一种车用燃料电池的高低压配电系统的制作方法

1.本实用新型涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种车用燃料电池的高低压配电系统。


背景技术：

2.燃料电池（fc）是一种基于氧化还原反应，把燃料的化学能转化为电能的新能源装置。
3.在对燃料电池进行供电时，整车厂（oem）需按照燃料电池要求的高低压电上电时序要求进行供电，但有时由于各种原因导致给燃料电池供电的实际上电时序与上述要求不一致，出现偏差，导致燃料电池故障，甚至可能损坏燃料电池。


技术实现要素：

4.鉴于上述的分析，本实用新型实施例旨在提供一种车用燃料电池的高低压配电系统，用以解决现有技术上电时序不满足要求时造成燃料电池报故障及损坏的问题。
5.一方面，本实用新型实施例提供了一种车用燃料电池的高低压配电系统，包括动力电池、燃料电池、整车高压配电单元、整车低压配电单元、整车降压dc-dc、低压蓄电池、高压时序控制继电器和低压时序控制继电器；其中，
6.高压配电单元的壳体上设有动力电池接口、燃料电池配电接口和高压转低压配电接口；动力电池接口接动力电池的供电端，燃料电池配电接口经高压时序控制继电器接燃料电池中各高压部件的用电端口，高压转低压配电接口经整车降压dc-dc接整车低压配电单元的输入端；
7.低压蓄电池的供电端也接整车低压配电单元的输入端；
8.整车低压配电单元的输出端经低压时序控制继电器后分别接燃料电池中各低压部件的用电端口。
9.上述技术方案的有益效果如下：提供的高低压配电系统通过增加高压时序控制继电器、低压时序控制继电器，进行高低压上电时序的分别自我控制，无需再使整车厂对燃料电池系统的各部件上电时序进行专门的复杂设计，减少设计的工作量，同时可避免出现由于实际上电时序不满足要求造成燃料电池报故障或损坏的现象。可兼容多款燃料电池，需要改变上电时序时仅需要改变高压时序控制继电器、低压时序控制继电器的闭合顺序即可。
10.基于上述系统的进一步改进，该高低压配电系统还包括燃料电池低压配电单元；其中，
11.燃料电池低压配电单元的输入端接低压时序控制继电器的输出端二，其输出端分别接燃料电池中空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备的供电端。
12.进一步，该高低压配电系统还包括高压电压传感器；其中，
13.高压电压传感器，设于整车高压配电单元与高压时序控制继电器之间的连接线路
上。
14.进一步，该高低压配电系统还包括低压电压传感器；其中，
15.低压电压传感器，设于整车低压配电单元与低压时序控制继电器之间的连接线路上。
16.进一步，该高低压配电系统还包括用于根据燃料电池上电时序要求结合高压电压传感器、低压电压传感器采集的高电压、低电压实际建立时间控制高压时序控制继电器、低压时序控制继电器闭合顺序的上电时序控制器；其中，
17.上电时序控制器的输入端分别与高压电压传感器、低压电压传感器的输出端连接，其输出端分别与高压时序控制继电器、低压时序控制继电器的控制端连接。
18.进一步，该高低压配电系统还包括燃料电池控制器；其中，
19.燃料电池控制器的输出端与燃料电池中空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备的控制端连接。
20.进一步，整车高压配电单元到高压时序控制继电器之间的高压输出线路上设有保险装置。
21.进一步，整车低压配电单元到低压时序控制继电器之间的低压输出线路上设有保险装置。
22.进一步，所述燃料电池包括集成于一体的电堆、空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备；其中，
23.空气进气调控设备进一步包括空压机；
24.冷却液调控设置进一步包括依次连接的水泵、加热器。
25.进一步，所述燃料电池内还集成了dc-dc变换器；其中，
26.dc-dc变换器的一端与燃料电池中电堆的铜排连接，另一端与整车高压母线连接。
27.与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：
28.1、通过上电时序控制器内预装的软件可单独配置每款燃料电池的上电时序逻辑，更换燃料电池时无需改动硬件，重新配置上电时序逻辑即可。
29.2、每款燃料电池根据设计需求将控制上电时序的高压时序继电器和低压时序继电器的程序固化后，oem只需给燃料电池供高低压电即可，无需再进行高低压电上电时序的设计，减少oem设计工作量。
