氢能源汽车的技术难题（燃料电池DC/DC）

新能源汽车侧重于驶里程长 / 零排放 / 续燃料来源多样化 / 补充燃料速度快的FCV ，其中DC/DC 的性能对保证 FCV 动力系统的正常、稳定而且高效地工作具有非常重要的意义。它不仅要满足功率电路的需求，另外还要保证 PEMFC 的输出电流纹波要小，从而可以增加燃料电池的耐久性。此外，效率是 DC/DC 的非常重要的评价指标，特别是在高功率应用中。DC/DC 变换器的技术难题：

1.较高电压的技术难题

目前，国内外燃料电池汽车动力系统要求 DC/DC 具有快速提升电压的性能，我们知道 PEMFC 的输出电压通常不是很高，以 10kW 的 PEMFC 电堆为例，其输出电压是85-120V，严重低于车辆运行中的负载需求的电压。所以，在 PEMFC 输出端和电机控制器间要增加一种拥有提高电压功能的 DC/DC 变换器。

2.宽稳定输出的电压技术难题

PEMFC 本身的特性就是其输出电压容易随负载变化发生波动。PEMFC 控制系统必须根据负载需求功率及时调整燃料供应。如果此时需求功率突然变大，则 PEMFC 控制系统需要马上调节燃料的流量和压力以获得新的输出电压，然而这个控制和调整过程由于需要机械装置完成，所以会花费较长的时间；另外，由于反应还会受到许多其他外界因素的影响，导致输出电压变得更加难稳定。因此，DC/DC 必须在 PEMFC 的输出电压发生较大波动时，也可以向电机控制器提供稳定的电压，保证系统正常工作。

3.较小电流纹波的技术难题

FCV 在运行过程中所需的功率会频繁变化，而这些变载工况就会对 PEMFC 内部的电压、电流、温度等造成影响，导致其内部水管理难度增加和反应气体供应不足，尤其是输出电流纹波大会导致 PEMFC 内部的质子交换膜或铂催化剂发生损坏，进而降低了PEMFC 的发电效率，严重缩减了燃料电池的生命周期。因此，DC/DC 必须具有优秀的纹波抑制能力。

4.高效率的电能转换的技术难题

另外，FCV 必须具有良好的整车经济性，因此 DC/DC 的转换效率要尽可能的大。PEMFC 电堆的对外输出功率通过转换器转换后，将存在一定的功率损耗，即当燃料电池电堆的效率为 45%，DC/DC 的效率为 94%时，则总的能量传递效率变为 42.3%，如果将额定功率下，DC/DC 的效率提高至 96%，那么 PEMFC 电堆和 DC/DC 总的效率上升到 43.2%，提升了约 1 个百分点，这对于 FCV 动力系统是很有意义的。

5.模块化和紧凑化的技术难题

DC/DC 作为燃料电池车辆的车用级部件，在选择各个器件时应尽量缩小 DC/DC 的总体积和总重量，以便于在汽车上的布置。在燃料电池的推广应用方面存在的困难之一就是其成本高昂，氢能源是一种理想的燃料，目前氢气的存储和生产成为燃料电池推广应用的技术难点，其成本占据 PEMFC 整个运行成本的大部分。因此要通过充分利用氢能来尽量降低系统运行成本，选择模块化的紧凑型 DC/DC 变换器。