常運行工況下當發動機輸出功率大於車輛需求功率時，發動機一部分可以驅動以發電狀態工作的電機向蓄電池充電。如圖2，此時的能量流動路線為：（1）發動機→變速器→驅動橋→車輪（2）發動機→電機/發電機→蓄電池組。
（5）再生制動模式
車輛滑行、下坡、減速或制動時，車輪通過驅動橋反向拖動電機變為發電機發電，把能量儲存在蓄電池組內，回收部分制動能量。如圖2，此時的能量流動路線為：車輪→驅動橋→電機變為發電機→蓄電池組。
（6）停車充電模式
起步前或停車後，如果蓄電池SOC很低，可以進行停車充電，如圖2，此時的能量流動路線為：發動機→電機/發電機→蓄電池組。
3.PSHEV的工作模式和能量流動
（1）純電動模式
車輛起動時，動力蓄電池組 向電機提供電能，由驅動電機驅動車輛，此時的能量流動路線為：蓄電池組→電機→驅動橋→車輪。
（2）發動機+發電機+充電模式
在正常行駛時，發動機功率通過動力分配裝置分為二條路線，一條是通過動力分配裝置直接傳到驅動橋，另一條是驅動發電機發電，給蓄電池充電。此時的能量流動路線為：（1）發動機→動力分配裝置→驅動橋→車輪；（2）發動機→動力分配裝置→發電機→蓄電池組。
（3）混合驅動模式
在車輛加速或爬坡時，此時發動機通過動力分配裝置到驅動橋，而電機從蓄電池獲得能量，此時系統工作在混合模式。此時的能量流動路線為：（1）發動機→動力分配裝置→驅動橋→車輪；（2）蓄電池組→電機→驅動橋→車輪。
（4）再生制動模式
在滑行、下坡、減速或制動時，利用電機的反拖作用，電機作為發電機發電，向蓄電池充電。此時的能量流動路線為：車輪→驅動橋→電機變為發電機→蓄電池組。
3.3燃料電池汽車動力系統組成及工作原理
燃料電池汽車採用“燃料電池+電動機”來代替傳統車的“心臟"一發動機和燃油系統。車輛在行駛時，燃料電池是主要的動力來源，蓄電池為輔助能量來源。汽車需要的功率主要由燃料電池提供。可以說，車用燃料電池的選取，對於燃料電池汽車的性能至關重要。
燃料電池的種類繁多，通常燃料電池可以依據工作溫度、燃料種類、電解質類型進行分類。燃料電池按照工作溫度來劃分，有低溫、中溫、高溫和超高溫燃料電池。按照電解質來劃分，大致上可分為以下五類：鹼性燃料電池(Alkaline fuel cell，AFC)；磷酸燃料電池(Phosphoric Acid fuel cell，PAFC)；固體氧化物燃料電池(Solid oxide fuel cell，SOFC)；熔融碳酸鹽燃料電池(Molten carbonate fuel cell，MCFC)；質子交換膜燃料電池(Proton exchange membrane fuel cell，PEMFC)。
五種燃料電池的主要特徵比較
目前，燃料電池汽車大多採用質子交換膜燃料電池作為動力源。其單電池由陽極、陰極和質子交換膜組成，陽極為氫燃料發生氧化的場所，陰極為氧化劑還原的場所，兩極都含有加速電極電化學反應的催化劑，質子交換膜作為傳遞H+的介質，只允許H+通過，而H2失去的電子則從導線通過。工作時相當於一直流電源，陽極即電源負極，陰極即電源正極。
其反應過程如下：
在陽極一側輸入易被氧化的燃料(如氫氣)，陰極一側輸入氧化劑(氧氣、空氣)，接通外電路，便有電流流過負載。電池中發生的反應為：
即兩個氫分子在陽極表面變成4個氫離子，並釋放出4個電子。電子由陽極匯出，外氫離子則通過電解液到達陰極與電子及氧結合生成水。燃料電池與蓄電池都有將化學能用電化學方式直接轉換成電能的功能，但燃料電池本質上是一種能量轉換裝置，只在外界有物質(能量)輸入時才有能量輸出。而蓄電池則是一種能源存儲裝置，向外輸出的能量來源於存儲在裝置內部的反應物質，工作時不輸入能量。
燃料電池汽車採用“燃料電池+電動機”來代替傳統車的“心臟"一發動機和燃油系統。車輛在行駛時，燃料電池是主要的動力來源，蓄電池為輔助能量來源。汽車需要的功率主要由燃料電池提供。可以說，車用燃料電池的選取，對於燃料電池汽車的性能至關重要
