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燃料电池汽车动力系统模块化集成设计

探讨

摘要：近些年来，全球生态环境的日益恶化，促使新能源汽车迎来了权限的

发展契机，以氢燃料为主的电池轿车优势在于零污染、零排放为主要特征，现如

今，已然成为了日后汽车最为理想的状态，动力系统作为燃料电池车辆的重要难

点，要想这类汽车实现广泛运用，应重视动力系统对于此类车辆的作用价值。

关键词：燃料电池汽车；动力系统；集成设计；

引言：环境污染状况的日益严重，导致传统类型的汽车已然无法适应零污染、

零排放的标准。而新能源汽车凭借着节能环保的优势正在逐渐代替传统类型的汽

车，而动力系统作为新能源汽车稳定行驶的重要基准，所以，相关人员应重视动

力系统的作用价值，根据实际情况以及具体需求，不断优化动力系统的各类细节。

一、燃料电池动力模块集成设计

（一）确定结构形式

现如今，此种类型的汽车运用的电池大致分为纯燃料、燃料+超级电容以及

燃料+蓄电池等各类系统结构形式。

其一，纯燃料电池车辆主要动力通常源自燃料电池，这种类型的汽车，不仅

整体结构较为简单，并且管控系统极其简便，这就促使此种类型的汽车整体质量

较轻。然而，此类汽车又有着极其严重的缺陷，例如，冷启动时间过长，需要燃

料电池系统的整体性能达到一定标准。这就导致此种类型的电池生产成本过高，

也并不能在第一时间内回收相应的制动能量。

其二，燃料电池+超级电容。相较于纯燃料电池车辆，此种类型的车辆通常

以燃料电池+超级电容最终显现的混合动力为主要辅助动力源。由于超级电容的

整体功率密度较高，不仅能够适应较大功率的充放电电流，并且充电速度极快，

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此种类型的车辆主要优势在于，能够明显优化燃料电池车辆的瞬态特性，从多方

面、多角度保证燃料电池更加稳定，当值电机发生较为严重的负荷状况，从而保

证电池的使用时长达到预期标准。

（二）确定设计目标

开展此项设计工作的主要目的在于将车辆内的各个系统（燃料电池、电驱动

以及管控系统等）进行统一管控，并根据实际需求以及工作原理，将各个系统固

定在相应位置，通过实施更加合理的连接方式，对各个子系统实施连接作业，最

终根据机械机构将各个部件集合成一个刚性整体，大致情况如图1所示。

图1电池动力模块图

（三）布置设计

从事设计工作的相关人员在具体实施布置

设计作业时，应重视各个系统的功能原理以及

物理结构等各项特征，将燃料电池动力模块包

含的各种动力部件（PCU、空气压缩机以及驱动

电机等）进行更为合理的空间布置，最终以相

应的机械支撑结构将各个部件集合成一个物理

模块。大致情况如图2所示。从另一种角度而言，最终显现的布置形式应充分满

足以下几点内容：其一，最终显现的布置形式应充分满足在前舱各种碰撞安全需

求；其二，形成的机械支撑结构应符合实际情况，并且显现的整体结构强度等相

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关内容也要达到预期标准；其三，实时考虑动力模块与车辆连接情况，确保各个