第7章燃料電池電動汽車新能源汽車技術(shù)

1、第第7章章 燃料燃料電電池池電動電動汽汽車車主主講講：鄭鄭竹安竹安YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)27 7. .1 1 概述概述7 7. .2 2 燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu)燃料電池電動汽車的基本結(jié)構(gòu) 7 7. .3 3 燃料電池電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計燃料電池電動汽車傳動系統(tǒng)參數(shù)設(shè)計YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)3 7.1.1 7.1.1 燃料電池電動汽車的類型燃料電池電動汽車的類型 FCEVFCEV按主要燃料種類可分為按

2、主要燃料種類可分為（1 1）以純氫氣為燃料的）以純氫氣為燃料的FCEVFCEV；（2 2）經(jīng)過重整后產(chǎn)生的氫氣為燃料的）經(jīng)過重整后產(chǎn)生的氫氣為燃料的FCEVFCEV。FCEVFCEV按按“多電源多電源”的配置不同，可分為的配置不同，可分為（1 1）純?nèi)剂想姵仳?qū)動（）純?nèi)剂想姵仳?qū)動（PFCPFC）的）的FCEVFCEV；（2 2）燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（）燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（FC+BFC+B）的）的FCEVFCEV；（3 3）燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（）燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+CFC+C）的）的FCEVFCEV；（4 4）燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動（）燃料

3、電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+B+CFC+B+C）的的FCEVFCEV。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)41 1純?nèi)剂想姵仳?qū)動的純?nèi)剂想姵仳?qū)動的FCEVFCEV純?nèi)剂想姵仉妱悠囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽純?nèi)剂想姵仉妱悠囍挥腥剂想姵匾粋€動力源，汽車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。車的所有功率負(fù)荷都由燃料電池承擔(dān)。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)5優(yōu)點：優(yōu)點：（1 1）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)系統(tǒng)控制和整體布置；）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)系統(tǒng)控制和整體布置；（2 2）系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕

4、量化；）系統(tǒng)部件少，有利于整車的輕量化；（3 3）較少的部件使得整體的能量傳遞效率高，從而提高整）較少的部件使得整體的能量傳遞效率高，從而提高整車的燃料經(jīng)濟性。車的燃料經(jīng)濟性。缺點：缺點：（1 1）燃料電池功率大、成本高；）燃料電池功率大、成本高；（2 2）對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性提出了很高的要）對燃料電池系統(tǒng)的動態(tài)性能和可靠性提出了很高的要求；求；（3 3）不能進(jìn)行制動能量回收。）不能進(jìn)行制動能量回收。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)6 2 2燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（燃料電池與輔助蓄電池聯(lián)合驅(qū)動（FC+BFC+B）的）的FCEVFC

5、EV該結(jié)構(gòu)為一典型的串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)該結(jié)構(gòu)為一典型的串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動電動機提供能量，驅(qū)動電中，燃料電池和蓄電池一起為驅(qū)動電動機提供能量，驅(qū)動電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車前進(jìn)；動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車前進(jìn)；在汽車制動時，驅(qū)動電動機變成發(fā)電動機，蓄電池將儲存回在汽車制動時，驅(qū)動電動機變成發(fā)電動機，蓄電池將儲存回饋的能量。饋的能量。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)7優(yōu)點：優(yōu)點： （1 1）由于增加了比功率價格相對低廉得多的蓄電池組，系）由于增加

6、了比功率價格相對低廉得多的蓄電池組，系統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式有很大的統(tǒng)對燃料電池的功率要求較純?nèi)剂想姵亟Y(jié)構(gòu)形式有很大的降低，從而大大地降低了整車成本；降低，從而大大地降低了整車成本； （2 2）燃料電池可以在比較好的設(shè)定的工作條件下工作，工）燃料電池可以在比較好的設(shè)定的工作條件下工作，工作時燃料電池的效率較高；作時燃料電池的效率較高； （3 3）系統(tǒng)對燃料電池的動態(tài)響應(yīng)性能要求較低；）系統(tǒng)對燃料電池的動態(tài)響應(yīng)性能要求較低； （4 4）汽車的冷啟動性能較好；）汽車的冷啟動性能較好； （5 5）制動能量回饋的采用可以回收汽車制動時的部分動能，）制動能量回饋的采用可以回收汽車制動

