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FCV動力係統設計與功率分配分析

2026-04-11 20:54:524131

在整個FCV動力係統的設計開發中，係統的動力源一般采用動力蓄電池和FC雙電源組合、若動力源過度依賴FC係統，則整車成本高，性能會受限，不利於大量利用，但通過合理布置DC/DC轉換器的位置可以實現FC功率利用的最優化。

(a)FC係統為主要電源 (b)FC係統與DC/DC變換器為主要電源 圖中(a)、(b)的區別在於電源變換器的放置位置不同。假設FC係統FCS的功率為l，動力蓄電池Battery的功率為其1/n(n為自然數)，DC/DC或雙向BDC電源變換器的效率為x。通過功率分析的途徑分析得出DC/DC配置在小功率電源側的動力係統結構具有較高的電源效率。假設圖l中FC係統的功率為Pa(t)，蓄電池的功率為Pb(t)。動力係統輸出驅動功率時，上圖(a)、(b)的電源功率總和(負載輸入)分別為：

不同布置形式下係統的效率與效率差值比較 一般情況下，DC/DC變換器的效率大約在90％-98％，則效率差值大於0，說明圖(a)(DC／DC配置在小功率電源側的動力係統結構)的電源變換效率比圖(b)高，結構中兩種電源功率分配差別的增大也更明顯。且隨著DC/DC效率值的下降，兩者的效率差值也將增加。盡管通過優化配置DC/DC提高了係統效率，但整個係統仍然是以FC係(xi)統(tong)功(gong)率(lv)為(wei)主(zhu)，致(zhi)使(shi)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)的(de)總(zong)成(cheng)本(ben)提(ti)高(gao)。同(tong)時(shi)，蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)容(rong)量(liang)和(he)功(gong)率(lv)雖(sui)小(xiao)，但(dan)車(che)輛(liang)對(dui)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)放(fang)電(dian)倍(bei)率(lv)要(yao)求(qiu)反(fan)而(er)增(zeng)大(da)，在(zai)回(hui)收(shou)回(hui)饋(kui)能(neng)量(liang)時(shi)容(rong)易(yi)造(zao)成(cheng)蓄(xu)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)過(guo)大(da)，造(zao)成(cheng)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)損(sun)耗(hao)，減(jian)少(shao)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。總(zong)之(zhi)，以(yi)FC和DC/DC作為主要電源係統，從結構、成本分析，不利於FCV動力係統成本的降低、延長使用壽命和提高運行效率。因此在係統的設計中，應考慮增大蓄電池的功率，降低FC的功率。將FC作為電動車的增程模塊，這樣就充分利用了蓄電池功率密度高，FC能量密度高的特點，即將FCV設計成插電式FC汽車，這樣既改善了汽車的動力性，同時利用FC的增程模式可以大幅度提高電動車的續駛裏程。