【正文】 率較大。 （四）燃料電池汽車的 DC/DC功率變換器 ? 1．燃料電池汽車 DC/DC變換器的作用 ? 要使汽車電子設(shè)備正常工作，必須使用一個DC/DC功率變換模塊，將寬范圍變化的直流電壓變換成穩(wěn)定性能良好的直流電壓。在變壓器中變壓之后得到的交流電壓 ，經(jīng)過整流二極管的整流作用，得到 斷續(xù)直流電壓 ，再經(jīng)平滑電路平滑后對輔助電池充電。 ? 共性： 工作效率都很高，一般為 85％ ~95％，并且適于商用。 ? 從拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來分， DC/DC功率變換電路有： ? 升壓型、 ? 降壓型、 ? 升 /降壓型、 ? 正激型、 ? 反激型、 ? 反相型、 ? 全橋式正激型、 ? 半橋式正激型、 ? 推挽式正激型等。 二、 DC/DC功率變換器 ? （一）電動汽車的 DC/DC變換器的主要功用： ? 將寬范圍變化的直流電壓變換成穩(wěn)定性能良好的直流電壓。 ? 功率變換器可分為 ? DC/DC、 DC/ AC、 AC/DC三種類型。 ? 特點(diǎn)： ? 任何天氣條件下，包括雨雪天或者是暴風(fēng)雨，安全的進(jìn)行充電，其不足之處是充電時(shí)不可避免地有感應(yīng)損耗，而且投資成本高。 圖 812 感應(yīng)式充電器的充電原理 ? 充電器將 50~60Hz的市電轉(zhuǎn)換成 80~300Hz的高頻電，然后再感應(yīng)到電動汽車一方。 ? 2．感應(yīng)式充電器 ? 感應(yīng)充電器將電能從充電器感應(yīng)到電動汽車上來給蓄電池充電。 圖 811非車載接觸式充電器的布置方案 ? 把電線的插頭插入電動汽車上相對應(yīng)的插座中，直流電能就輸入蓄電池對其充電。 ? 1．接觸式充電器 ? 采用插頭與插座金屬接觸的方式來導(dǎo)電，優(yōu)點(diǎn)是工藝簡單、技術(shù)成熟和成本低廉。 ? 適合于戶外充電。 ? 適合于戶內(nèi)充電。根據(jù)電池管理系統(tǒng)提供的關(guān)于電池的類型、荷電狀態(tài)、電壓和溫度等信息，非車載充電器選擇一種合適的充電方式為蓄電池充電，以避免蓄電池的過充和過熱。 ? 非車載充電器 沒有質(zhì)量和體積的限制，一般設(shè)計(jì)為 大充電率 。 ? 車載充電器 一般設(shè)計(jì)為 小充電率 ，充電時(shí)間長，一般為 5 ~ 8h，要求其盡可能體積小、質(zhì)量輕（一般小于 5kg）。 ? 根據(jù)充電器是否安裝在車內(nèi)，充電器可分為 ? 車載和非車載 兩種。通常以感應(yīng)式為主要形式，能夠全天候地進(jìn)行充電和快速充電。美國福特汽車公司研制的 Posicharge快速充電器，只用 10~20 min時(shí)間即可完成電動汽車的充電，每次充電可以供電動汽車行駛約 90km。 ? 可供私家汽車在夜間停駛時(shí)進(jìn)行充電，功率3~5kW，充電時(shí)間 5~10h。 ? 2．家庭用小型充電器 ? 家庭用小型充電器一般采用單相交流充電器或單相 /三相交流充電器。要求體積小、質(zhì)量輕、操作簡便、工作可靠、能夠自動控制和有自檢系統(tǒng)等。 ? ? 在電動汽車上根據(jù)發(fā)動機(jī) 發(fā)電機(jī)的發(fā)電情況和動力電池組的情況，選擇不同的充電方法，各種充電方法可以兼用。 dU/dt的值只要得到確定，蓄電池的充電深度就基本確定，并可以判斷終止的條件。 ? 使電流以脈沖的方式輸送給蓄電池，對電池充電，然后讓電池短時(shí)間、大脈沖放電，在整個充電過程中使電池反復(fù)充、放電。 ? 3．快速充電 ? 快速充電過程中遵循的原則是，在可能的情況下，向蓄電池施以盡量大的充電電流，又不使蓄電池的析氣量過大，同時(shí)還要防止蓄電池過充電。到目前為止。 ? 優(yōu)點(diǎn)： ? 可以保證蓄電池徹底充足電，延長蓄電池的使用壽命，減少蓄電池“硫化”故障產(chǎn)生的傾向。 ? 第二階段的充電電流減小一半，即取額定容量的 1/20。但要求采用小電流、長時(shí)間的充電模式，恒流充電一般需要 15h以上。 ? 2．恒流充電 ? 恒流充電是保持蓄電池的充電電流不變的充電方法。 ? 缺點(diǎn)： ? 