用于燃料电池车辆的电力系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于燃料电池车辆的电力系统，属于车辆领域。该电力系统包括：电机，用于驱动所述车辆；燃料电池，用于提供电能；中压用电设备；中压电池单元，用于为所述中压用电设备供电；和电压电流转换单元，与所述电机、所述燃料电池和所述中压电池单元均相连，用于将所述燃料电池的电能转换成所述电机或所述中压电池单元适用的电能，或将所述电机的电能转换成所述中压电池单元适用的电能，或将所述中压电池单元的电能转换成所述电机适用的电能。本实用新型专利技术的电力系统，能够在对电动汽车或混合动力车辆改造成燃料电池车辆过程中简化电气布置并降低整车的电子电气成本和重量。

Power system for fuel cell vehicles

【技术实现步骤摘要】
用于燃料电池车辆的电力系统
本技术涉及车辆领域，特别是涉及一种用于燃料电池车辆的电力系统。
技术介绍
目前燃料电池汽车大多是基于电动汽车或者混合动力汽车进行设计的，因此会尽量借用常见的电动汽车或者混合动力汽车的电气原理图及元器件。图1为目前燃料电池汽车常用的高压电路原理图。如图1所示，Motor代表驱动车辆行驶的电机，同时在车辆制动过程中可以回收部分能量。Inverter集成了逆变器DC/AC和DC/DC，其中DC/AC将高压直流电路转换成电机可以使用的高压三相电路，DC/DC将高压直流电路转换成12V直流电路。PDU表示能量分配器，用于将电能分配到各个元器件。DC/DC负责将燃料电池电堆输出电压转换成高压电压。Fuelcellstack代表燃料电池电堆。12VBattery代表12V蓄电池，给低压电路供电。BCM代表车身电子系统。Chassis代表底盘电子系统。12VWaterPump代表12V低压水泵，可以用于冷却系统。如有需要，可以安装多个水泵完成多路水路的冷却。高压电池负责大功率充放电的能量储存，类似于常用电动汽车电池。Aircompressor代表燃料电池用的空气压缩机。WaterPump代表中高压水泵，可以用于燃料电池冷却系统。PTC代表电动车用的电加热系统，主要用于低温天气时给乘员舱加热。AC代表车用空调压缩机。原理图能量流说明：车辆起动、怠速或行驶过程中，FuelCellstack负责发出电能，通过DC/DC的电压转换后进入PDU。高压电池中的能量也可以放电至PDU。在PDU中大部分能量通过Inverter转换至Motor，用于驱动车辆；其余部分能量通过Inverter的DC/DC模块转换至12V，给12V电池充电；部分能量用于供给PTC、AC、AirCompressor、WaterPump。12V电池中的能量用于供给BCM、Chassis、12VWaterPump。在车辆制动过程中，Motor可回收车辆惯性能量至Inverter，Inverter中将部分能量转换至12V，给12V电池充电，部分能量将转换成高压直流电通过PDU给高压电池充电。常见的电动汽车或者混合动力汽车仅存在高压电气和12V低压电气，而燃料电池系统需要使用中压的较大功率元器件，比如空气压缩机、水泵等。在常见的电动汽车或者混合动力汽车的电气架构中进行改造设计的燃料电池汽车，势必会增加电压转换器的数量，导致增加电气布置的复杂性，增加整车电子电气成本和重量。
技术实现思路
本技术的一个目的是提供一种用于燃料电池车辆的电力系统，能够在对电动汽车或混合动力车辆改造成燃料电池车辆过程中简化电气布置并降低整车的电子电气成本和重量。特别地，本技术提供了一种用于燃料电池车辆的电力系统，包括：电机，用于驱动所述车辆；燃料电池，用于提供电能；中压用电设备；中压电池单元，用于为所述中压用电设备供电；和电压电流转换单元，与所述电机、所述燃料电池和所述中压电池单元均相连，用于将所述燃料电池的电能转换成所述电机或所述中压电池单元适用的电能，或将所述电机的电能转换成所述中压电池单元适用的电能，或将所述中压电池单元的电能转换成所述电机适用的电能。可选地，所述中压电池单元为高功率型48V电池。可选地，所述中压用电设备包括：电加热系统、空调压缩机、车身电子系统、底盘电子系统、所述燃料电池用的空气压缩机、所述燃料电池用的燃料存储系统和所述燃料电池用的水泵。可选地，电力系统还包括：低压用电设备；和中低压转换单元，与所述中压电池单元相连，用于将所述中压电池单元的中压电能转换为低压电能，并为所述车辆的低压用电设备供电。可选地，所述中低压转换单元用于将48V直流电压转换成12V直流电压。可选地，所述低压用电设备包括：所述燃料电池用的氢气循环泵。可选地，所述电力系统配置成在所述车辆起动或怠速时所述燃料电池通过所述电压电流转换单元将大部分电能提供给所述电机、其余电能提供给所述中压电池单元。可选地，所述电力系统还配置成在所述车辆以预设加速度运行时所述燃料电池和所述中压电池单元均通过所述电压电流转换单元为所述电机供电。