用于车辆的燃料电池电力系统的制作方法

实施例涉及燃料电池车辆。

背景技术：

1、在装备有包括电池堆(cell stack)的燃料电池的车辆中，利用在燃料电池中生成的电力对电池或超级电容器进行充电，并且使用在电池(battery)或超级电容器中充电的电力驱动燃料电池车辆的负载，诸如马达。

2、当燃料电池车辆最初被驱动时，有必要升压存储在电池中的电压，以便生成用于驱动空气压缩机的电力。在需要将电压升压至高电平的情况下，用于升压电压的转换器的价格、体积和重量可以增加。因此，需要该问题的解决方案。

3、此外，当使用燃料电池和超级电容器时，难以将在燃料电池中生成的电力和在超级电容器中充电的电力适当地分配至燃料电池车辆的负载。因此，正在进行以解决该问题为目标的研究。

技术实现思路

1、因此，实施例涉及基本上消除由于相关技术的限制和缺点引起的一个或多个问题的燃料电池车辆。

2、实施例提供一种燃料电池车辆，该燃料电池车辆能够减小为初始驱动序列操作的电池转换器的容量，并且能够执行控制使得主电力和辅助电力被有效地分配至燃料电池车辆的负载终端。

3、然而，由实施例实现的目的不限于上述目的，并且本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解本文中未提及的其他目的。

4、根据实施例的用于车辆的燃料电池电力系统可以包括：电池堆，包括彼此堆叠的多个单元电池；升压转换器，被配置为升压来自电池堆的输出并且将升压后的输出作为主电力输出；超级电容器，被配置为利用在电池堆中生成的电力进行充电以生成辅助电力；以及负载终端，连接至升压转换器和超级电容器而不是电池堆，该负载终端被配置为接收主电力和辅助电力以被驱动。

5、在示例中，燃料电池车辆可以进一步包括：初始充电转换器，被配置为将在电池堆中生成的电力的电平转换为转换后的电力的电平并且将转换后的电力的电平提供给超级电容器。

6、在示例中，初始充电转换器可以直接接收在燃料电池堆中生成的电力。

7、在示例中，初始充电转换器可以将来自升压转换器的输出电力的电平转换为转换后的电力的电平并且可以将转换后的电力的电平提供给超级电容器。

8、在示例中，燃料电池车辆可以进一步包括：电池；电池转换器，被配置为升压从电池输出的电压；以及堆叠驱动单元，被配置为响应于驱动电力而驱动电池堆以生成电力。

9、在示例中，具有与由电池转换器升压的电压相对应的电平的电力可以大于驱动电力的平均值。

10、在示例中，与由电池转换器升压的电压相对应的电力可以与驱动电力相对应。

11、在示例中，具有与由电池转换器升压的电压相对应的电平的电力可以等于或小于驱动电力的平均值。

12、在示例中，可以利用与由电池转换器升压的电压相对应的电力对超级电容器进行充电，以生成驱动电力。

13、在示例中，初始充电转换器可以设置在电池堆与超级电容器之间以便连接在电池堆与超级电容器之间。

14、在示例中，初始充电转换器可以设置在升压转换器与超级电容器之间以便连接在升压转换器与超级电容器之间。

15、在示例中，燃料电池车辆可以进一步包括：第一开关单元，设置在升压转换器与负载终端之间以便选择性地连接在升压转换器与负载终端之间；第二开关单元，设置在第一开关单元与超级电容器之间以便选择性地连接在第一开关单元与超级电容器之间；预充电终端，与第二开关单元并联连接并且包括彼此串联连接的第三开关单元和电阻器；第四开关单元，设置在初始充电转换器与超级电容器之间以便选择性地连接在初始充电转换器与超级电容器之间；以及控制器，被配置为分别控制第一开关单元至第四开关单元中的每一个的开关操作。

