一种燃料电池高压电气系统的制作方法

本发明涉及燃料电池，尤指一种燃料电池高压电气系统。

背景技术：

1、燃料电池系统一般包含多个独立高压模块，如燃料电池堆、燃料电池系统高压集成单元等，燃料电池系统高压集成单元包括氢循环泵供电、24v降压dc-dc、空压机供电、加热器供电、水泵供电等。燃料电池系统高压集成单元用于将燃料电池输出电压转换至整车锂电池所需电压，匹配整车动力，并集成高压配电功能；氢循环泵供电用于向氢循环泵控制器提供高压供电；24v降压dc-dc用于将锂电高压降压至24v，为燃料电池系统内部24v低压部件供电；空压机供电用于向空压机控制器提供高压供电；加热器供电用于向加热器提供高压供电；水泵供电用于向水泵提供高压供电；燃料电池堆是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。

2、燃料电池系统电池堆在停机后仍然会有大量残余的电荷能量，为了保证系统的电安全性需要泄放燃料电池残余能量。目前主流方式是通过燃料电池dc-dc泄放燃料电池残余能量，但当dc-dc放电功能失效时，燃料电池残余电压将无法在短时间内泄放到安全电压以下(直流60v以下)，影响燃料电池堆寿命及系统电安全性。因此，需要一种能够在燃料电池高压集成单元的主动泄放功能失效时，仍能对燃料电池堆起到放电作用的电气系统。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种燃料电池高压电气系统，解决现有技术中燃料电池高压集成单元的主动泄放功能失效时，无法在短时间内将燃料电池残余电压泄放到安全电压以下的问题。

2、本发明提供的技术方案如下：

3、本发明提供一种燃料电池高压电气系统，包括：

4、燃料电池输出单元，所述燃料电池输出单元包括燃料电池堆，以及与所述燃料电池堆正、负极连接的输出回路；

5、高压集成单元，与所述燃料电池输出单元的输出回路电连接，用于将所述燃料电池输出单元的输出电压转换为整车锂电池所需电压；

6、所述燃料电池输出单元还包括第一电阻，所述第一电阻与所述燃料电池堆连接，所述高压集成单元的输入端的正极和负极之间连接有第二电阻，所述高压集成单元的输出端的正极和负极之间连接有第三电阻。

7、通过在燃料电池输出单元内部集成与燃料电池堆连接的第一电阻，使得系统停机后,即使燃料电池高压集成单元的主动泄放功能失效，仍能通过第一电阻缓慢将燃料电池堆的电能消耗掉，对燃料电池堆起到放电作用，减小开路电压对燃料电池堆寿命的影响；通过在高压集成单元的输入端集成一第二电阻，同样能够实现被动放电，即使主动放电失效仍能使输入端电容储存的能量在规定时间内放至安全电压以下；通过在高压集成单元的输出端集成一第三电阻，使得系统停机后,储存在高压集成单元输出端电容的能量将通过燃料电池堆内部高压辅件放电(主动放电)及第三电阻作用快速放掉，当主动放电失效时，依然能通过第三电阻在规定时间内放至安全电压以下，从而避免影响燃料电池堆寿命及系统电安全性。

8、在一些实施方式中，所述燃料电池输出单元的输出回路包括正极继电器和负极继电器，

9、所述正极继电器连接在所述燃料电池堆的正极与所述高压集成单元输入端的正极之间，

10、所述负极继电器连接在所述燃料电池堆的负极与所述高压集成单元输入端的负极之间。

11、通过在燃料电池输出单元的输出回路的正极、负极分别连接正极继电器和负极继电器，能够实现燃料电池堆与外部回路的连接或断开，在放电功能异常时，切断燃料电池堆的输出端的电压，提升系统的安全性。

12、在一些实施方式中，所述燃料电池输出单元的输出回路还包括预充继电器，所述预充继电器串联有第四电阻，且所述预充继电器与所述正极继电器并联设置。

13、通过设置预充继电器，使得当燃料电池输出单元与高压集成单元建立连接时，可以先闭合负极继电器，再闭合预充继电器，预充完成再闭合正极继电器，能够避免正极继电器吸合瞬间因燃料电池堆外部储能器件引起过流而损坏。

14、在一些实施方式中，所述燃料电池输出单元还包括手动维修开关，所述手动维修开关与所述燃料电池堆连接，用于手动切断所述燃料电池堆的输出。

15、通过在燃料电池输出单元内增加手动维修开关，使得即使放电功能失效，且燃料电池输出单元内部的正、负极继电器无法断开，依然可以通过手动切断燃料电池输出单元的输出回路，保证燃料电池输出单元残压不会造成人员伤害；手动维修开关内部集成保险，当燃料电池堆内部或外部负载出现短路故障时，可保护燃料电池堆。

16、在一些实施方式中，所述高压集成单元包括直流转换电路、高压配电模块和预充回路，

17、所述直流转换电路、所述高压配电模块和所述预充回路依次串联在所述燃料电池输出单元的输出回路和所述整车锂电池之间，且所述直流转换电路与所述燃料电池输出单元的输出回路连接，所述预充回路与所述整车锂电池连接。

18、直流转换电路用于将燃料电池直流高压转换为与整车锂电池匹配的电压；高压配电模块用于将燃料电池高压转换后电压通过保险分配到每个支路供电，有效保护支路的短路及过流危害；预充回路用于实现燃料电池输出单元与整车锂电池的连接与断开。

19、在一些实施方式中，所述第二电阻设置在所述燃料电池输出单元的输出回路和所述直流转换电路之间，

20、所述第三电阻设置在所述高压配电模块和所述预充回路之间。

21、在一些实施方式中，所述预充回路包括第一继电器、第二继电器和第五电阻，所述第一继电器与所述高压配电模块串联，所述第二继电器与所述第二电阻串联，且所述第二继电器与所述第一继电器并联。

22、在一些实施方式中，所述高压配电模块包括氢循环泵供电模块、降压模块、空压机供电模块、加热器供电模块和水泵供电模块，且所述氢循环泵供电模块、所述降压模块、所述空压机供电模块、所述加热器供电模块、所述水泵供电模块并联连接在所述直流转换电路和所述预充回路之间。

23、在一些实施方式中，所述氢循环泵供电模块、所述降压模块、所述空压机供电模块、所述加热器供电模块、所述水泵供电模块均串联有第一保险丝。

24、在一些实施方式中，所述高压集成单元还包括第二保险丝，所述第二保险丝的一端与所述预充回路连接，另一端与所述整车锂电池连接。

25、通过在预充回路和整车锂电池之间设置第二保险丝，能够避免燃料电池系统内部或整车锂电池的短路、过流故障。

26、根据本发明提供的一种燃料电池高压电气系统，至少具备以下技术效果：

27、(1)系统停机后，能够实现被动放电，即使主动放电失效仍能在规定时间内放至安全电压以下，避免影响燃料电池堆寿命及系统电安全性；

28、(2)能够实现燃料电池输出单元与外部回路的连接或断开，在放电功能异常时，切断燃料电池输出单元的电压，提升系统的安全性；

29、(3)即使放电功能失效，且燃料电池输出单元内部的正、负极继电器无法断开，依然可以通过手动切断燃料电池输出单元的输出回路，保证燃料电池输出单元残压不会造成人员伤害。