發布日期：2022-04-26 點擊率：49
氫燃料電池汽車高速驅動空壓總成是氫燃料電池汽車空氣動力的提供部分，也就是通過高速驅動器驅動電機運轉，從而帶動空氣壓縮機提供穩定壓力與流量的空氣給氫燃料反應堆，使空氣中的氧氣能穩定進入氫燃料反應堆與另一路的氫氣發生化學反應，從而發電產生驅動能源。燃料電池發出的電，經逆變器、控制器等裝置，給電動機供電，再經傳動系統、驅動橋等帶動車輪轉動，就可使車輛在路上行駛。與傳統汽車相比，燃料電池車能量轉化效率高達60%～80%，為內燃機車的2～3倍。燃料電池的燃料就是氫氣和氧氣，生成物是水。氫燃料電池汽車既不產生一氧化碳和二氧化碳，又沒有硫和微粒排出，是真正意義上的“零排放、無污染”的新能源汽車。新能源汽車的發展不僅僅影響著汽車工業的革命，同時更是國家能源戰略的重要組成。
圖1 GD300-06驅動器外觀圖
氫燃料電池汽車驅動系統
氫燃料電池汽車驅動系統的主要組成部分分別為：
● 車載DCDC變換器，用于將氫燃料電池反應堆輸出的200～300?V的直流電壓升壓到500～600?V，驅動負載(逆變器、電阻負載等)運行。
● 空氣高速驅動器，用于驅動高速空壓機總成機構，使之為氫燃料電池反應堆提供穩定壓力與流量的空氣。
● 散熱驅動器，將直流高壓轉換成DC24?V的直流電壓，供給散熱風扇進行散熱。
● 氫氣高速驅動器：用于驅動氫氣泵為氫燃料電池反應堆提供穩定壓力與流量的氫氣。
本文所介紹的空氣高速驅動器，是采用英威騰公司自主研發的GD300-06型液冷變頻器，英威騰GD300-06高速驅動器針對高速空氣泵壓縮機開發的專用驅動器。輸入電壓范圍為200～750?VDC，輸出頻率為0～2000?Hz。適用于交流異步電機、永磁同步電機以及直流無刷電機等多種電機類型。通訊方式采用CAN2.0A/B通信協議。通過電磁兼容性整體設計，嚴格遵循電動汽車行業EMC性能要求，滿足電動汽車行業低噪音、低電磁干擾的性能要求。滿足IP67高防護等級。主回路輸入輸出端子采用防水接頭對外連接，控制端子采用防水PG頭或航插對外連接；獨立液冷循環通道，寶塔式接口設計。該機提供三十多種常規故障保護功能：過流、過壓、欠壓、過溫和過載等保護功能，根據情況進行分級，分為告警、故障和停機，并能給到FCU。另外具有多種專用保護功能：主回路輸入反接保護、控制電源輸入反接保護、輸入過欠壓自動恢復、母線過欠壓自動恢復、其他故障消失后也自動恢復、外部故障輸入保護（高壓互鎖保護）以及驅動器溫度檢測及保護（保護分級）。
圖2 GD300-06專用 LC濾波器
高速驅動的控制實現
根據電機特性及應用需求區別，GD300-06驅動器分為單體機和內置正弦波濾波器兩種機型，均做到液冷結構，冷卻液溫度范圍為：-40～65?℃，最小流量10?L/Min。
驅動器選用英威騰GD300-06-32車載高速驅動器允許運行頻率最低為500?Hz，最高可達2000?Hz，應用對于該電機高速運行時的電流波形、電機溫升的控制要求比較嚴格。因此，在系統構成上變頻器輸出側至電機端采用LC濾波器，即由電感加角接電容構成。
英威騰自主研發的GD300-06型高速驅動器，以其高頻率的穩定輸出滿足了車載環境下大功率氫燃料反應堆空氣動力的高速驅動要求。通訊使用的CAN2.0A/B協議，符合主流汽車控制信號的傳輸方式，通訊穩定，抗干擾能力強。尤其是LC濾波器的設計和使用，有效的解決了驅動器到電機的電流波形畸變問題，提高了輸出波形的正弦度，配合獨立水冷的循環結構，對降低電機溫升，滿足車載環境長期應用起到了至關重要的作用。
