相较于传统燃油车或纯电动汽车动力系统，燃料电池发动机系统结构较为复杂。燃料电池发动机系统主要由燃料电池发动机、电压变换器、车载氢系统等构成，其中燃料电池发动机主要部件包括电堆、发动机控制器、氢气供给系统、空气供给系统等。 与锂电池作为储能装置不同，氢燃料电池是一种非燃烧过程的能量转换装置。燃料电池电堆是发动机系统的核心部件，是阳极的氢气和阴极的氧气（空气）发生电化学反应及产生电能的场所，对燃料电池发动机的关键性能和成本具有较大的影响。因此，电堆被称之为燃料电池发动机系统的心脏，是燃料电池发动机的动力来源。 除电堆以外，燃料电池发动机还需要一系列辅助系统才能实现其功能。其中控制系统通过高精度调节反应气体的压力及流量等使得电堆中的反应始终维持在输出功率、温度、湿度均合适的水平，保证发动机稳定可靠工作；氢气和空气供给系统是为电堆提供合适压力、温度、湿度、流量的氢气与空气；水热管理系统用于保持燃料电池内部水平衡和热平衡。此外，燃料电池发动机系统配备由车载高压储氢瓶和配套阀件组成的车载氢系统用于储存燃料，以及用于实现燃料电池与整车高压之间解耦的 DC/DC 变换器。