动力电池系统

本书研究的燃料电池汽车结构中，动力电池系统主要包括用作辅助动力源的电池系统和用于电压匹配的DC/DC系统。

动力电池系统无论作为纯电动车的主要动力源还是混合电动车的辅助动力源，都发挥着极其重要的作用。动力电池作为纯电动车的能量源，相当于燃油汽车的汽油或柴油，其主要任务是向电动机输送电能；而在混合电动车，尤其是燃料电池电动车中，由于燃料电池自身的缺陷，如其输出特性软、输出响应慢等，动力电池系统要提供燃料电池车起动时所需的电能，这里包括空气压缩机、增湿器、控制器等部件的供电，在燃料电池开始发电之前这些部件必须先起动运行。同时，当汽车加速或爬坡时，需要短时间的峰值功率，此时，动力电池系统可以辅助燃料电池提供这一能量。另外，在汽车制动时，动力电池可以用来吸收制动回馈的能量，这样，动力电池系统使燃料电池电动车在动力性和经济性上都得到提高。

在本书所述的动力电池模型中，动力电池作为燃料电池车的辅助动力源，需要一套合理的动力电池管理系统（Battery Management System，BMS），这样燃料电池车才能更高效、合理地利用动力电池这个辅助动力源。这个管理系统一般以SOC（State of Charge，荷电状态）的在线估计为核心，对电池的电流、电压、温度、最大充电及放电功率进行计算，并具有热管理、均衡管理、防止电池过充和过放、漏电保护及故障诊断等功能。总之，动力电池系统在能源短缺、混合电动车日趋走俏的今天发挥着至关重要的作用。

DC/DC系统是整个动力系统能量流动的重要环节，DC/DC变换器是动力电池与其他动力设备（燃料电池和电机）之间进行能量交换的一个周期性通断的开关控制装置，具有电压调节功能。一方面，燃料电池输出电压范围大于动力电池工作电压范围，而且燃料电池输出特性偏软，动力电池偏硬，故二者直接连接不匹配。因此，需要通过DC/DC系统将燃料电池输出电压经过降压变换与动力电池连接。另一方面，当电机处于再生制动状态时，再生制动能量通过DC/DC系统给动力电池充电，以实现电机再生制动产生的电压与动力电池充电电压匹配。

下面首先详细介绍动力电池系统。