一种燃料电池BOP的供配电装置的制作方法

一种燃料电池bop的供配电装置
技术领域
1.本实用新型涉及燃料电池配电技术领域，尤其涉及一种燃料电池bop的供配电装置。


背景技术：

2.车载燃料电池工作需要很多高低压bop（辅助零部件单元）配合工作，现有技术大多是分别为整车提供高压和低压电源，具体地，外部提供一路或几路高压电源给燃料电池的高压零部件供电，主要包括氢泵、水泵、空压机、ptc加热器等；同时，外部还需要提供几路低压电源给燃料电池的低压零部件供电，主要包括fcu以及各种阀类、泵类的控制器（控制类bop）、传感器类、加热类零部件及散热风扇等。
3.由于现有技术在供电配电时，高低压需求不同，对外部供电要求较多，在实际应用中配电线束比较复杂，出现供电故障后不便于排查。并且，现有的整车低压供电方法不能满足燃料电池低压供电需求，还需要整车上增加一个高压-低压dcl（直流电源转换装置）给燃料电池供电，导致客户体验较差。
4.目前，缺少一种可以同时为高低压电源bop直接供电的供配电装置。


技术实现要素：

5.本实用新型实施例旨在提供一种燃料电池bop的供配电装置，用以解决现有技术高低压供配电所需电源过多、线束比较复杂的问题。
6.一方面，本实用新型实施例提供了一种燃料电池bop的供配电装置，包括箱体（12）；所述箱体（12）为中空结构，内部设置有升压dc-dc设备（1）、降压dcl设备（2）、高压配电设备（3）和低压配电设备（4）；其中，
7.燃料电池电堆的输出端经所述升压dc-dc设备（1）与所述高压配电设备（3）的输入端连接；所述高压配电设备（3）的输出分为三路，输出端一与外部高压bop直接连接，输出端二与整车高压电源直接连接，输出端三依次经所述降压dcl设备（2）、低压配电设备（4）与外部低压bop连接。
8.上述技术方案的有益效果如下：供配电装置通过低压自供电设计解决了对整车低压电压平台的限制，提高了燃料电池对车辆的装配适应性。目前，现有技术中的整车低压电压平台主要有12v、24v以及48v电压平台，应用本实施例提供的供配电装置后可有效解决此问题，扩大了低压应用范围。
9.基于上述装置的进一步改进，所述箱体（12）外的一侧分别设置有电堆正极输入端口（5）和电堆负极输入端口（6），另一侧分别设置有整车高压正极端口（7）、整车高压负极端口（8）、bop高压配电输出端口（9）、bop低压配电输出端口（11）、配电控制及can通信端口（10)；并且，
10.上述电堆正极输入端口（5）、电堆负极输入端口（6）接所述升压dc-dc设备（1）的对应输入端；上述整车高压正极端口（7）、整车高压负极端口（8）接所述高压配电设备（3）的对
应输出端二；上述bop高压配电输出端口（9）接所述高压配电设备（3）的输出端一；上述bop低压配电输出端口（11）接所述低压配电设备（4）的输出端。
11.进一步，该供配电装置还包括整车高压电源充放电显示模块；并且，所述整车高压正极端口（7）、整车高压负极端口（8）为双向传输接口；
12.整车高压电源与所述整车高压正极端口（7）、整车高压负极端口（8）连接后，所述整车高压电源充放电显示模块的屏幕上显示燃料电池bop的供配电装置对整车高压电源充放电的信息。
13.进一步，所述电堆正极输入端口（5）和电堆负极输入端口（6）均设置于所述箱体（12）外一侧的顶部；
14.所述整车高压正极端口（7）、整车高压负极端口（8）均设置于所述箱体（12）外另一侧的顶部；所述bop高压配电输出端口（9）设置于所述箱体（12）外另一侧的中部；所述bop低压配电输出端口（11）、配电控制及can通信端口（10）分别设置于所述箱体（12）外另一侧的底部。
15.进一步，所述升压dc-dc设备（1）、降压dcl设备（2）、高压配电设备（3）和低压配电设备（4）分别固定在所述箱体（12）内部的四个角的位置。