30.3、燃料电池自身进行上电时序控制并将程序固化后，可避免由于oem配电不正确导致的燃料电池报警或故障。
31.4、该系统可兼容不同上电时序要求的燃料电池系统，时序要求改变时，仅需改变软件即可，无需更改硬件。
32.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
33.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。
34.图1示出了实施例1车用燃料电池的高低压配电系统组成示意图；
35.图2示出了实施例2车用燃料电池的高低压配电系统组成以及线路连接示意图。
36.附图标记：
37.ptc
‑ꢀ
ptc加热器；bop
‑ꢀ
燃料电池附件，包括空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备；控制器-包括上电时序控制器、燃料电池控制器。
具体实施方式
38.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。
39.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。
40.实施例1
41.本实用新型的一个实施例，公开了一种车用燃料电池的高低压配电系统，如图1所示，包括动力电池、燃料电池、整车高压配电单元、整车低压配电单元、整车降压dc-dc、低压蓄电池、高压时序控制继电器和低压时序控制继电器。
42.其中，高压配电单元的壳体上设有动力电池接口、燃料电池配电接口和高压转低压配电接口。动力电池接口接动力电池的供电端。燃料电池配电接口经高压时序控制继电器接燃料电池中各高压部件（例如空压机、加热器、水泵）的用电端口。高压转低压配电接口经整车降压dc-dc接整车低压配电单元的输入端。
43.低压蓄电池的供电端接整车低压配电单元的输入端。
44.整车低压配电单元的输出端经低压时序控制继电器后分别接燃料电池中各低压部件的用电端口（例如各种控制阀）。
45.上述的高低压配电系统适用于现有的任意一种燃料电池，包括氢燃料电池、磷酸燃料电池、甲烷燃料电池、硫化氢燃料电池、碳氢化合物燃料电池发动机。
46.动力电池，用于通过整车高压配电单元、高压时序控制继电器为燃料电池提供高压用电，作为燃料电池的高压源，并进一步通过整车高压配电单元、整车降压dc-dc、整车低压配电单元、低压时序控制继电器为燃料电池提供低压用电。
47.燃料电池，用于基于氧化还原反应，把燃料的化学能转化为电能。
48.整车高压配电单元，用于将动力电池提供的高压电进行分配，分别分配至燃料电池中各高压部件、整车降压dc-dc。
49.整车低压配电单元，用于将输入的低压电进行分配，分别分配至燃料电池中各低压部件。
50.整车降压dc-dc，用于将高压电转换为低压电为燃料电池的bop（包括空气进气调
控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备）、控制器等零部件供电。
51.高压时序控制继电器，用于控制提供给燃料电池高压电的通断。
52.低压时序控制继电器，用于控制提供给燃料电池低压电的通断。
53.低压蓄电池，作为另一个低压电源，与整车降压dc-dc一起为燃料电池中各低压部件供电，可起到稳压作用。
54.实施时，当需要为燃料电池提供高压电时，按燃料电池的上电时序要求控制高压时序控制继电器的闭合时间，从而可保证高压电上电时序符合燃料电池上电时序要求。当需要为燃料电池提供低压电时，按燃料电池的上电时序要求控制低压时序控制继电器的闭合时间，从而可保证低压电上电时序符合燃料电池上电时序要求。当燃料电池上电时序要求变化时，更改高压时序控制继电器与低压时序控制继电器的闭合顺序即可，无需更改硬件。
55.与现有技术相比，本实施例提供的高低压配电系统通过增加高压时序控制继电器、低压时序控制继电器，进行高低压用电的分别控制，无需再使整车厂对燃料电池系统的各部件上电时序进行专门的复杂设计，减少设计的工作量，同时可避免出现由于实际上电时序不满足要求造成燃料电池报故障或损坏的现象。可兼容多款燃料电池，需要改变上电时序时仅需要改变高压时序控制继电器、低压时序控制继电器的闭合顺序即可。
56.实施例2
57.在实施例1的基础上进行改进，该高低压配电系统还包括燃料电池低压配电单元。
58.其中，燃料电池低压配电单元，用于将提供给燃料电池的低压电进行内部分配，并提供保险装置。
