单独的燃料电池堆是不能发电并用于汽车的，它必须和燃料供给与循环系统、氧化剂供给系统、水/热管理系统和一个能使上述各系统协调工作的控制系统组成燃料电池发电系统，简称燃料电池系统。
燃料电池发动机的运作一般采用计算机进行控制，根据燃料电池汽车的运行工况，通过CAN总线系统进行信息传递和反馈，并经过计算机的处理，以保证燃料电池正常运行。
在PEMFC发电系统中燃料电池控制器根据外需的电功率控制燃料电池组的燃料调节、电池的温度调节（冷却）、湿度调节从而控制发电功率，燃料电池发电后经单向DC/DC输出。
FCEV的电力系统和驱动系统。FCEV是以燃料电池为主要电源和以电动机驱动为唯一的驱动模式的电动车辆，目前，因受到燃料电池起动较慢和燃料电池不能用充电来储存电能的限制，在FCEV上还需要增加辅助电源来加速FCEV的起动所需要的电能和储存车辆制动反馈的能量。FCEV上的关键装备为DC/DC转换器、驱动电动机、传动系统及蓄电池等。
1.以氢气为燃料的燃料电池发动机系统
以氢气为燃料的燃料电池发动机系统包括：氢气供应、管理和回收系统，氧气供应和管理系统，水循环系统，电力管理系统。
2.以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统
在以甲醇为燃料的燃料电池发动机系统中，用甲醇供应系统代替了上述的氢气供应系统，包括甲醇储存装置、甲醇供应系统的泵、管道、阀门、加热器及控制装置等。
1）甲醇储存装置
甲醇可以用普通容器储存，不需要加压或冷藏，可以部分利用内燃机汽车的供应系统，有利于降低FCEV的使用费用。
2）燃烧器、加热器和蒸发器
甲醇进入改质器之前，要用加热器加热甲醇和纯水的混合物，使甲醇和纯水的混合物一起受高温（621℃）热量的作用，蒸发成甲醇和纯水的混合气，然后进入改质器。
3）改质器
改质器是将甲醇用改质技术转化为氢气的关键设备。不同的碳氢化合物采用不同的改质技术，在改质过程中的温度、压力会有所不同，例如：甲醇用水蒸气改质法的温度为621℃，用部分氧化改质法的温度为985℃，用废气改质法的第一阶段温度为985℃，第二阶段温度为250℃。FCEV用甲醇经过改质产生的氢气做燃料时，就需要对各种改质方法进行分析，选择最佳改质技术和最适合FCEV配套的改质器。
4）氢气净化器
改质器所产生的H2因为含有少量的CO，因此必须对H2进行净化处理。净化器中用催化剂来控制，使H2中所含的CO被氧化成CO2后排出，最终进入PEMFC的H2中的CO的含量不超过规定的1.0×10-6。甲醇经过改质后所获得的氢气作为燃料时，燃料电池的效率为40%～42%。
以甲醇为燃料的燃料电池系统中的氧气供应和管理系统，反应生成的水和热量的处理系统和电力管理系统与以氢为燃料的燃料电池系统基本相同。
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