[发明专利]用于电动汽车燃料电池组的电压变换装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于电动汽车燃料电池组的电压变换装置。

背景技术

燃料电池及相关技术研究已成为各工业国家具有重大战略意义的能源领域新技术的热门课题。燃料电池电动汽车及相关技术已被各工业国家和国际型汽车工业集团列为优先发展的重大技术课题。国家863电动汽车重大专项中，已将燃料电池电动汽车及相关技术列为关键技术攻关课题。燃料电池变换装置(以下简称DC/DC)是燃料电池电动汽车的关联技术，已被列为电动汽车重大专项的关键技术攻关课题。

DC/DC的基本功能是，将电压变动范围高达一倍的、较低的燃料电池输出电源，提升到电压幅度足够高的稳定电源，以满足电动汽车驱动和控制系统对电源电压幅值及稳定度的要求。且必须具有与燃料电池输出特性良好匹配的控制特性。

但目前尚未见到有符合本国家863电动汽车重大专项技术要求的燃料电池DC/DC的报道。

发明内容

本发明的任务是提供一种用于电动汽车燃料电池组的电源变换装置。它可将较低的、电压变动范围大的、功率大至160KW以上的燃料电池输出动力电源，提升到电压幅值足够高和电压稳定度高的稳定电力电源，以适应电动汽车驱动和控制系统对电压幅值及稳定度的要求。

本发明的任务通过以下技术方案实现：

一种用于电动汽车燃料电池组的电压变换装置，它包括一DC/DC模块或多个DC/DC模块和一个均流控制模块，各DC/DC模块输出的电压并联后接均流控制模块的电压调整端，各DC/DC模块输出的电流检测信号接均流控制模块的电流信号采集端，均流控制模块输出的均流控制信号接各DC/DC模块的均流控制信号输入端。

DC/DC模块由主回路、控制芯片、输入电压检测、零电流检测、峰值电流检测、输出电压检测、开关管驱动信号、输出电流信号、均流控制信号各部分组成，其中：主回路为升压电路；输入电压检测、零电流检测、峰值电流检测、输出电压检测部分的输入均接主回路，输出均接控制芯片；开关管驱动信号的输入接控制芯片，输出接主回路；输出电流信号部分的输入接主回路；均流控制信号部分的输出接输出电压检测部分的输入。

所述控制芯片的型号为MC3×262；所述主回路是由滤波电容、串接于电源输出回路中的的电感和整流二极管、接在电感器后端与电源地间的开关管构成的升压电路；所述输入电压检测部分由两电阻和一电容构成，两电阻串联后接在电源正端与地之间，其串联点接控制芯片的3端，电容接在控制芯片的3端与地之间；所述零电流检测部分由与主回路的电感耦合的电感、二极管、电阻和电容构成，该电感和二极管、电阻、电容依次串联后接电源地，电阻和电容的串联点接控制芯片的8端，电感的另端和二极管的阴极接电源芯片的输入端，电源芯片的输出接控制芯片的4、2端；所述峰值电流检测部分由接在主回路中电感后端的电流互感器与电位器串联构成，电流互感器的输出经电位器调节后接控制芯片的5端；所述输出电压检测部分由接主回路输出的电阻和电位器组成，电位器的调节端接控制芯片的1端；所述开关管驱动信号由控制芯片的7端提供给开关管的控制端；所述输出电流信号部分由接在主回路输出的电流互感器构成；所述均流控制信号部分由光耦器构成，其输出接控制芯片的1、4端。

所述均流控制模块由数量与DC/DC模块相等的控制芯片UC3902构成，其中：各控制芯片的电流信号采集端接对应DC/DC模块的输出电流信号端；各控制芯片的均流控制信号接对应DC/DC模块的均流控制端；各控制芯片的电压调整端并接后接各DC/DC模块的电压输出端。

本发明采用了由新型boost控制电路构成的若干DC/DC模块，可以由一个DC/DC模块构成小功率的DC/DC装置，或由若干个DC/DC模块和一个均流模块组成输入电压为50V-400V，额定输出功率可达160KW以上的多种额定电压和额定功率的燃料电池电动汽车用大功率DC/DC装置。

由于本发明的主回路采用新型的boost变换电路，该电路与通常采用的全桥变换电路相比，不仅具有结构简单的特点，而且具有变换效率高(导通损耗降低一倍以上)、电压提升幅度的自由度大(同一装置的电压变换幅度可在2.4-7倍范围内任意设定)的突出优势。

由于本发明的控制系统采用了MC3×262高性能新型PCF集成控制器，由该控制器组成具有零电流开关功能的电路，不仅大幅度降低了系统损耗，提高了效率，而且降低了装置内功率开关器件的技术要求，可采用价格较低的低速器件，组装成更高频率的高功率DC/DC，还大幅度降低了系统功率器件的开关噪声和整机电磁搔扰度，对提高整车电磁搔扰度性能具有重要作用。