7、時的部分動能，該措施可能會增加整車的能量效率。該措施可能會增加整車的能量效率。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)8缺點：缺點：（1 1）蓄電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動力性和）蓄電池的使用使得整車的質(zhì)量增加，動力性和經(jīng)濟型受到影響，這一點在能量復(fù)合型混合動力經(jīng)濟型受到影響，這一點在能量復(fù)合型混合動力汽車上表現(xiàn)更為明顯；汽車上表現(xiàn)更為明顯；（2 2）蓄電池充放電過程會有能量損耗；）蓄電池充放電過程會有能量損耗；（3 3）系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng)控制和整體布置難度增加。）系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng)控制和整體布置難度增加。 YANCHENG INSTITUTE OF

8、 TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)9 3 3燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（燃料電池與超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+CFC+C）的）的FCEVFCEV 這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池這種結(jié)構(gòu)形式與燃料電池+ +蓄電池結(jié)構(gòu)相似，只是蓄電池結(jié)構(gòu)相似，只是把蓄電池?fù)Q成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充把蓄電池?fù)Q成超級電容。相對于蓄電池，超級電容充放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在放電效率高，能量損失小，比蓄電池功率密度大，在回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長，但回收制動能量方面比蓄電池有優(yōu)勢，循環(huán)壽命長，但是超級電容的能量密度較小。隨著超級電容技術(shù)的不是超級電容的能量密度較小。隨著超級電容技術(shù)的

9、不斷進(jìn)步，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的重要研究方向。斷進(jìn)步，這種結(jié)構(gòu)將成為一種新的重要研究方向。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)104 4燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動燃料電池與輔助蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動（FC+B+CFC+B+C）的）的FCEVFCEV燃料電池與蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的電動汽車燃料電池與蓄電池和超級電容聯(lián)合驅(qū)動的電動汽車的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力的動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也為串聯(lián)式混合動力結(jié)構(gòu)。在該動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級電容一起為驅(qū)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，燃料電池、蓄電池和超級電容一起為驅(qū)動電動機提供能量，驅(qū)動

10、電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能動電動機提供能量，驅(qū)動電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車前進(jìn)；在汽車制動時，驅(qū)傳給傳動系，從而驅(qū)動汽車前進(jìn)；在汽車制動時，驅(qū)動電動機變成發(fā)電動機，蓄電池和超級電容將儲存回動電動機變成發(fā)電動機，蓄電池和超級電容將儲存回饋的能量。饋的能量。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)11YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)12這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點相比燃料電池這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點相比燃料電池+ +蓄電池的結(jié)構(gòu)形式蓄電池的結(jié)構(gòu)形式的優(yōu)點更加明顯，尤其是在部件效率，動態(tài)特性，制的優(yōu)點更加明顯，尤其是在部

11、件效率，動態(tài)特性，制動能量回饋等方面。而其缺點也一樣更加明顯：動能量回饋等方面。而其缺點也一樣更加明顯：（1 1）增加了超級電容，整個系統(tǒng)的質(zhì)量將可能增）增加了超級電容，整個系統(tǒng)的質(zhì)量將可能增加；加；（2 2）系統(tǒng)更加復(fù)雜化，系統(tǒng)控制和整體布置的難）系統(tǒng)更加復(fù)雜化，系統(tǒng)控制和整體布置的難度也隨之增大。度也隨之增大?？偟膩碚f，如果能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行很好的匹配和優(yōu)化，總的來說，如果能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行很好的匹配和優(yōu)化，這種結(jié)構(gòu)帶來的汽車的良好的性能具有很大的吸引力這種結(jié)構(gòu)帶來的汽車的良好的性能具有很大的吸引力。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)13在三種混合驅(qū)動中

