基于耦合電感方法的氫燃料電池系統升壓轉換器

基于耦合電感方法的氫燃料電池系統升壓轉換器

氫燃料電池汽車能夠實現高效率和零排放，并具有續駛里程長等優點，因而其將成為未來汽車發展的主要方向之一。2009年在日本本田株式會社（HONDA）推出的氫燃料電池汽車中，由于氫燃料電池反應堆的尺寸過大，因而將其安裝在底盤底部中間位置，這使車內乘員室的可用空間減少，包含駕駛員在內共乘坐4名乘員。為了獲得更多的可用空間，需要對氫燃料電池系統進行小型化設計。

對氫燃料電池系統進行小型化設計，需要減少氫燃料電池系統中電池單元的數量，同時提高驅動電機功率。為保證生成的電壓能夠驅動電機運行，則需要提高升壓轉換器的電壓增益，將氫燃料電池產生的電壓盡可能升高，使其能夠驅動電機。在進行高增益升壓轉換器的設計時，采用耦合電感的方法可實現高電壓增益。耦合電感型升壓轉換器能夠在開關占空比的基礎上，利用耦合電感匝比控制輸出電壓，因而能夠實現易于控制的高增益電壓。開發專門的氫燃料電池電壓控制單元（FCVCU）對耦合電感升壓轉換器進行控制，FCVCU控制電路中配置4個單相斬波電路，這些電路通過并聯連接，形成一個4相交織控制電路，通過相位之間的切換實現更高的升壓效率。采用耦合電感升壓轉換器后，氫燃料電池系統的尺寸減小約40%，其能夠被安裝在發動機艙中，實現乘員室可用空間的增加。

RyotaKitamotoetal.SAE 2017-01-1224.

編譯：王祥