车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台的制作方法

本发明涉及燃料电池汽车技术领域，更具体地说，涉及一种车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台。

背景技术：

燃料电池技术已经发展了几十年的时间，中国从上世纪末期开始燃料电池汽车的研发工作，而国际上，丰田、通用、奔驰等都在着手燃料电池汽车量产工作。

在丰田最新一代mirai燃料电池轿车上，燃料电池电堆和直流逆变器实现了一体化集成，之间采用铜排连接，连接工艺可靠。但是，由于动力蓄电池布置在后备箱中，动力蓄电池与直流逆变器之间采用高压线连接的方式。而由于动力蓄电池和直流逆变器之间并未高度集成，高压线长度达到2米，使得空间利用率很低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台，以解决现有车辆动力蓄电池和直流逆变器之间并未高度集成使得空间利用率很低的问题。技术方案如下：

一种车载高压集成供电系统，包括：封装壳体以及封装于所述封装壳体中的燃料电池电堆、直流逆变器和动力蓄电池；

所述燃料电池电堆通过输入母排与所述直流逆变器连接，所述直流逆变器通过输出母排与所述动力蓄电池连接；

所述燃料电池电堆的一端设置有空气进气管路、进氢管路和第一冷却进水管路，另一端设置有空气尾排管路、出氢管路和第一冷却出水管路；

所述直流逆变器的一端设置有第二冷却进水管路，另一端设置有第二冷却出水管路；

所述动力蓄电池的一端设置有第三冷却进水管路，另一端设置有第三冷却出水管路。

优选的，所述出氢管路的出气口连接于所述空气尾排管路。

优选的，所述出氢管路上设置有氢尾排电磁阀。

优选的，所述直流逆变器，包括：输入电容、开关器件、电抗器、输出电容和接触器。

一种燃料电池汽车，包括：上述技术方案任意一项所述的车载高压集成供电系统。

一种纯电动平台，采用上述技术方案任意一项所述的车载高压集成供电系统作为动力电池。

相较于现有技术，本发明实现的有益效果为：

以上本发明提供一种车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台，将燃料电池电堆、直流逆变器和动力蓄电池高度集成，充分优化了核心高压部件的机械、电气以及热管理，避免了冗长的线缆以及管路连接，高效利用了整车空间，提高整车集成水平。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的直流逆变器的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的直流逆变器的另一结构示意图；

图3为本发明实施例提供的直流逆变器的另一结构示意图；

图4为本发明实施例提供的纯电动平台的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为解决燃料电池电堆、直流变换器以及动力蓄电池集成问题，本申请将三大模块集成在一个实体中，燃料电池电堆、直流逆变器、以及动力蓄电池依次排布，之间高压连接基本上采用母排连接，合理布置，最后集成在一个箱体中。系统中的各零部件集成方式如图1所示：

车载高压集成供电系统包括：封装壳体1以及封装于封装壳体1中的燃料电池电堆2、直流逆变器3和动力蓄电池4；

燃料电池电堆2通过输入母排与直流逆变器3连接，直流逆变器3通过输出母排与动力蓄电池4连接；

在实际应用中，直流逆变器3将燃料电池电堆2所产生的电力升压至整车需求的电压，然后和动力蓄电池4一起为整车供电，以满足电动车的高压供电需求。

燃料电池电堆2的一端设置有空气进气管路5、进氢管路6和第一冷却进水管路7，另一端设置有空气尾排管路8、出氢管路9和第一冷却出水管路10；

直流逆变器3的一端设置有第二冷却进水管路11，另一端设置有第二冷却出水管路12；

动力蓄电池4的一端设置有第三冷却进水管路13，另一端设置有第三冷却出水管路14。

本实施例中的冷却进水管路7和冷却出水管路10为燃料电池电堆2提供循环水，冷却进水管路11和冷却出水管路12为直流逆变器3提供循环水，冷却进水管路13和冷却出水管路14为动力蓄电池4提供循环水，带走系统工作生成的部分热量，从而起到冷却的作用。

空气进气管路5为燃料电池电堆2提供空气，空气中的氧气进入燃料电池电堆2参与化学反应，产生电能，剩余空气从空气尾排管路8排出。而出氢管路6为燃料电池电堆2提供氢气，氢气进入燃料电池电堆2参与化学反应，产生电能，剩余氢气从出氢管路9排出。

在其他一些实施例中，为降低氢气排出的浓度，可将出氢管路9的出气口连接于空气尾排管路8，系统的结构示意图如图2所示，此时，参与燃料电池电堆2化学反应所剩余的氢气与空气尾排管路8中的空气混合后排出。

进一步的，为减少空气与氢气混合的危险性，出氢管路上设置氢尾排磁阀15，其结构示意图如图3所示，此时整车控制器可通过控制氢尾排磁阀15的开度来调节进入空气尾排管路8的氢气浓度。

此外，直流逆变器3中包括输入电容、开关器件、电抗器、输出电容和接触器。其中，输入电容的功能是抑制开关电源输入端纹波，提升燃料电池电堆寿命；开关器件的功能是开关电源斩波功能实现的根本源头，高频可靠的开关奠定了开关电源的升压功能基础；电抗器的功能是将开关器件开通期间流入的能量储存，并在关断瞬间利用电抗器特性实现输出电压抬升，起到将燃料电池电堆输入电流升压作用；输出电容的功能是抑制开关电源输出端纹波，并未开关器件提供可靠保护；接触器的功能是实现燃料电池电堆与后端动力系统是否物理连接，并作为车载高压集成供电系统中燃料电池系统保护的最后环节。

本发明实施例提供的车载高压集成供电系统，将燃料电池电堆、直流逆变器和动力蓄电池高度集成，充分优化了核心高压部件的机械、电气以及热管理，避免了冗长的线缆以及管路连接，高效利用了整车空间，提高整车集成水平。

基于上述实施例提供的车载高压集成供电系统，本发明实施例还提供一种燃料电池汽车，该燃料电池汽车包括车载高压集成供电系统。

本实施例中，车载高压集成供电系统可以作为燃料电池汽车的动力源。

此外，基于上述实施例提供的车载高压集成供电系统，本发明实施例还提供一种纯电动平台，该纯电动平台采用车载高压集成供电系统作为动力电池。

如图4所示，该车载高压集成供电系统100搭载于纯电动平台的车身地板下，其中，箭头表示车前进方向。而车载高压集成供电系统中的燃料电池电堆、直流逆变器和动力蓄电池则通过螺钉固定于下车体上。

需要说明的是，纯电动平台指的是根据动力蓄电池、纯电动汽车驱动系统构建的整车平台。

本实施例中，车载高压集成供电系统可以替代纯电动平台的动力蓄电池，作为电动汽车的高压供电源。

以上对本发明所提供的一种车载高压集成供电系统、燃料电池汽车和纯电动平台进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素，或者是还包括为这些过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。