不能保證蓄電池徹底充足電，如果蓄電池放電深度過深，充電的電流會很大，不僅會危及充電器的安全，而且可能對蓄電池造成損害。 一、蓄電池的充電方法 ? 1．恒壓充電 ? 2．恒流充電 ? 3．快速充電 ? 4．智能充電 ? 5．均衡充電 ? 1．恒壓充電 ? 恒壓充電是是保持蓄電池充電壓一定的充電方法，對每個單體蓄電池均以某一恒定電壓進(jìn)行充電。其主要不足是發(fā)動機(jī)必須在較大的工況范圍運(yùn)行，平均熱效率較低，有害排放較多。 ? （ 3）“功率跟蹤型”控制策略 ? “功率跟蹤型”控制策略是由發(fā)動機(jī)全程跟蹤汽車功率需求，只有在蓄電池的充電狀態(tài)為最大值、并且蓄電池提供的功率能滿足汽車需求時(shí)，發(fā)動機(jī)才停機(jī)或怠速運(yùn)行。 ? 開關(guān)型控制策略的優(yōu)點(diǎn) : ? 是保證發(fā)動機(jī)工作于效率最高點(diǎn)，所以其熱效率高，有害排放少。 圖 87 開關(guān)型控制策略系統(tǒng)控制流程圖 ? 蓄電池的充電狀態(tài)的最小值和最大值分別設(shè)定為 60％和 80％。通過 CAN（ Controller Area Network）總線，混合動力系統(tǒng)中所有控制子系統(tǒng)向多能源動力總成管理系統(tǒng)發(fā)送子系統(tǒng)運(yùn)行信息，并且接受多能源總成管理系統(tǒng)的控制命令，通過多能源動力總成管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)混合動力系統(tǒng)的控制協(xié)調(diào)。 ? 電控單元 ECU和電子油門對發(fā)動機(jī)進(jìn)行控制。在確定了所有負(fù)載的功率需求后，可以 根據(jù)功率分配策略計(jì)算出對燃料電池系統(tǒng)的需求功率，來保證在滿足當(dāng)前動力需求的前提下獲得較好的整車能量效率。 能源管理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ? 根據(jù) 當(dāng)前車速、電池SOC等，以及駕駛員的轉(zhuǎn)矩需求信號， 決定 當(dāng)前汽車的最佳檔位。 ? ② 控制蓄電池的充放電深度，放電深度和頻率會影響到電池的循環(huán)壽命。主要考慮以下因素： ? ① 蓄電池效率是 SOC的函數(shù)，并與內(nèi)阻密切相關(guān)。 ? ④ 確定動力系統(tǒng)的驅(qū)動模式和各模式之間的轉(zhuǎn)換機(jī)制，確定傳動系的速比。 ? ② 確定燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)（開啟或關(guān)閉）從而獲得最大的燃料經(jīng)濟(jì)性。只有三者緊密結(jié)合，才能降低燃料消耗、延長燃料電池和蓄電池的使用壽命。 ? 能源管理策略主要包括 功率分配策略、速比控制和制動能量回饋策略 三個組成部分。 ? 能源管理策略的任務(wù)就是控制汽車動力系統(tǒng)的能量傳輸和轉(zhuǎn)換過程，從而達(dá)到期望的系統(tǒng)響應(yīng)。 三、燃料電池汽車和混合動力汽車的 能源管理系統(tǒng) ? 1．燃料電池汽車的能源管理系統(tǒng) ? 能源一般有三個：燃料的化學(xué)能、儲能裝置儲存的能量和回收的汽車動能。 圖 83柏林大學(xué)設(shè)計(jì)的電池管理系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu) ? 在電動汽車上實(shí)現(xiàn)能源管理的難點(diǎn)，在于如何根據(jù)所采集的每塊電池的電壓、溫度和充放電電流的歷史數(shù)據(jù)，來建立一個確定每塊電池還剩余多少能量的較精確的數(shù)學(xué)模型。 ? （ 2）德國柏林大學(xué)研制的電池管理系統(tǒng) ? 主要功能包括： ? 防止電池過充過放、電池模塊加平衡器實(shí)現(xiàn)均衡充電、基于模糊專家系統(tǒng)的剩余電量估計(jì)、電池組熱管理、用神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)辨識電池老化信息、電池故障診斷，并且能及時(shí)調(diào)整模糊專家系統(tǒng)的參數(shù)、數(shù)據(jù)記錄