12、，在三種混合驅(qū)動中，F(xiàn)C+B+CFC+B+C組合被認(rèn)為能夠最大限度滿足整組合被認(rèn)為能夠最大限度滿足整車的起動、加速、制動的動力和效率需求，但成本最高，結(jié)車的起動、加速、制動的動力和效率需求，但成本最高，結(jié)構(gòu)和控制也最為復(fù)雜。目前燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的一構(gòu)和控制也最為復(fù)雜。目前燃料電池電動汽車動力系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)是般結(jié)構(gòu)是FC+BFC+B組合。這是因為它具有以下特點：組合。這是因為它具有以下特點：（1 1）燃料電池單獨或與動力電池共同提供持續(xù)功率，而且）燃料電池單獨或與動力電池共同提供持續(xù)功率，而且在車輛起動、爬坡和加速等峰值功率需求時，動力電池提供在車輛起動、爬坡和加速等峰值功率需求時，動力

13、電池提供峰值功率；峰值功率；（2 2）在車輛起步的時候和功率需求量不大的時候，蓄電池）在車輛起步的時候和功率需求量不大的時候，蓄電池可以單獨輸出能量；可以單獨輸出能量；（3 3）蓄電池技術(shù)比較成熟，可以在一定程度上彌補燃料電）蓄電池技術(shù)比較成熟，可以在一定程度上彌補燃料電池技術(shù)上的不足。池技術(shù)上的不足。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)141 1. .燃料電池汽車的優(yōu)點：燃料電池汽車的優(yōu)點：（1 1）效率高：可以達(dá)到）效率高：可以達(dá)到30%30%以上；以上；（2 2）續(xù)駛里程長：其長途行駛能力及動力性已經(jīng)接近于傳）續(xù)駛里程長：其長途行駛能力及動力性

14、已經(jīng)接近于傳統(tǒng)汽車；統(tǒng)汽車；（3 3）綠色環(huán)保：生成物只有水，屬于零排放；）綠色環(huán)保：生成物只有水，屬于零排放；（4 4）過載能力強：短時過載能力可達(dá)額定功率的）過載能力強：短時過載能力可達(dá)額定功率的200200或更或更大；大；（5 5）低噪音：運行過程中噪音和振動都較?。唬┑驮胍簦哼\行過程中噪音和振動都較?。唬? 6）設(shè)計方便靈活：改變傳統(tǒng)的汽車設(shè)計概念，可以在空）設(shè)計方便靈活：改變傳統(tǒng)的汽車設(shè)計概念，可以在空間和重量等問題上進(jìn)行靈活的配置。間和重量等問題上進(jìn)行靈活的配置。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)152 2. .燃料電池電動汽車的主要缺

15、點燃料電池電動汽車的主要缺點（1 1）燃料電池汽車的制造成本和使用成本過高）燃料電池汽車的制造成本和使用成本過高, ,燃燃料電池發(fā)動機的制造成本居高不下，使用成本過高，料電池發(fā)動機的制造成本居高不下，使用成本過高，燃料電池汽車還有相當(dāng)?shù)木嚯x。燃料電池汽車還有相當(dāng)?shù)木嚯x。（2 2）輔助設(shè)備復(fù)雜，且質(zhì)量和體積較大）輔助設(shè)備復(fù)雜，且質(zhì)量和體積較大（3 3）起動時間長，系統(tǒng)抗振能力有待進(jìn)一步提高。）起動時間長，系統(tǒng)抗振能力有待進(jìn)一步提高。采用氫氣為燃料的采用氫氣為燃料的FCEVFCEV起動時間一般需要起動時間一般需要3 3分多鐘，分多鐘，而采用甲醇或者汽油重整技術(shù)的而采用甲醇或者汽油重整技術(shù)的FCEV

16、FCEV則長達(dá)則長達(dá)1010多分多分鐘，比起內(nèi)燃機汽車起動的時間長得多，影響其機動鐘，比起內(nèi)燃機汽車起動的時間長得多，影響其機動性能性能。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)16（1 1）燃料電池的比能量不低于）燃料電池的比能量不低于150150200Wh /kg, 200Wh /kg, 比功率不低于比功率不低于300300400 W/kg400 W/kg。（2 2）可以在）可以在- 20 - 20 的條件下起動和工作的條件下起動和工作, , 有可靠的安全性和密封性有可靠的安全性和密封性, , 不會發(fā)生燃料氣體的結(jié)冰和燃料氣體的泄漏。不會發(fā)生燃料氣體的

