結構類型

燃料電池混合動力系統(tǒng)的基本結構分為兩類：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，電動機和發(fā)電機串聯(lián)布置，所有的電動機能量一次性轉化為電能，然后是能量合成；在并聯(lián)混合系統(tǒng)中，電動機和發(fā)電機并聯(lián)布置，能量總是通過一個機械系統(tǒng)，如齒輪傳動裝置和液力變矩器。這兩個系統(tǒng)在節(jié)能效果方面基本相同[1]。

優(yōu)勢

基于燃料電池的混合動力列車之所以受到高度關注，是因為燃料電池混合動力列車與傳統(tǒng)電力機車、內燃機車相比，具有一系列顯著優(yōu)勢：

（1）燃料電池采用可再生能源（氫氣）替代電力和石油，其反應產(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行；

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

（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，提高了列車運行的可靠性。

能源管理控制系統(tǒng)

在開發(fā)混合動力系統(tǒng)時，為獲取運行所需要的能源的發(fā)電裝置和控制蓄電池能源平衡，開發(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)是為了進行車輛加減速、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、儲氫罐、升壓裝置、逆變器等各種裝置信息。

東日本鐵路公司開發(fā)的燃料電池混合動力列車，對柴油混合動力列車所開發(fā)的能源管理控制系統(tǒng)進行了修改，實現(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：停車時，燃料電池向蓄電池充電，對動力運行時所需要的能源進行存儲；動力運行時，所需要的能源由燃料電池和蓄電池兩個方向供應；慢行時，向蓄電池充電，對下次動力運行時所需要的能源進行存儲；制動時，將再生制動電力回收到蓄電池。因此，通過燃料電池和蓄電池的組合，能夠實現(xiàn)高效率的能源管理。