16.进一步，所述高压配电设备（3）包括可控型开关k1~k12、电阻r1~r5；其中，
17.所述升压dc-dc设备（1）的正向输出端经上述可控型开关k1与整车高压电源的正极、可控型开关k12的一端连接，并经可控型开关k2与电阻r1的一端、可控型开关k3、k5、k7、k9、k11的一端分别连接，其负向输出端与整车高压电源的负极、降压dcl设备（2）的负向输入端和每一外部高压bop的负向供电端分别连接；整车高压电源的正极还与可控型开关k4、k6、k8、k10的一端连接；可控型开关k3、k4的另一端分别连接，并经电阻r2与外部高压bop中ptc加热器的正向供电端连接；可控型开关k5、k6的另一端分别连接，并经电阻r3与外部高压bop中空压机的正向供电端连接；可控型开关k7、k8的另一端分别连接，并经电阻r4与外部高压bop中水泵的正向供电端连接；可控型开关k9、k10的另一端分别连接，并经电阻r5与外部高压bop中氢泵的正向供电端连接；可控型开关k11、k12的另一端分别连接，并与降压dcl设备（2）的正向输入端连接。
18.进一步，所述低压配电设备（4）包括可控型开关k13~k16、电阻r6~r9；其中，
19.所述降压dcl设备（2）的正向输出端分别与可控型开关k13~k16的一端连接，其负向输出端分别与每一外部低压bop的负向供电端连接；可控型开关k13的另一端经电阻r6与外部低压bop中控制类bop的正向供电端连接；可控型开关k14的另一端经电阻r7与外部低压bop中阀类bop的正向供电端连接；可控型开关k15的另一端经电阻r8与外部低压bop中加热类bop的正向供电端连接；可控型开关k16的另一端经电阻r9与外部低压bop中散热风扇的正向供电端连接。
20.进一步，所述箱体（12）的底部设置有与所述升压dc-dc设备（1）、降压dcl设备（2）、高压配电设备（3）和低压配电设备（4）位置适配的嵌入槽；
21.上述每一嵌入槽的内侧设置有缓冲橡胶条。
22.进一步，所述箱体（12）内还设置有防火防爆墙；并且，
23.所述箱体（12）的每一内壁上设置一道防火防爆墙。
24.进一步，所述箱体（12）的底端面设置有支撑板，支撑板的四个边角分别设置有移
动轮。
[0025] 上述进一步改进方案的有益效果是：该供配电装置无需对燃料电池做任何改动可直接装配各种新型整车使用，解决了对整车低压功率需求的限制。现有燃料电池系统低压bop所需功率较大，包括散热风扇等零部件总功率一般在5kw左右，整车低压功率一般为4~6 kw，且约80%为整车自用，没有多余的功率给燃料电池低压bop供电，装配本配电装置后可有效解决此问题。并且，应用本实施例的装置可以有效减少燃料电池与整车之间的低压供电线束，简化了整车电气设计与线束设计，降低了故障率，提高维修可靠性性，并极大地提高了整车客户对燃料电池系统的满意度。
[0026]
提供实用新型内容部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。实用新型内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
附图说明
[0027]
通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0028]
图1示出了实施例1燃料电池bop的供配电装置结构示意图；
[0029]
图2示出了实施例2燃料电池bop的供配电装置的外形示意图；
[0030]
图3示出了实施例2燃料电池bop的供配电装置的电路连接示意图。
[0031]
附图标记：
[0032]1‑ꢀ
升压dc-dc设备；2
‑ꢀ
降压dcl设备；3
‑ꢀ
高压配电设备；
[0033]4‑ꢀ
低压配电设备；5
‑ꢀ
电堆正极输入端口；6
‑ꢀ
电堆负极输入端口；
[0034]7‑ꢀ
整车高压正极端口；8
‑ꢀ
整车高压负极端口；9
‑ꢀ
bop高压配电输出端口；10
