为了设计燃料电池非线性控制器的接口，特别是在燃料电池汽车系统的设计中，必须考虑几个主要组成部分。下面是燃料电池汽车的主要组成部分[11]：
●燃料电池处理器：汽油或甲醇转化器（如果直接使用氢气，需要储氢罐）。
●燃料电池堆：可以发电（包括空气压缩机为燃料电池提供高压氧气）。
●冷却系统：可以保持适当的工作温度。
●水管理系统：可以管理系统中的湿度和水分，保持燃料电池膜充满水，并同时防止水累积在阴极。
●直流-直流转换器：可以调节燃料电池堆的输出电压。
●逆变器系统：可以把直流电转换成可变电压和可变频率的交流电来驱动电动机。
●电池或超级电容：可以为系统启动提供补充电力，也可以存储在减速中剩余的能量。为了管理功率，可以在直流-直流转换器和电池之间使用双向转换器。
在图4-13中可以看到，如果使用甲醇或汽油，而不是直接使用氢气，转化器前需要有燃料储存罐；如果直接使用氢气，需要有储氢罐。为了安全无害，这两个储存罐应尽可能小，而且可以放入车内。(www.xing528.com)
图4-13 一个典型的燃料电池汽车系统（出自Rajashekrara，K.，Propulsionsystemstrategiesforfuelcellvehicles，SAE paper 2000-01-0369.许可使用）
当功率需求高时，例如加速时，电池会提供所需要的功率。当功率需求低时，燃料电池会发电为电池充电。图4-14所示为燃料电池的转换器控制系统。在图4-14中，直流-直流升压转换器把燃料电池的电压提高到驱动逆变器所需300V。直流-直流转换器必须根据燃料电池堆最大功率容量设计。为了防止逆向电流流入电池堆，导致燃料电池堆的损坏，在燃料电池堆的输出使用了一个阻流二极管。
图4-14 燃料电池的转换器控制系统
从汽车控制器来的功率除以电池电压后，产生参考电流，用于直流-直流升压转换器和燃料电池控制器。在直流-直流升压转换器中，参考电流与实测电流进行比较用来计算控制直流-直流升压转换器输出功率的占空比。根据电池电压的变化，燃料电池的输出功率可以在很大范围内变化。在燃料电池控制器里，由于燃料电池的输出功率与氢气和氧气的流率都成正比，在所有运行条件下，控制器都有很宽的频带可以稳定系统[11]。因此，为了在很大范围内有恒定功率输出，文献[11]提出了改进的燃料电池转化器系统。通过直接测量图4-15中燃料电池的电流，并且把它与参考电流相比较，可以用这两个电流之间的误差来推导直流-直流转换器的占空比，然后得到恒定的电流和电压。因此在很大范围内，功率可以保持不变，并且系统是稳定的。
图4-15 改进的燃料电池转化器控制系统（出自Rajashekrara，K.，Propulsionsystemstrategiesforfuelcellvehicles，SAE paper 2000-01-0369.许可使用）
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