17、結(jié)冰和燃料氣體的泄漏。（3 3）各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強度和）各種結(jié)構(gòu)件有足夠的強度和可靠性。可靠性。 （4 4）FCEVFCEV除排放達(dá)到零污染的要求外除排放達(dá)到零污染的要求外, , 動力性能要求基本達(dá)到或接近動力性能要求基本達(dá)到或接近內(nèi)燃機汽車的動力性能的水平內(nèi)燃機汽車的動力性能的水平, , 性能穩(wěn)定可靠。性能穩(wěn)定可靠。（5 5）各種輔助技術(shù)裝備的外形尺寸和輔助技術(shù)裝備的質(zhì)量應(yīng)盡可能地）各種輔助技術(shù)裝備的外形尺寸和輔助技術(shù)裝備的質(zhì)量應(yīng)盡可能地減小減小, , 以符合以符合FCEVFCEV的裝車要求。的裝車要求。（6 6）燃料充添方便、迅速）燃料充添方便、迅速, , 燃料電池能夠方便地進(jìn)行電極和催

18、化劑的燃料電池能夠方便地進(jìn)行電極和催化劑的更換和修理。更換和修理。（7 7）所配置的輔助電源）所配置的輔助電源, , 應(yīng)能滿足提供起動電能和儲存制動反饋電能應(yīng)能滿足提供起動電能和儲存制動反饋電能的要求的要求。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)17 1 1燃料電池系統(tǒng)燃料電池系統(tǒng) 2 2車載儲氫系統(tǒng)車載儲氫系統(tǒng) 3 3車載蓄電系統(tǒng)車載蓄電系統(tǒng) 4 4電動機及其控制技術(shù)電動機及其控制技術(shù) 5 5整車布置整車布置 6 6整車熱管理整車熱管理 7 7整車與動力系統(tǒng)的參數(shù)選擇與優(yōu)化設(shè)計整車與動力系統(tǒng)的參數(shù)選擇與優(yōu)化設(shè)計 8 8多能源動力系統(tǒng)的能量管理策略多能源

19、動力系統(tǒng)的能量管理策略YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)18YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)19目前燃料電池電動汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃目前燃料電池電動汽車絕大多數(shù)采用的是混合式燃料電池驅(qū)動系統(tǒng)，有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種。料電池驅(qū)動系統(tǒng)，有并聯(lián)式和串聯(lián)式兩種。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)20在在FCEVFCEV所采用的燃料電池發(fā)動機中，為保證所采用的燃料電池發(fā)動機中，為保證PEMFCPEMFC組的正常工作，除以組的正常工作，除以PEMFCPEMFC組為核

20、心外，還裝有氫組為核心外，還裝有氫氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、反應(yīng)氣供給系統(tǒng)、氧氣供給系統(tǒng)、氣體加濕系統(tǒng)、反應(yīng)生成物的處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。生成物的處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。只有這些輔助系統(tǒng)匹配恰當(dāng)和正常運轉(zhuǎn)，才能保證只有這些輔助系統(tǒng)匹配恰當(dāng)和正常運轉(zhuǎn)，才能保證燃料電池發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。燃料電池發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)211.1.以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)圖圖7.57.5是以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，圖是以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)，圖7.67.6是以

21、氫氣為燃料的是以氫氣為燃料的FCEVFCEV的總布置基本結(jié)構(gòu)模型。的總布置基本結(jié)構(gòu)模型。（1 1）氫氣供應(yīng)、管理和回收）氫氣供應(yīng)、管理和回收系統(tǒng)。系統(tǒng)。（2 2）氧氣供應(yīng)和）氧氣供應(yīng)和管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)。（3 3）水循環(huán)）水循環(huán)系統(tǒng)。系統(tǒng)。 （4 4）電力）電力管理系統(tǒng)。管理系統(tǒng)。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)22氫氣儲存罐氫氣壓力調(diào)節(jié)儀表熱交換器 氫氣循環(huán)泵冷凝器及氣水分離器水箱水泵空氣壓縮機加濕器及去離子過濾裝置 燃料電池組電源開關(guān) 變換器 逆變器驅(qū)動電動機YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)23驅(qū)動

