結(jié)構(gòu)類型

燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分為兩類：串聯(lián)混合系統(tǒng)和并聯(lián)混合系統(tǒng)。在串聯(lián)混合系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)串聯(lián)布置，所有的電動(dòng)機(jī)能量一次性轉(zhuǎn)化為電能，然后是能量合成；在并聯(lián)混合系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)并聯(lián)布置，能量總是通過(guò)一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，如齒輪傳動(dòng)裝置和液力變矩器。這兩個(gè)系統(tǒng)在節(jié)能效果方面基本相同[1]。

優(yōu)勢(shì)

基于燃料電池的混合動(dòng)力列車(chē)之所以受到高度關(guān)注，是因?yàn)槿剂想姵鼗旌蟿?dòng)力列車(chē)與傳統(tǒng)電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)相比，具有一系列顯著優(yōu)勢(shì)：

（1）燃料電池采用可再生能源（氫氣）替代電力和石油，其反應(yīng)產(chǎn)物為水，不存在電氣干擾；

（2）其線路條件與非電氣化線路完全兼容，可在任何既有鐵路線上運(yùn)行；

（3）受氣候條件的影響小，尤其在軍事、災(zāi)難等緊急情況時(shí)，具有快速、高效的應(yīng)急作用；

（4）不需要傳統(tǒng)的牽引供變電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)系統(tǒng)，避免了牽引供電系統(tǒng)和弓網(wǎng)故障引起的事故，提高了列車(chē)運(yùn)行的可靠性。

能源管理控制系統(tǒng)

在開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力系統(tǒng)時(shí)，為獲取運(yùn)行所需要的能源的發(fā)電裝置和控制蓄電池能源平衡，開(kāi)發(fā)能源管理控制系統(tǒng)是極為重要的。能源管理控制系統(tǒng)是為了進(jìn)行車(chē)輛加減速、燃料電池發(fā)電量控制和蓄電池充放電控制等各種控制，它集成了燃料電池、蓄電池、儲(chǔ)氫罐、升壓裝置、逆變器等各種裝置信息。

東日本鐵路公司開(kāi)發(fā)的燃料電池混合動(dòng)力列車(chē)，對(duì)柴油混合動(dòng)力列車(chē)所開(kāi)發(fā)的能源管理控制系統(tǒng)進(jìn)行了修改，實(shí)現(xiàn)了符合燃料電池特性的能源管理。其能源管理控制方法如下：停車(chē)時(shí)，燃料電池向蓄電池充電，對(duì)動(dòng)力運(yùn)行時(shí)所需要的能源進(jìn)行存儲(chǔ)；動(dòng)力運(yùn)行時(shí)，所需要的能源由燃料電池和蓄電池兩個(gè)方向供應(yīng)；慢行時(shí)，向蓄電池充電，對(duì)下次動(dòng)力運(yùn)行時(shí)所需要的能源進(jìn)行存儲(chǔ)；制動(dòng)時(shí)，將再生制動(dòng)電力回收到蓄電池。因此，通過(guò)燃料電池和蓄電池的組合，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的能源管理。