‑ꢀ
bop低压配电输出端口；11
‑ꢀ
配电控制及can通信端口；12
‑ꢀ
箱体；13
‑ꢀ
燃料电池系统；ptc
‑ꢀ
ptc散热器。
具体实施方式
[0035]
下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。
[0036]
在本文中使用的术语“包括”及其变形表示开放性包括，即“包括但不限于”。除非特别申明，术语“或”表示“和/或”。术语“基于”表示“至少部分地基于”。术语“一个示例实施例”和“一个实施例”表示“至少一个示例实施例”。术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。
[0037]
实施例1
[0038]
本实用新型的一个实施例公开了燃料电池bop的供配电装置，包括箱体12。该箱体12为中空结构，内部设置有升压dc-dc设备1、降压dcl设备2、高压配电设备3和低压配电设
备4。
[0039]
燃料电池电堆的输出端经升压dc-dc设备1与高压配电设备3的输入端连接；高压配电设备3的输出分为三路，输出端一与外部高压bop直接连接，输出端二与整车高压电源直接连接，输出端三依次经降压dcl设备2、低压配电设备4与外部低压bop连接。
[0040]
实施时，升压dc-dc设备1、降压dcl设备2、高压配电设备3和低压配电设备4呈集成一体化结构置于箱体12内，形成燃料电池系统的低压、高压自供电。箱体12无需外接低压电源，只需外接燃料电池电堆。
[0041]
与现有技术相比，本实施例提供的供配电装置通过低压自供电设计解决了对整车低压电压平台的限制，提高了燃料电池对车辆的装配适应性。目前，现有技术中的整车低压电压平台主要有12v、24v以及48v电压平台，应用本实施例提供的供配电装置后可有效解决此问题，扩大了低压应用范围。
[0042]
实施例2
[0043]
在实施例1的基础上进行改进，箱体12外的一侧分别设置有电堆正极输入端口5和电堆负极输入端口6，另一侧分别设置有整车高压正极端口7、整车高压负极端口8、bop高压配电输出端口9、bop低压配电输出端口11、配电控制及can通信端口10，如图2所示。
[0044]
上述电堆正极输入端口5、电堆负极输入端口6接升压dc-dc设备1的对应输入端。上述整车高压正极端口7、整车高压负极端口8接高压配电设备3的对应输出端二。上述bop高压配电输出端口9接高压配电设备3的输出端一。上述bop低压配电输出端口11接低压配电设备4的输出端。
[0045]
优选地，该供配电装置还包括整车高压电源充放电显示模块；并且，整车高压正极端口7、整车高压负极端口8为双向传输接口。即整车高压电源通过整车高压正极端口7、整车高压负极端口8可进行充电或放点。
[0046]
整车高压电源与整车高压正极端口7、整车高压负极端口8连接后，整车高压电源充放电显示模块的屏幕上显示燃料电池bop的供配电装置对整车高压电源充放电的信息。
[0047]
优选地，电堆正极输入端口5和电堆负极输入端口6均设置于箱体12外一侧的顶部。
[0048]
优选地，整车高压正极端口7、整车高压负极端口8均设置于箱体12外另一侧的顶部，即电堆正极输入端口5和电堆负极输入端口6的对面侧。bop高压配电输出端口9设置于箱体12外另一侧的中部。bop低压配电输出端口11、配电控制及can通信端口10分别设置于箱体12外另一侧的底部。
[0049]
优选地，升压dc-dc设备1、降压dcl设备2、高压配电设备3和低压配电设备4分别固定在箱体12内部的四个角的位置，便于各自进行故障检测，损坏时方便更换。
[0050]
优选地，高压配电设备3包括可控型开关k1~k12、电阻r1~r5。低压配电设备4包括可控型开关k13~k16、电阻r6~r9。
[0051]