22、輪驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動電動機逆變器輔助電源裝置燃料電池發(fā)動機空氣壓縮機8 氫氣儲存罐 氫氣供應(yīng)系統(tǒng)輔助裝置中央控制器 11變換器YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)24在在FCEVFCEV上燃料電池發(fā)動機是主要電源，另外還配備有輔助動力源。根據(jù)上燃料電池發(fā)動機是主要電源，另外還配備有輔助動力源。根據(jù)FCEVFCEV的設(shè)計方案不同，其所采用的輔助動力源也有所不同，的設(shè)計方案不同，其所采用的輔助動力源也有所不同， 可以用蓄電可以用蓄電池組、飛輪儲能器或超大容量電容器等共同組成雙電源系統(tǒng)。在具有雙電池組、飛輪儲能器或超大容量電容器等共同組成雙電源系統(tǒng)。在具有雙電源系

23、統(tǒng)的源系統(tǒng)的FCEVFCEV上，驅(qū)動電動機的電源可以出現(xiàn)以下驅(qū)動模式。上，驅(qū)動電動機的電源可以出現(xiàn)以下驅(qū)動模式。 （1 1）在）在FCEVFCEV起動時，由輔助動力源提供電能帶動燃料電池發(fā)動機起動，起動時，由輔助動力源提供電能帶動燃料電池發(fā)動機起動，或帶動車輛起步或帶動車輛起步。（2 2）車輛行駛時，由燃料電池發(fā)動機提供驅(qū)動所需全部電能，剩余的）車輛行駛時，由燃料電池發(fā)動機提供驅(qū)動所需全部電能，剩余的電能儲存到輔助動力源裝置中。電能儲存到輔助動力源裝置中。（3 3）在加速和爬坡時，若燃料電池發(fā)動機提供的電能還不足以滿足）在加速和爬坡時，若燃料電池發(fā)動機提供的電能還不足以滿足FCEVFCEV驅(qū)動

24、功率要求，則由輔助動力源提供額外的驅(qū)動功率要求，則由輔助動力源提供額外的電能。電能。（4 4）貯存制動時反饋的電能，以及向車輛的各種電子、電器設(shè)備提供）貯存制動時反饋的電能，以及向車輛的各種電子、電器設(shè)備提供所需要的電能所需要的電能。YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)251 1裝置裝置DC/DCDC/DC的必要性的必要性 FCEVFCEV采用的電源有各自的特性，燃料電池只提供直流電，電采用的電源有各自的特性，燃料電池只提供直流電，電壓和電流隨輸出電流的變化而變化。燃料電池不可能接受外壓和電流隨輸出電流的變化而變化。燃料電池不可能接受外電源的充電，電流

25、的方向只是單向流動。電源的充電，電流的方向只是單向流動。FCEVFCEV采用的輔助電源（蓄電池和超級電容器）在充電和放電采用的輔助電源（蓄電池和超級電容器）在充電和放電時，也是以直流電的形式流動，但電流的方向是可逆性流動。時，也是以直流電的形式流動，但電流的方向是可逆性流動。FCEVFCEV上的各種電源的電壓和電流受工況變化的影響呈不穩(wěn)定上的各種電源的電壓和電流受工況變化的影響呈不穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)262 2DC/DCDC/DC變換器的基本功能變換器的基本功能 （1 1）當(dāng)輸入直流電壓在一定范圍內(nèi)變化時，能輸出負(fù)載要