可选地，所述电力系统还配置成在所述车辆制动时所述电机将回收的制动能量通过所述电压电流转换单元提供给所述中压电池单元。可选地，所述电压电流转换单元包括：DC/AC转换单元，用于将所述燃料电池的电能转换成所述电机适用的电能；和双向DC/DC转换单元，用于将所述中压电池单元的电压转换成所述电机适用的电压或将所述电机的电压转换成所述中压电池单元适用的电压。本技术采用中压电池单元代替了现有技术中的高压电池和12V蓄电池，将整个电力系统的电气原理图简化至高压电气部分和中压电气部分，即简化了电气布置，这样的设计既满足了电机的能量供给，也满足了中压较大功率元器件的能量供给。同时由于取消了现有技术中的高压电池，从而极大地降低了整车的重量和成本。进一步地，本技术通过设置48V的中压电池单元可以满足8V的车身电子系统、底盘电子系统等新技术应用于燃料电池汽车。根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述以及其他目的、优点和特征。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：图1是现有的燃料电池汽车常用的高压电路原理图；图2是根据本技术一个实施例的电力系统的电气原理图；图3是根据本技术一个实施例的电力系统的能量流原理图；图4是根据本技术一个实施例的电力系统的电气原理图。具体实施方式图2是根据本技术一个实施例的电力系统100的电气原理图。如图2所示，本技术提供了一种用于燃料电池20车辆的电力系统100，其一般性地可以包括电机10、燃料电池20、中压用电设备、中压电池单元40和电压电流转换单元50。电机10用于驱动车辆。燃料电池20用于提供电能。中压电池单元40用于为中压用电设备供电。电压电流转换单元50与电机10、燃料电池20和中压电池单元40均相连，用于将燃料电池20的电能转换成电机10或中压电池单元40适用的电能，或将电机10的电能转换成中压电池单元40适用的电能，或将中压电池单元40的电能转换成电机10适用的电能。本实施例中，采用中压电池单元40代替了现有技术中的高压电池和12V蓄电池，将整个电力系统100的电气原理图简化至高压电气部分和中压电气部分，即简化了电气布置，这样的设计既满足了电机10的能量供给，也满足了中压较大功率元器件的能量供给。同时由于取消了现有技术中的高压电池，从而极大地降低了整车的重量和成本。可选地，中压电池单元40为高功率型48V电池。48V作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于燃料电池车辆的电力系统，其特征在于，包括：/n电机，用于驱动所述车辆；/n燃料电池，用于提供电能；/n中压用电设备；/n中压电池单元，用于为所述中压用电设备供电；和/n电压电流转换单元，与所述电机、所述燃料电池和所述中压电池单元均相连，用于将所述燃料电池的电能转换成所述电机或所述中压电池单元适用的电能，或将所述电机的电能转换成所述中压电池单元适用的电能，或将所述中压电池单元的电能转换成所述电机适用的电能。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于燃料电池车辆的电力系统，其特征在于，包括：
电机，用于驱动所述车辆；
燃料电池，用于提供电能；
中压用电设备；
中压电池单元，用于为所述中压用电设备供电；和
电压电流转换单元，与所述电机、所述燃料电池和所述中压电池单元均相连，用于将所述燃料电池的电能转换成所述电机或所述中压电池单元适用的电能，或将所述电机的电能转换成所述中压电池单元适用的电能，或将所述中压电池单元的电能转换成所述电机适用的电能。


2.根据权利要求1所述的电力系统，其特征在于，
所述中压电池单元为高功率型48V电池。


3.根据权利要求2所述的电力系统，其特征在于，所述中压用电设备包括：
电加热系统、空调压缩机、车身电子系统、底盘电子系统、所述燃料电池用的空气压缩机、所述燃料电池用的燃料存储系统和所述燃料电池用的水泵。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的电力系统，其特征在于，还包括：
低压用电设备；和
中低压转换单元，与所述中压电池单元相连，用于将所述中压电池单元的中压电能转换为低压电能，并为所述车辆的低压用电设备供电。


5.根据权利要求4所述的电力系统，其特征在于，

【专利技术属性】
技术研发人员：朱敏婧，张雪钊，李海洋，
申请(专利权)人：浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江吉利控股集团有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33