燃料电池轿车动力系统结构设计

卢 冶，干 频，刘 奋

(上海汽车集团股份有限公司新能源汽车事业部，上海204801)

燃料电池汽车可以做到整车功率密度接近传统汽车并且效率高，清洁无污染。然而，目前国内外燃料电池系统的应用成本、可靠性和使用寿命仍处开发优化期。设计燃料电池轿车动力系统结构，动力源如过度依赖燃料电池系统，则整车成本高、性能会受限，不利于大量应用。

动力源采用动力蓄电池和燃料电池双电源组合、以动力蓄电池为主，降低燃料电池系统的功率，将大幅降低燃料电池轿车动力系统开发成本，并且整车使用寿命和可靠性提高;增加动力系统Plug-in外电网充电能力、利用充电的能量增加续驶里程会进一步提高燃料电池轿车的性能。

1 燃料电池轿车动力系统结构

1.1 燃料电池轿车动力系统结构的双电源系统功率分配

目前，燃料电池轿车动力系统的电源一般由燃料电池和动力蓄电池两种电源构成，以燃料电池系统为主要功率电源，其简化结构如图1。

图1 动力系统结构Fig.1 The powertrain structure

图1(a)、(b)的区别在于电源变换器的放置位置不同。假设燃料电池系统FCS的功率为1，动力蓄电池Battery的功率为其1/n(n为自然数)，DC/DC或双向BDC电源变换器的效率为x。

经研究发现:①图1(a)比图1(b)的电源系统效率高;②由于以燃料电池系统的功率为主，致使动力系统总成本提高;③蓄电池的容量和功率虽小，但车辆对蓄电池的充放电倍率要求反而相对变大。

1.1.1 DC/DC配置在小功率电源侧的动力系统结构具有较高的电源效率