氫燃料電池汽車高速驅(qū)動(dòng)空壓總成是氫燃料電池汽車空氣動(dòng)力的提供部分，也就是通過高速驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)提供穩(wěn)定壓力與流量的空氣給氫燃料反應(yīng)堆，使空氣中的氧氣能穩(wěn)定進(jìn)入氫燃料反應(yīng)堆與另一路的氫氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而發(fā)電產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)能源。燃料電池發(fā)出的電，經(jīng)逆變器、控制器等裝置，給電動(dòng)機(jī)供電，再經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)橋等帶動(dòng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)，就可使車輛在路上行駛。與傳統(tǒng)汽車相比，燃料電池車能量轉(zhuǎn)化效率高達(dá)60%～80%，為內(nèi)燃機(jī)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(chǎn)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(fā)展不僅僅影響著汽車工業(yè)的革命，同時(shí)更是國(guó)家能源戰(zhàn)略的重要組成。
圖1 GD300-06驅(qū)動(dòng)器外觀圖
氫燃料電池汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
氫燃料電池汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(yīng)堆輸出的200～300?V的直流電壓升壓到500～600?V，驅(qū)動(dòng)負(fù)載(逆變器、電阻負(fù)載等)運(yùn)行。
● 空氣高速驅(qū)動(dòng)器，用于驅(qū)動(dòng)高速空壓機(jī)總成機(jī)構(gòu)，使之為氫燃料電池反應(yīng)堆提供穩(wěn)定壓力與流量的空氣。
● 散熱驅(qū)動(dòng)器，將直流高壓轉(zhuǎn)換成DC24?V的直流電壓，供給散熱風(fēng)扇進(jìn)行散熱。
● 氫氣高速驅(qū)動(dòng)器：用于驅(qū)動(dòng)氫氣泵為氫燃料電池反應(yīng)堆提供穩(wěn)定壓力與流量的氫氣。
本文所介紹的空氣高速驅(qū)動(dòng)器，是采用英威騰公司自主研發(fā)的GD300-06型液冷變頻器，英威騰GD300-06高速驅(qū)動(dòng)器針對(duì)高速空氣泵壓縮機(jī)開發(fā)的專用驅(qū)動(dòng)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(jī)、永磁同步電機(jī)以及直流無刷電機(jī)等多種電機(jī)類型。通訊方式采用CAN2.0A/B通信協(xié)議。通過電磁兼容性整體設(shè)計(jì)，嚴(yán)格遵循電動(dòng)汽車行業(yè)EMC性能要求，滿足電動(dòng)汽車行業(yè)低噪音、低電磁干擾的性能要求。滿足IP67高防護(hù)等級(jí)。主回路輸入輸出端子采用防水接頭對(duì)外連接，控制端子采用防水PG頭或航插對(duì)外連接；獨(dú)立液冷循環(huán)通道，寶塔式接口設(shè)計(jì)。該機(jī)提供三十多種常規(guī)故障保護(hù)功能：過流、過壓、欠壓、過溫和過載等保護(hù)功能，根據(jù)情況進(jìn)行分級(jí)，分為告警、故障和停機(jī)，并能給到FCU。另外具有多種專用保護(hù)功能：主回路輸入反接保護(hù)、控制電源輸入反接保護(hù)、輸入過欠壓自動(dòng)恢復(fù)、母線過欠壓自動(dòng)恢復(fù)、其他故障消失后也自動(dòng)恢復(fù)、外部故障輸入保護(hù)（高壓互鎖保護(hù)）以及驅(qū)動(dòng)器溫度檢測(cè)及保護(hù)（保護(hù)分級(jí)）。
圖2 GD300-06專用 LC濾波器
高速驅(qū)動(dòng)的控制實(shí)現(xiàn)
根據(jù)電機(jī)特性及應(yīng)用需求區(qū)別，GD300-06驅(qū)動(dòng)器分為單體機(jī)和內(nèi)置正弦波濾波器兩種機(jī)型，均做到液冷結(jié)構(gòu)，冷卻液溫度范圍為：-40～65?℃，最小流量10?L/Min。
驅(qū)動(dòng)器選用英威騰GD300-06-32車載高速驅(qū)動(dòng)器允許運(yùn)行頻率最低為500?Hz，最高可達(dá)2000?Hz，應(yīng)用對(duì)于該電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)的電流波形、電機(jī)溫升的控制要求比較嚴(yán)格。因此，在系統(tǒng)構(gòu)成上變頻器輸出側(cè)至電機(jī)端采用LC濾波器，即由電感加角接電容構(gòu)成。
英威騰自主研發(fā)的GD300-06型高速驅(qū)動(dòng)器，以其高頻率的穩(wěn)定輸出滿足了車載環(huán)境下大功率氫燃料反應(yīng)堆空氣動(dòng)力的高速驅(qū)動(dòng)要求。通訊使用的CAN2.0A/B協(xié)議，符合主流汽車控制信號(hào)的傳輸方式，通訊穩(wěn)定，抗干擾能力強(qiáng)。尤其是LC濾波器的設(shè)計(jì)和使用，有效的解決了驅(qū)動(dòng)器到電機(jī)的電流波形畸變問題，提高了輸出波形的正弦度，配合獨(dú)立水冷的循環(huán)結(jié)構(gòu)，對(duì)降低電機(jī)溫升，滿足車載環(huán)境長(zhǎng)期應(yīng)用起到了至關(guān)重要的作用。
