基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源、供电系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，包括燃料电池，燃料电池与升压DC‑DC转换器电性连接，还包括功率控制单元，功率控制单元包括双向DC‑DC转换器和第二高压配电盒，双向DC‑DC转换器的第一高压端口与升压DC‑DC转换器电性连接，第二高压端口与储能元件电性连接，升压DC‑DC转换器设有第一高压端口，第二高压配电盒第二高压端口。本发明专利技术还公开了一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电系统，包括供电电源、第一高压装置、第二高压装置和低压蓄电池。本发明专利技术可同时输出第一高压和第二高压，储能元件可在起动和大功率需求大时输出第一高压和第二高压，避免了当燃料电池输出电压过高时，升压DC‑DC转换器无法正常工作，满足了大功率需求。

【技术实现步骤摘要】
基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源、供电系统
本专利技术涉及燃料汽车
，具体地指一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源、供电系统。
技术介绍
随着燃料电池车型研发和应用的不断发展，现有的趋势不断朝向电-电混合方式，即以燃料电池为主和以辅助储能元件为辅的架构。储能元件主要满足整车动力性需求，在整车百公里加速以及爬坡时提供足够的动力，弥补燃电系统瞬时功率响应不及时的缺点。小功率燃料电池系统已经无法满足乘用车动力需求，而全功率燃电系统开发需求已经在迅速推进中。而燃料升压DCDC作为燃料电池系统中重要组成部件，主要起到对燃料电池堆输出电压进行升压和稳压作用，以满足整车快速功率变化需求，解决燃电系统动态响应速率较软的问题。而燃料电池系统升压DCDC工作的前提条件就是输入电压低于输出电压。其输入电压为燃料电池堆输出电压，输出为整车母线电压。由于目前新能源电动车整车母线电压范围一般为250V～500V，额定电压为350V，随着燃料电池的功率需求不断增大，燃料电池堆的输出电压也会越来越高，以至于会超过整车母线电压，那么燃料电池系统升压DCDC将无法工作。同时传统的燃料电池车型的辅助储能元件采用动力电池，而动力电池具有循环寿命低、充电慢、功率密度不高，以及需要单独的充电电路等问题。因此，亟需针对未来大功率需求的趋势对燃料电池供电系统进行重新设计。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要克服上述现有技术存在的不足，提供一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源、供电系统，在保证升压DC-DC转换器正常工作的同时，实现同时双高压供电，满足大功率需求。为实现上述目的，本专利技术提供一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：包括燃料电池，所述燃料电池输出端与升压DC-DC转换器输入端电性连接，还包括功率控制单元，所述功率控制单元包括双向DC-DC转换器和第二高压配电盒，所述双向DC-DC转换器设有第一高压端口和第二高压端口，所述第一高压端口与升压DC-DC转换器电性连接，所述第二高压端口与储能元件电性连接，所述升压DC-DC转换器输出端设有与第一高压装置电性连接的第一高压端口，所述第二高压配电盒输入端与第二高压端口电性连接，其输出端设有与第二高压装置电性连接的第二高压端口。进一步地，所述第一高压端口的电压大于第二高压端口。进一步地，所述第一高压端口的电压为430～680V。进一步地，所述第二高压端口的电压为250～500V。进一步地，所述功率控制单元还包括降压DC-DC转换器，所述降压DC-DC转换器输入端与第二高压配电盒输出端电性连接，其输出端设有低压输出端口。进一步地，所述储能元件为超级储能电容。本专利技术还提供一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电系统，包括上述所述的基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，还包括与所述第一高压端口电性连接的第一高压装置，和与所述第二高压端口电性连接的第二高压装置。进一步地，所述第一高压装置包括空气增压器和驱动电机。进一步地，所述第二高压装置包括冷却水泵总成、氢气循环泵、电加热器、空调压缩机和高压风扇。进一步地，还包括与所述低压输出端口电性连接的低压蓄电池。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过升压DC-DC转换器和功率控制单元分别输出第一高压和第二高压，储能元件可以在用电需求不大时储存电能并在起动和大功率需求大时反向输出第一高压和第二高压，克服了当燃料电池输出电压超过整车母线电压时，升压DC-DC转换器无法正常工作的问题，使第一高压装置提供更大的功率。附图说明图1为本专利技术的燃料电池双高压供电电源示意图。图2为本专利技术的燃料电池双高压供电系统示意图。图中各部件标号如下：燃料电池1、升压DC-DC转换器2、空压机控制器3、空气增压器4、功率控制单元5、双向DC-DC转换器501、第二高压配电盒502、降压DC-DC转换器503、储能元件6、驱动电机7、氢泵水泵逆变器8、冷却水泵总成9、氢气循环泵10、电加热器11、空调压缩机12、低压蓄电池13、高压风扇14、驱动电机控制器15。