1.4 燃料电池汽车动力系统中的电能复合
1.4.1 电流变换的基本原理
通过前面关于燃料电池发动机的介绍可知，由于燃料电池输出电压较低、输出特性较软及响应速度较慢的影响，使得直接采用燃料电池给驱动电机供电的燃料电池汽车动力总成方案变得不太现实。为了改善燃料电池的输出特性，必须通过变换器将燃料电池的电压变换后给驱动电机供电，这样可以起到电源电压及电源阻抗与负载匹配的作用，由于燃料电池、储能电池和电机逆变器的输入都是直流电，因此这个变流过程称为DC/DC变换。
DC/DC变换器按功能可分为升压变换器（Boost变换器）、降压变换器（Buck变换器）和升降压变换器（Boost-Buck变换器），在燃料电池汽车中主要采用升压变换器。按实现原理，不同DC/DC变换器可分为直-交-直变换器（DC-AC-DC变换器）和斩波器（Chopper）。
直-交-直变换器（图1-18）首先通过电力电子器件将直流电源Ui转变成交流电（一般称作逆变），然后通过变压器（升压比为1:n）升压，最后通过整流、滤波电路产生变压后的直流电，以供负载使用。
图1-18 直-交-直变换器原理
斩波器（图1-19、图1-20）就是利用电力电子技术中的开关器件（如MOS场效晶体管和绝缘栅双极型晶体管）等将直流电源电压/电流断续加到负载上，通过通、断的时间变化来改变负载电压平均值，再经过电感或电容滤波，实现升、降压目的。
直-交-直变换器和斩波器都可以实现电压的改变，同时改善电源的输出特性，但同时又各有特点。
图1-19 降压斩波器
图1-20 升压斩波器
1）直-交-直变换器由于采用变压器改变直流平均电压，所以输入与输出部分是完全隔离的，而斩波器则是共地的，且变压器可以通过匝数比设计，实现很高的升/降压比。
2）由于斩波器采用电力电子器件，损耗主要是开关器件自身的开关损耗，而直-交-直变换器的损耗除了开关损耗之外，还有变压器的铜耗和铁耗，相比之下后者的损耗较大，效率较低，同时体积和质量也较大。
在燃料电池汽车中，考虑到在电气上各个动力部件都是共地的，同时又由于汽车在空间及经济性等方面的要求，一般采用升压斩波器来实现直流电源升压。
但在其他应用场合，如升压比要求比较高的场合，或者对绝缘要求很高的场合，也有采用直-交-直进行隔离变换的方案。