4電動汽車動力系統的未來
如今，環保節能的電動汽車越來越受到人們的關注，但它的價格也被廣泛熱議。目前，純電動汽車的製造成本大約是普通汽油汽車的1-3倍，其中，動力系統中電池的成本占到電動汽車總成本的近一半，純電動汽車一次性投資高於燃油汽車，但是隨著電動汽車的大批量生產和電池技術的不斷升級，相信純電動汽車價格會不斷降低。
純電動汽車代表著汽車工業未來發展的方向，但是，即使全球各地都有電動汽車陸續上路，如何克服驅動系統和電池容量、效率以及充電方式便利性等問題，都是電動汽車商業化的關鍵。從技術角度看，現有電池汽車存在下列主要問題：
1.續駛行程有限。目前市場上使用的電動汽車一次充電後的典型續駛里程一般為100至300km，相比傳統內燃機汽車而言，電動汽車的較短的續駛里程成為其“致命”的弱點。
2.電池壽命太短。儘管電池品種繁多，各有特點，但其裝備電動汽車後，普遍存在續駛里程短、加速動力差且壽命短等問題。鎳錫電池、鋰離子電池成本高、可回收性差，但其加速動力足、壽命較長。鈉硫電池的比能量較高，能夠提供較長的續駛里程和較大的加速動力，但它要求的工作環境較苛刻，且其活性物質具有強腐化性並易爆炸。金屬空氣電池雖然具有明顯的安全、乾淨、低成本等特點，但目前還只是發展的初期階段。就整體來看，還沒有非常理想的電池。
3.電池尺寸、重量的制約。現有電動汽車所使用的電池，都不能在儲存足夠能量的前提下保持合理的尺寸和重量。例如，現有電動汽車電池的外體積一般要達到550L，把這麼大體積的電池用於家庭轎車上時，就必然要擠佔轎車的行李廂空間甚至乘客空間。同樣，一部重量為2000kg的電動汽車，其電池重量達到了1270kg，這也必然使其總體性能大打折扣。
4.電動車價格昂貴。主要是電池技術複雜，成本太高，另外也由於採用一系列新材料、新技術，致使電動汽車的造價居高不下。
5.間接污染嚴重。電動汽車本身雖無排放污染，但其間接污染也是不能忽視的。
電動汽車是未來汽車發展的一個方向，但任何市場形成的主要因素仍在於消費者。如何讓消費者在方便的時間、地點，很容易地取得車輛所需的動力能源，提升車輛的附加價值，都是電動汽車走近大眾必須加以解決的問題。
除了電池，電機也是電動汽車動力系統發展中不可忽略的因素。早期的電動汽車用驅動電機大多採用直流電機。但隨著微電子、電力電子技術和自動化控制技術的快速發展，以特斯拉為首的電動汽車上多採用交流感應電機作為驅動電機。與直流電機相比，其結構簡單堅固、品質輕、體積小、低成本、效率高、價格低廉。
根據國外資料介紹，近年來，美歐開發的電動客車多採用交流非同步電機，為了降低車重，電機殼體多採用鋁合金材料，電機恒功率範圍較寬，最高轉速可達基速的2-2.5倍。
日本近年來大多採用永磁同步電機，產品功率等級覆蓋3-123KW，電機恒功率範圍很寬，最高轉速可達基速的5倍。
電動汽車用電機驅動系統技術發展趨勢基本可以歸納為永磁化、數位化和集成化。永磁電機具有效率高、比功率較大、功率因數高、可靠性高和便於維護的優點。採用向量控制的變頻調速系統，可使永磁電動機具有寬廣的調速範圍。因此，電機的永磁化成為電機驅動技術的重要發展方向之一。永磁電機是電動汽車尤其是轎車的主流技術，永磁磁阻式比表貼式更適合電動汽車應用。數位化也是未來電機驅動技術發展的必然趨勢。數位化不僅包括驅動控制的數位化，驅動到數控系統介面的數位化，而且還應該包括測量單元數位化。隨著微電子學及電腦技術的發展，高速、高集成度、低成本的微機專用晶片以及數位信號處理等的問世及商品化，使得全數位的控制系統成為可能。用軟體最大程度上地代替硬體，除完成要求的控制功能外，還具有保護、故障監控、自診斷等其他功能。全數位化是電動車控制乃至交流傳動系統的重要發展方向之一。