外部高压bop包括ptc加热器、水泵、氢泵、空压机。外部低压bop包括控制类bop（燃料电池系统中fcu，以及各种阀类、泵类的控制器）、阀类bop（燃料电池系统中的水阀等）、加热类bop、散热风扇。
[0052]
如图3所示，升压dc-dc设备1的正向输出端经上述可控型开关k1与整车高压电源的正极、可控型开关k12的一端连接，并经可控型开关k2与电阻r1的一端、可控型开关k3、
k5、k7、k9、k11的一端分别连接，其负向输出端与整车高压电源的负极、降压dcl设备2的负向输入端和每一外部高压bop的负向供电端分别连接；整车高压电源的正极还与可控型开关k4、k6、k8、k10的一端连接；可控型开关k3、k4的另一端分别连接，并经电阻r2与外部高压bop中ptc加热器的正向供电端连接；可控型开关k5、k6的另一端分别连接，并经电阻r3与外部高压bop中空压机的正向供电端连接；可控型开关k7、k8的另一端分别连接，并经电阻r4与外部高压bop中水泵的正向供电端连接；可控型开关k9、k10的另一端分别连接，并经电阻r5与外部高压bop中氢泵的正向供电端连接；可控型开关k11、k12的另一端分别连接，并与降压dcl设备2的正向输入端连接。
[0053]
降压dcl设备2的正向输出端分别与可控型开关k13~k16的一端连接，其负向输出端分别与每一外部低压bop的负向供电端连接；可控型开关k13的另一端经电阻r6与外部低压bop中控制类bop的正向供电端连接；可控型开关k14的另一端经电阻r7与外部低压bop中阀类bop的正向供电端连接；可控型开关k15的另一端经电阻r8与外部低压bop中加热类bop的正向供电端连接；可控型开关k16的另一端经电阻r9与外部低压bop中散热风扇的正向供电端连接。
[0054]
优选地，箱体12的底部设置有与升压dc-dc设备1、降压dcl设备2、高压配电设备3和低压配电设备4位置适配的嵌入槽。上述每一嵌入槽的内侧设置有缓冲橡胶条。
[0055]
优选地，箱体12内还设置有防火防爆墙。并且，箱体12的每一内壁上设置一道防火防爆墙，防止器件短路造成爆炸。
[0056]
优选地，其特征在于，箱体12的底端面设置有支撑板，支撑板的四个边角分别设置有移动轮，方便用户移动使用。
[0057]
高压bop供电原理：通过与整车高压电源连接的高压电源线取电，在配电装置内通过高压配电模块3将高压电源分配给该装置外部的高压bop。
[0058]
低压bop供电原理：通过与整车高压电源连接的高压电源线取电，在供配电装置内通过高压配电模块3将高压电源接到降压dcl设备2，降压dcl设备2将高压电转换为低压24v平台电源后，通过低压配电模块4给该装置外部的低压bop供电。
[0059]
实施时，燃料电池启动后，电堆工作开始发电，电堆发出的低压电源通过dc-dc设备1转为整车高压平台电压，通过高压配电模块3分配给高压bop、降压dcl设备2以及整车高压电源充电。
[0060]
与实施例1相比，本实施例提供的供配电装置无需对燃料电池做任何改动可直接装配各种新型整车使用，解决了对整车低压功率需求的限制。现有燃料电池系统低压bop所需功率较大，包括散热风扇等零部件总功率一般在5kw左右，整车低压功率一般为4~6 kw，且约80%为整车自用，没有多余的功率给燃料电池低压bop供电，装配本配电装置后可有效解决此问题。并且，应用本实施例的装置可以有效减少燃料电池与整车之间的低压供电线束，简化了整车电气设计与线束设计，降低了故障率，提高维修可靠性性，并极大地提高了整车客户对燃料电池系统的满意度。
[0061]
本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。
[0062]
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对现有技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。