一种基于双向DCDC的氢燃料电池系统架构的制作方法

本技术涉及氢燃料电池系统架构，特别涉及一种基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构。

背景技术：

1、氢燃料电池是氢能应用的一种最有效手段。氢气在燃料电池中产生化学反应发出宽范围且不稳定的直流电压，直流电压通过dcdc功率变换器可稳压并调节功率驱动电机，应用在道路交通领域。燃料电池产生的电压还可以通过dcdc功率变换器驱动dcac逆变器产生交流电，应用于发电和热电联供领域。

2、氢燃料电池车载动力系统及氢燃料电池热电联供系统，统称氢燃料电池系统。在氢燃料电池系统中，锂电池必不可少。锂电池连接在dcdc输出端，作为氢燃料电池系统中的母线稳压源，可以使dcdc缓慢从燃料电池中抽取电流，符合燃料电池的电化学响应速度及特性。锂电池还可以通过给氢燃料电池辅助零部件供电来提供燃料电池启动所需能量。另外，因为氢燃料电池是单向系统，无法吸收能量，锂电池最重要的一个功能是吸收电机负载制动回馈的能量。

3、在氢燃料电池系统中锂电池的配置往往根据其负载最大充放电电流，所以容量较大，尺寸较大。如果选择容量小，尺寸小且高倍率的电池，整个系统的成本也会增加很多。氢燃料电池系统因为锂电池的必要性，误让人认为这种系统是一种增程式系统，在原有传统“三电(锂电，电控，电机)”的基础上加了供氢系统和氢燃料电池系统。所以，缩小锂电容量，尺寸，降低锂电池在系统中的成本是氢燃料电池系统行业发展的必要趋势。

技术实现思路

1、本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，使其可以采用低压小容量的锂电池实现混动。

2、为了解决上述技术问题，本实用新型包括依次连接的氢燃料电池、燃料电池dcdc和负载，燃料电池dcdc和负载通过高压母线连接，氢燃料电池连接有低压氢燃料电池辅助零部件和高压氢燃料电池辅助零部件，其特征在于：还包括有双向dcdc、降压dc和低压锂电池，高压母线连接双向dcdc的高压端，低压锂电池连接双向dcdc的低压端，高压母线通过降压dc连接低压氢燃料电池辅助零部件，高压氢燃料电池辅助零部件连接高压母线。

3、优选的，一种基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，包括依次连接的氢燃料电池、燃料电池dcdc和负载，燃料电池dcdc和负载通过540v母线连接，氢燃料电池连接有氢燃料电池辅助零部件24v和氢燃料电池辅助零部件540v，还包括有双向dcdc、540v-24v dcdc和48v锂电池，540v母线连接双向dcdc的高压端，48v锂电池连接双向dcdc的低压端，540v母线通过540v-24v dcdc连接氢燃料电池辅助零部件24v，氢燃料电池辅助零部件540v连接540v母线。

4、优选的，所述的负载为电机控制器或逆变器。

5、优选的，所述的氢燃料电池辅助零部件24v包括氢燃料电池控制器、比例阀、电子阀、氢泵和散热风扇，所述的氢燃料电池辅助零部件540v包括空压机和加热器。

6、本实用新型的有益效果是：本实用新型采用低压小容量的锂电池与双向dcdc结合，替代传统的大容量锂电池方案，低压锂电池通过双向dcdc升压建立高压母线，相当于用电力电子功率变换器恒定的稳压源代替母线。

7、1.由于母线稳压源的存在，燃料电池dcdc可以以恒流的模式向母线输出能量。

8、2.由于双向dcdc的存在，负载制动回馈的能量可以反向充给低压锂电池，由低压锂电池和双向dcdc吸收。

9、3.低压锂电池可以通过双向dcdc及降压dc提供燃料电池系统启动需要的能量。

10、4.低压锂电池不直接建立母线驱动电机，所以不需要跟随负载最大放电电流选型，本系统中大功率燃料电池dcdc可直接跟随负载能量。低压锂电池容量小，尺寸小且成本低，配合同样低成本的双向dcdc可以完美替代传统大容量锂电池的方案。

技术特征：

1.一种基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，包括依次连接的氢燃料电池、燃料电池dcdc和负载，燃料电池dcdc和负载通过高压母线连接，氢燃料电池连接有低压氢燃料电池辅助零部件和高压氢燃料电池辅助零部件，其特征在于：还包括有双向dcdc、降压dc和低压锂电池，高压母线连接双向dcdc的高压端，低压锂电池连接双向dcdc的低压端，高压母线通过降压dc连接低压氢燃料电池辅助零部件，高压氢燃料电池辅助零部件连接高压母线。

2.一种基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，包括依次连接的氢燃料电池、燃料电池dcdc和负载，燃料电池dcdc和负载通过540v母线连接，氢燃料电池连接有氢燃料电池辅助零部件24v和氢燃料电池辅助零部件540v，其特征在于：还包括有双向dcdc、540v-24v dcdc和48v锂电池，540v母线连接双向dcdc的高压端，48v锂电池连接双向dcdc的低压端，540v母线通过540v-24v dcdc连接氢燃料电池辅助零部件24v，氢燃料电池辅助零部件540v连接540v母线。

3.根据权利要求2所述的基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，其特征在于：所述的负载为电机控制器或逆变器。

4.根据权利要求2或3所述的基于双向dcdc的氢燃料电池系统架构，其特征在于：所述的氢燃料电池辅助零部件24v包括氢燃料电池控制器、比例阀、电子阀、氢泵和散热风扇，所述的氢燃料电池辅助零部件540v包括空压机和加热器。

技术总结本技术公开了一种基于双向DCDC的氢燃料电池系统架构，本技术包括依次连接的氢燃料电池、燃料电池DCDC和负载，燃料电池DCDC和负载通过高压母线连接，氢燃料电池连接有低压氢燃料电池辅助零部件和高压氢燃料电池辅助零部件，还包括有双向DCDC、降压DC和低压锂电池，高压母线连接双向DCDC的高压端，低压锂电池连接双向DCDC的低压端，高压母线通过降压DC连接低压氢燃料电池辅助零部件，高压氢燃料电池辅助零部件连接高压母线。本技术采用低压小容量的锂电池与双向DCDC结合，替代传统的大容量锂电池方案，低压锂电池通过双向DCDC升压建立高压母线，相当于用电力电子功率变换器恒定的稳压源代替母线。技术研发人员：耿直,赵晓楠,顾大重,曾祥彩受保护的技术使用者：山东省纽特动力科技有限责任公司技术研发日：20240119技术公布日：2024/7/11