26、）當(dāng)輸入直流電壓在一定范圍內(nèi)變化時，能輸出負(fù)載要求的變化范圍的直流電壓，例如，輸入電壓最低時也能達(dá)到求的變化范圍的直流電壓，例如，輸入電壓最低時也能達(dá)到最高輸出電壓，輸入電壓最高時也能達(dá)到最低輸出電壓等。最高輸出電壓，輸入電壓最高時也能達(dá)到最低輸出電壓等。（2 2）輸出負(fù)載要求的直流電流（范圍）：能夠輸出足夠的）輸出負(fù)載要求的直流電流（范圍）：能夠輸出足夠的直流負(fù)載電流，并且能夠允許在足夠?qū)挼呢?fù)載變化范圍的情直流負(fù)載電流，并且能夠允許在足夠?qū)挼呢?fù)載變化范圍的情況下（例如，從空載到滿載，即電流從零到最大況下（例如，從空載到滿載，即電流從零到最大) )，設(shè)備能正，設(shè)備能正常運行（例如，電壓穩(wěn)定、不

27、損壞器件）。常運行（例如，電壓穩(wěn)定、不損壞器件）。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)273 3FCEVFCEV車載車載DC/DCDC/DC的功能的功能（1 1）調(diào)節(jié)燃料電池的輸出電壓。由于燃料電池的輸出特性）調(diào)節(jié)燃料電池的輸出電壓。由于燃料電池的輸出特性較軟，難以滿足驅(qū)動電動機控制器的需求，所以借助較軟，難以滿足驅(qū)動電動機控制器的需求，所以借助DC/DCDC/DC變變換器對燃料電池的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。換器對燃料電池的輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。（2 2）調(diào)節(jié)整車能量分配。燃料電池轎車是一種混合動力轎）調(diào)節(jié)整車能量分配。燃料電池轎車是一種混合動力轎車，具有燃料

28、電池和動力蓄電池兩種能源，控制燃料電池的車，具有燃料電池和動力蓄電池兩種能源，控制燃料電池的輸出能量就可以控制整車能量的分配。輸出能量就可以控制整車能量的分配。（3 3）穩(wěn)定整車直流母線電壓。燃料電池的輸出電壓經(jīng)過）穩(wěn)定整車直流母線電壓。燃料電池的輸出電壓經(jīng)過DC/DCDC/DC變換器后能穩(wěn)定整車直流母線電壓。變換器后能穩(wěn)定整車直流母線電壓。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)284 4FCEVFCEV車載車載DC/DCDC/DC的要求的要求 （1 1）變換器是能量傳遞部件，因此需要轉(zhuǎn)換效率高，以便）變換器是能量傳遞部件，因此需要轉(zhuǎn)換效率高，以便提高

29、能源的利用率；提高能源的利用率；（2 2）為了降低對燃料電池的輸出電壓要求，變換器應(yīng)具有）為了降低對燃料電池的輸出電壓要求，變換器應(yīng)具有升壓功能；升壓功能；（3 3）由于燃料電池輸出的不穩(wěn)定，需要變換器閉環(huán)運行進(jìn)）由于燃料電池輸出的不穩(wěn)定，需要變換器閉環(huán)運行進(jìn)行穩(wěn)壓，為了給驅(qū)動器穩(wěn)定的輸入，需要變換器有較好的動行穩(wěn)壓，為了給驅(qū)動器穩(wěn)定的輸入，需要變換器有較好的動態(tài)調(diào)節(jié)能力；態(tài)調(diào)節(jié)能力；（4 4）體積小，重量輕。）體積小，重量輕。 YANCHENG INSTITUTE OF TECHNOLOGY新能源汽車技術(shù)29燃料電池電動汽車用的驅(qū)動電動機主要有直流電動機、交流燃料電池電動汽車用的驅(qū)動電動機主要有直流電動機、交流電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機等。電動機、永磁電動機和開關(guān)磁阻電動機等。（1 1）直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)采用換向器和電刷，保證了勵磁）直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)采用換向器和電刷，保證了勵磁磁動勢與電樞磁動勢的嚴(yán)格正交，易于控制。但直流電動機磁動勢與電樞磁動勢的嚴(yán)格正交，易于控制。但直流電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其高速性能和可靠性受換向器和電刷的影響較大。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其高速性能和可靠性受換向器和電刷的影響較大。（2 2）交流電動機堅固耐用、結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、免維護、）交流電動機堅固耐用、結(jié)構(gòu)簡單、技術(shù)成熟、免維護、成本低，尤其適合惡劣的工作