具体实施方式下面具体实施方式用于对本专利技术的权利要求技术方案作进一步的详细说明，便于本领域的技术人员更清楚地了解本权利要求书。本专利技术的保护范围不限于下面具体的实施例。本领域的技术人员做出的包含有本专利技术权利要求书技术方案而不同于下列具体实施方式的也是本专利技术的保护范围。实施例1：如图1所示，为一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，包括燃料电池1，燃料电池1输出端与升压DC-DC转换器2输入端电性连接，还包括功率控制单元5，功率控制单元5包括双向DC-DC转换器501和第二高压配电盒502，双向DC-DC转换器501设有第一高压端口和第二高压端口，第一高压端口与升压DC-DC转换器2电性连接，第二高压端口与储能元件6电性连接，升压DC-DC转换器2输出端设有与第一高压装置电性连接的第一高压端口，第二高压配电盒502输入端与第二高压端口电性连接，其输出端设有与第二高压装置电性连接的第二高压端口。本实施例1中，第一高压端口的电压为540V，第二高压端口的电压为350V。本实施例中，功率控制单元5还包括降压DC-DC转换器503，降压DC-DC转换器503输入端与第二高压配电盒502输出端电性连接，其输出端设有低压输出端口。该供电电源可以同时提供两种高电压给燃电总成供电系统和整车供电系统，且可以通过储能元件储能并提供两种高电压，适用于大功率需求的燃料电池汽车供电系统。实施例2：如图2所示，还提供一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源、供电系统，包括燃料电池1，燃料电池1输出端与升压DC-DC转换器2输入端电性连接，还包括功率控制单元5，功率控制单元5的壳体内集成有双向DC-DC转换器501和第二高压配电盒502，双向DC-DC转换器501的一端为第一高压端口，另一端为第二高压端口，第一高压端口与升压DC-DC转换器2电性连接，第二高压端口与储能元件6电性连接，升压DC-DC转换器2输出端分别电性连接有多个第一高压装置，第二高压端口通过第二高压配电盒502分别电性连接有多个第二高压装置，在本实施例中，第一高压装置的工作电压为540V，第二高压装置的工作电压为350V。这样，升压DC-DC转换器和功率控制单元分别输出第一高压和第二高压，储能元件可以在电量需求不大时储存电能和吸收驱动电机的制动回收电能，并在起动和大功率需求大时放电，并通过升压DC-DC转换器和功率控制单元输出第一高压和第二高压，克服了当燃料电池输出电压超过整车母线电压时，升压DC-DC转换器无法工作的问题，提高了第一高压装置的工作电压和功率，适用于大功率需求的燃料电池汽车供电系统。本实施例中，第一高压装置包括空气增压器4和驱动电机7，提高空气增压器4和驱动电机7的工作电压可以提高整车的动力性能。空气增压器4与升压DC-DC转换器2输出端之间还电性连接有空压机控制器3，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：包括燃料电池(1)，所述燃料电池(1)输出端与升压DC-DC转换器(2)输入端电性连接，还包括功率控制单元(5)，所述功率控制单元(5)包括双向DC-DC转换器(501)和第二高压配电盒(502)，所述双向DC-DC转换器(501)设有第一高压端口和第二高压端口，所述第一高压端口与升压DC-DC转换器(2)电性连接，所述第二高压端口与储能元件(6)电性连接，所述升压DC-DC转换器(2)输出端设有与第一高压装置电性连接的第一高压端口，所述第二高压配电盒(502)输入端与第二高压端口电性连接，其输出端设有与第二高压装置电性连接的第二高压端口。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：包括燃料电池(1)，所述燃料电池(1)输出端与升压DC-DC转换器(2)输入端电性连接，还包括功率控制单元(5)，所述功率控制单元(5)包括双向DC-DC转换器(501)和第二高压配电盒(502)，所述双向DC-DC转换器(501)设有第一高压端口和第二高压端口，所述第一高压端口与升压DC-DC转换器(2)电性连接，所述第二高压端口与储能元件(6)电性连接，所述升压DC-DC转换器(2)输出端设有与第一高压装置电性连接的第一高压端口，所述第二高压配电盒(502)输入端与第二高压端口电性连接，其输出端设有与第二高压装置电性连接的第二高压端口。


2.根据权利要求1所述的基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：所述第一高压端口的电压大于第二高压端口。


3.根据权利要求2所述的基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：所述第一高压端口的电压为430～680V。


4.根据权利要求2所述的基于大功率需求的燃料电池双高压供电电源，其特征在于：所述第二高压端口的电压为250～500V。


5.根据权利要求2所述的基于大功率需求的燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊洁，史建鹏，熊成勇，尚伟华，张剑，
申请(专利权)人：东风汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42