16、在示例中，燃料电池车辆可以进一步包括：第一开关单元，设置在升压转换器与负载终端之间以便选择性地连接在升压转换器与负载终端之间；第二开关单元，设置在第一开关单元与超级电容器之间以便选择性地连接在第一开关单元与超级电容器之间；预充电终端，与第二开关单元并联连接并且包括彼此串联连接的第三开关单元和电阻器；第四开关单元，设置在第一开关单元与初始充电转换器之间以便选择性地连接在第一开关单元与初始充电转换器之间；以及控制器，被配置为分别控制第一开关单元至第四开关单元中的每一个的开关操作。

17、在示例中，电池转换器和堆叠驱动单元中的每一个可以连接至第一开关单元与第二开关单元之间的触点并且连接至第一开关单元与预充电终端之间的触点。

18、在示例中，电池转换器和堆叠驱动单元中的每一个可以连接至第一开关单元与第四开关单元之间的触点并且连接至第一开关单元与第二开关单元之间的触点。

19、在示例中，燃料电池车辆可以进一步包括：第五开关单元，设置在电池堆与升压转换器之间以便选择性地连接在电池堆与升压转换器之间；第六开关单元，设置在升压转换器与超级电容器之间以便选择性地连接在升压转换器与超级电容器之间，以及设置在升压转换器与负载终端之间以便选择性地连接在升压转换器与负载终端之间；第七开关单元，设置在初始充电转换器与超级电容器之间以便选择性地连接在初始充电转换器与超级电容器之间，以及设置在初始充电转换器与负载终端之间以便选择性地连接在初始充电转换器与负载终端之间；以及控制器，被配置为分别控制第五开关单元至第七开关单元中的每一个的开关操作。

20、在示例中，电池转换器和堆叠驱动单元中的每一个可以连接至第五开关单元与升压转换器之间的触点并且连接至第五开关单元与初始充电转换器之间的触点。

21、在示例中，电池转换器和堆叠驱动单元中的每一个可以连接至第五开关单元与升压转换器之间的触点。

22、根据另一实施例的燃料电池车辆可以包括：电池堆，包括彼此堆叠的多个单元电池；升压转换器，被配置为升压来自电池堆的输出并且将升压后的输出作为主电力输出；超级电容器，被配置为利用在电池堆中生成的电力进行充电以生成辅助电力；负载终端，连接至升压转换器和超级电容器，该负载终端被配置为从升压转换器接收主电力并且从超级电容器接收辅助电力以被驱动；第一开关单元，设置在升压转换器与负载终端之间以便选择性地连接在升压转换器与负载终端之间；初始充电转换器，设置在电池堆与超级电容器之间以便连接在电池堆与超级电容器之间，并且初始充电转换器被配置为将在电池堆中生成的电力的电平转换为转换后的电力的电平并且将转换后的电力的电平提供给超级电容器；电池；堆叠驱动单元，被配置为响应于驱动电力而驱动电池堆以生成电力；电池转换器，被配置为升压从电池输出的电压并且连接至堆叠驱动单元；第二开关单元，设置在：(a)负载终端与超级电容器之间以便连接在负载终端与超级电容器之间，(b)堆叠驱动单元与超级电容器之间以便连接在堆叠驱动单元与超级电容器之间，以及(c)电池转换器与超级电容器之间以便连接在电池转换器与超级电容器之间；预充电终端，与第二开关单元并联连接并且包括彼此串联连接的第三开关单元和电阻器；以及第四开关单元，设置在初始充电转换器与电池堆之间以便选择性地连接在初始充电转换器与电池堆之间，或设置在初始充电转换器与超级电容器之间以便选择性地连接在初始充电转换器与超级电容器之间。

