氢燃料电池发动机用DC-DC升压系统的制作方法

本发明涉及电气电力变换技术领域，特别是涉及一种氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统。

背景技术：

目前，绝大部分汽车都以汽油、柴油为燃料，不仅消耗了大量的石油资源，而且汽车尾气造成了严重的大气污染。为应对此资源问题和环境问题，电动汽车的开发变得非常重要。电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶的车辆。电动汽车包括纯电动汽车、混合动力汽车和燃料电池汽车。燃料电池汽车是指装备了燃料电池作为获得驱动力的电源的电动汽车，燃料电池汽车的燃料电池用于氢气及空气中的氧气发生电化学反应产生电能。燃料电池产生的电通常为15～35v的直流电压，但汽车马达所需要的电通常为200～750v的直流电压，因此，燃料电池汽车还需要配置dc-dc升压转换器，以便将燃料电池的低压直流电压升压转换为汽车马达所需要的高压直流电压。

金氧半导体场效应管功率器件是dc-dc升压器中的关键器件，但由于元件的局限性，国内很难获得产业化的大功率的金氧半导体场效应管功率器件，即使能够获得成本也非常之高，使得国内的燃料电池发动机的发展受到很大限制，目前不得不采用igbt来解决大功率的dc-dc升压问题，但是igbt功率器件的效率低，大量的能量被转换成热量散失掉，同时也带来了对于系统散热要求的提高，更为重要的是igbt功率器件应用在大功率dc-dc升压中的话会导致升压变换器的体积大，也不利于车用。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统，其体积小，散热少，便于车用，且成本低，能够突破国际大功率器件领域的技术壁垒。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供了一种氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统，包括至少两个并联级联的dc-dc升压器，每一dc-dc升压器包括pwm控制电路、多路独立的功率器件、和分别对每路功率器件进行驱动控制的功率器件驱动电路，pwm控制电路中设置有对应于每路功率驱动电路分别连接的输出端口，其中，所述功率器件为碳化硅金氧半导体场效应管。

对于上述技术方案，申请人还有进一步的优化措施。

进一步地，在pwm控制电路与功率器件驱动电路之间设置有spdt开关，pwm控制电路的输出端分别与所述spdt开关的输入接口相连，所述spdt开关的输出接口再分别与每路功率器件驱动电路相连。

进一步地，每一dc-dc升压器包括16路功率器件和功率器件驱动电路，所述pwm控制电路具有8路输出端，所述spdt开关具有对应每路功率器件驱动电路的16路输出接口。

更进一步地，系统还包括电流电压平衡电路，用于控制所述至少两个并联级联的小功率的dc-dc升压器输出大功率的电流电压。

进一步地，所述dc-dc升压器的功率为2~3kw。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

本发明的氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统中，通过碳化硅金氧半导体场效应管代替传统的igbt（绝缘栅双极型晶体管）功率器件，能够降低升压工作过程中的热量产生，提高工作效率，另外本系统中采用的超多相供电技术解决可克服大功率碳化硅金氧半导体场效应管功率器件采购不到的问题，用16相或更多相供电技术实现将一个大功率场效应管功能用16个或更多个小功率碳化硅金氧半导体场效应管的组合来代替，而小功率sicmosfet容易采购没有技术壁垒，就能够有效降低成本，再有结合多个dc-dc变压器的并联级联还能够实现更大功率的升压需求。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统的原理框图；

图2是图1所示氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统中dc-dc升压器的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本实施例描述了一种氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统，包括至少两个并联级联的dc-dc升压器，每一dc-dc升压器如图2所示，包括pwm控制电路、多路独立的功率器件、和分别对每路功率器件进行驱动控制的功率器件驱动电路，pwm控制电路中设置有对应于每路功率驱动电路分别连接的输出端口，其中，所述功率器件为碳化硅金氧半导体场效应管。

一路功率器件驱动电路与对应控制的一路功率器件构成一相升压供电的供电电路，pwm控制电路所输出的不同相位的pwm信号波能够使得各相供电电路在时间上交错开来，换句话说没有任何两相供电电路会同时工作。如此所构成的dc-dc升压器是采用多相供电技术，实现将一个大功率场效应管功能用16个小功率碳化硅金氧半导体场效应管的组合来代替。

本实施例中拟生产出的dc-dc升压器，按照传统结构是采用32kw的碳化硅金氧半导体场效应管，而采用本实施例的dc-dc升压器则采用16个2kw的碳化硅金氧半导体场效应管即可，这无疑能够突破技术壁垒，同时降低成本。

但由于常规pwm控制电路中电子元件的输出端较少，那么就需要对输出端端口进行扩展，同时还要在相位上予以间隔，本实施例中，是，在pwm控制电路与功率器件驱动电路之间设置有spdt开关。pwm控制电路的输出端分别与所述spdt开关的输入接口相连，所述spdt开关的输出接口再分别与每路功率器件驱动电路相连。

本实施例中，如图1所示，系统包括两个dc-dc升压器，而每一dc-dc升压器包括16路功率器件和功率器件驱动电路，所述pwm控制电路具有8路输出端，所述spdt开关具有对应每路功率器件驱动电路的16路输出接口。

本实施例的dc-dc升压系统还包括电流电压平衡电路，用于控制上述两个并联级联的小功率的dc-dc升压器输出大功率的电流电压，如此能够达到64kw功率的电流电压输出。

综上可知，本发明的氢燃料电池发动机用dc-dc升压系统中，通过碳化硅金氧半导体场效应管代替传统的igbt功率器件，能够降低升压工作过程中的热量产生，提高工作效率，另外本系统中采用的超多相供电技术解决可克服大功率碳化硅金氧半导体场效应管功率器件采购不到的问题，用16相或更多相供电技术实现将一个大功率场效应管功能用16个或更多个小功率碳化硅金氧半导体场效应管的组合来代替，而小功率sicmosfet容易采购没有技术壁垒，就能够有效降低成本，再有结合多个dc-dc变压器的并联级联还能够实现更大功率的升压需求。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。