59.燃料电池低压配电单元的输入端接低压时序控制继电器的输出端二，其输出端分别接燃料电池中空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备的供电端。
60.优选地，燃料电池低压配电单元到低压时序控制继电器之间的低压输出线路上设有保险装置。保险装置的作用是在电路发热达到设定值时就熔化，使电路断开，避免烧毁电器。
61.优选地，该高低压配电系统还包括高压电压传感器，如图2所示。
62.高压电压传感器，设于整车高压配电单元与高压时序控制继电器之间的连接线路上，用于检测该系统高压母线的电压。
63.优选地，该高低压配电系统还包括低压电压传感器。
64.低压电压传感器，设于整车低压配电单元与低压时序控制继电器之间的连接线路上，用于检测该系统的低压电电压。
65.优选地，该高低压配电系统还包括上电时序控制器、燃料电池控制器。
66.上电时序控制器，用于根据燃料电池上电时序要求（先上高压电还是低压电），结合高压电压传感器、低压电压传感器采集的高电压、低电压实际建立时间控制高压时序控制继电器、低压时序控制继电器闭合顺序。继电器具有延时作用，可避免出现燃料电池各个高压部件或低压部件未按燃料电池的上电时序配电的情况。
67.上电时序控制器的输入端分别与高压电压传感器、低压电压传感器的输出端连接，其输出端分别与高压时序控制继电器、低压时序控制继电器的控制端连接。
68.燃料电池控制器，内置编程软件，用于对燃料电池的进排气进行控制，以及制定报
警逻辑等功能，相当于燃料电池的大脑。
69.燃料电池控制器的输出端与燃料电池中空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备的控制端连接。
70.优选地，整车高压配电单元到高压时序控制继电器之间的高压输出线路上设有保险装置，从而保证整车高压配电单元的配电安全性。
71.优选地，整车低压配电单元到低压时序控制继电器之间的低压输出线路上设有保险装置，从而保证整车低压配电单元的配电安全性。
72.优选地，燃料电池包括集成于一体的电堆、空气进气调控设备、氢气进气调控设备、冷却液调控设备。
73.空气进气调控设备进一步包括空压机。空压机，用于将外界的空气压缩后进入燃料电池发生反应。
74.冷却液调控设置进一步包括依次连接的水泵、ptc加热器。水泵，用于为燃料电池冷却液的循环提供动力。ptc加热器，用于在天气寒冷时对燃料电池进行暖机、加热。
75.优选地，燃料电池内还集成了dc-dc变换器。
76.dc-dc变换器的一端与燃料电池中电堆的铜排连接，另一端与整车高压母线连接（以与整车高压配电单元、整车多合一控制器连接），用于将电堆输出的电压升高到与动力电池电压同平台。
77.优选地，燃料电池还集成了上面的低压电压传感器、高压电压传感器、高压时序控制继电器、低压时序控制继电器，如图2所示。
78.优选地，燃料电池的数量为至少两个，且至少两个所述燃料电池并联连接。
79.优选地，上电时序控制器、燃料电池控制器可采用同一控制器实现。该控制器具有显示模块，所述显示模块的显示屏上显示当前时刻低压电压传感器、高压电压传感器采集的数据。
80.实施时，oem为燃料电池提供高压电时，可通过高压电压传感器检测高电压的建立时间，然后按燃料电池的上电时序要求控制高压时序控制继电器的闭合时间，从而可保证高压电上电时序符合燃料电池上电要求。
81.oem为燃料电池提供低压电时，可通过低压电压传感器检测低电压的建立时间，然后按燃料电池的上电时序要求控制低压时序控制继电器的闭合时间，从而可保证低压电上电时序符合燃料电池上电要求。
82.当燃料电池上电时序要求变化时，通过软件更改高压时序控制继电器与低压时序控制继电器的闭合顺序即可，无需更改硬件。
83.与现有技术相比，本实施例提供的高低压配电系统具有如下有益效果：
84.1、通过上电时序控制器内预装的软件可单独配置每款燃料电池的上电时序逻辑，更换燃料电池时无需改动硬件，重新配置上电时序逻辑即可。
85.2、每款燃料电池根据设计需求将控制上电时序的高压时序继电器和低压时序继电器的程序固化后，oem只需给燃料电池供高低压电即可，无需再进行高低压电上电时序的设计，减少oem设计工作量。
86.3、燃料电池自身进行上电时序控制并将程序固化后，可避免由于oem配电不正确导致的燃料电池报警或故障。
87.4、该系统可兼容不同上电时序要求的燃料电池系统，时序要求改变时，仅需改变软件即可，无需更改硬件。
88.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。