23、根据又一实施例的用于车辆的燃料电池电力系统可以包括：电池堆，包括彼此堆叠的多个单元电池；升压转换器，被配置为升压来自电池堆的输出并且将升压后的输出作为主电力输出；超级电容器，被配置为利用在电池堆中生成的电力进行充电以生成辅助电力；负载终端，连接至升压转换器和超级电容器，该负载终端被配置为从升压转换器接收主电力并且从超级电容器接收辅助电力；初始充电转换器，设置在升压转换器与超级电容器之间以便连接在升压转换器与超级电容器之间，并且初始充电转换器被配置为转换来自升压转换器的输出的电平并且将具有转换后的电平的输出提供给超级电容器；第一开关单元，设置在升压转换器与负载终端之间以便选择性地连接在升压转换器与负载终端之间；电池；堆叠驱动单元，被配置为响应于驱动电力而驱动电池堆以生成电力；电池转换器，被配置为升压从电池堆输出的电压并且连接至堆叠驱动单元；第二开关单元，设置在：(a)负载终端与超级电容器之间以便选择性地连接在负载终端与超级电容器之间，以及(b)堆叠驱动单元与超级电容器之间以便连接在堆叠驱动单元与超级电容器之间；预充电终端，与第二开关单元并联连接并且包括彼此串联连接的第三开关单元和电阻器；以及第四开关单元，设置在第一开关单元与初始充电转换器之间以便选择性地连接在第一开关单元与初始充电转换器之间，以及电池转换器与初始充电转换器之间以便选择性地连接在电池转换器与初始充电转换器之间，或者设置在初始充电转换器与超级电容器之间以便连接在初始充电转换器与超级电容器之间。

24、根据又一实施例的燃料电池车辆可以包括：电池堆，包括彼此堆叠的多个单元电池；升压转换器，被配置为升压来自电池堆的输出并且将升压后的输出作为主电力输出；超级电容器，被配置为利用在电池堆中生成的电力进行充电以生成辅助电力；负载终端，连接至升压转换器以接收主电力并且连接至超级电容以接收辅助电力以被驱动；初始充电转换器，被配置为转换来自电池堆的输出的电平并且将具有转换后的电平的输出提供给超级电容器；第五开关单元，设置在升压转换器与电池堆之间以便连接在升压转换器与电池堆之间，以及设置在初始充电转换器与电池堆之间以便连接在初始充电转换器与电池堆之间；第六开关单元，设置在超级电容器与升压转换器之间以便连接在超级电容器与升压转换器之间，以及设置在负载终端与升压转换器之间以便连接在负载终端与升压转换器之间；第七开关单元，设置在超级电容器与初始充电转换器之间以便连接在超级电容器与初始充电转换器之间，以及设置在负载终端与初始充电转换器之间以便连接在负载终端与初始充电转换器之间；电池；堆叠驱动单元，被配置为响应于驱动电力而驱动电池堆以生成电力并且连接至第五开关单元与升压转换器之间的触点；以及电池转换器，被配置为升压从电池输出的电压并且连接至堆叠驱动单元、上述触点以及第五开关单元与初始充电转换器之间的触点。

25、根据又一实施例的燃料电池车辆可以包括：电池堆，包括彼此堆叠的多个单元电池；升压转换器，被配置为升压来自电池堆的输出并且将升压后的输出作为主电力输出；超级电容器，被配置为利用在电池堆中生成的电力进行充电以生成辅助电力；负载终端，连接至升压转换器以接收主电力并且连接至超级电容以接收辅助电力以被驱动；初始充电转换器，被配置为转换来自升压转换器的输出的电平并且将具有转换后的电平的输出提供给超级电容器；第五开关单元，设置在电池堆与升压转换器之间以便连接在电池堆与升压转换器之间；第六开关单元，设置在升压转换器与初始充电转换器之间的触点与超级电容器之间以便连接在其间，以及设置在升压转换器与初始充电转换器之间的触点与负载终端之间以便连接在其间；第七开关单元，设置在超级电容器与初始充电转换器之间以便连接在超级电容器与初始充电转换器之间，以及设置在负载终端与初始充电转换器之间以便连接在负载终端与初始充电转换器之间；电池；堆叠驱动单元，被配置为响应于驱动电力而驱动电池堆以生成电力并且连接至第五开关单元与升压转换器之间的触点；以及电池转换器，被配置为升压从电池输出的电压并且连接至堆叠驱动单元和触点。