[科普中国]-氢燃料电池混合动力车

氢燃料电池混合动力车可以通过燃料电池系统为驱动混合燃料电池汽车的电动机提供电能。氢燃料电池混合动力车一般是指采用传统的内燃机（柴油机或汽油机）和电动机作为动力源，也有的发动机经过改造使用其他替代燃料，例如压缩天然气、丙烷和乙醇燃料等，其使用的电动力系统中包括高效强化的电动机、发电机和氢燃料电池。

结构类型燃料电池混合动力系统的基本结构分为两类：串联混合系统和并联混合系统。在串联混合系统中，电动机和发电机串联布置，所有的电动机能量一次性转化为电能，然后是能量合成；在并联混合系统中，电动机和发电机并联布置，能量总是通过一个机械系统，如齿轮传动装置和液力变矩器。 这两个系统在节能效果方面基本相同1。

优势基于燃料电池的混合动力列车之所以受到高度关注，是因为燃料电池混合动力列车与传统电力机车、内燃机车相比，具有一系列显著优势：

（1） 燃料电池采用可再生能源（氢气）替代电力和石油， 其反应产物为水，不存在电气干扰；

（2） 其线路条件与非电气化线路完全兼容，可在任何既有铁路线上运行；

（3） 受气候条件的影响小，尤其在军事、 灾难等紧急情况时， 具有快速、 高效的应急作用；

（4） 不需要传统的牵引供变电系统和接触网系统， 避免了牵引供电系统和弓网故障引起的事故，提高了列车运行的可靠性1。

能源管理控制系统在开发混合动力系统时，为获取运行所需要的能源的发电装置和控制蓄电池能源平衡，开发能源管理控制系统是极为重要的。能源管理控制系统是为了进行车辆加减速、 燃料电池发电量控制和蓄电池充放电控制等各种控制，它集成了燃料电池、蓄电池、储氢罐、升压装置、逆变器等各种装置信息。

东日本铁路公司开发的燃料电池混合动力列车，对柴油混合动力列车所开发的能源管理控制系统进行了修改，实现了符合燃料电池特性的能源管理。 其能源管理控制方法如下：停车时， 燃料电池向蓄电池充电，对动力运行时所需要的能源进行存储；动力运行时，所需要的能源由燃料电池和蓄电池两个方向供应； 慢行时，向蓄电池充电，对下次动力运行时所需要的能源进行存储； 制动时，将再生制动电力回收到蓄电池。因此，通过燃料电池和蓄电池的组合， 能够实现高效率的能源管理2。

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学