[发明专利]高压接合单元、燃料电池系统电源及其制造方法

说明书

本申请涉及高压接合单元、燃料电池系统电源及其制造方法。一种燃料电池系统电源包括：燃料电池堆，被配置为使空气中的氢气和氧气彼此反应以便发电；高压转换器，被配置为提升燃料电池堆的输出功率；以及高压接合单元，被配置为将燃料电池堆的输出功率传输到高压转换器，并且从高压转换器接收高压功率。高压接合单元具有被配置为同时容纳燃料电池堆的输出端子和高压转换器的输入端子的结构。因此，可简化高压接合单元的组装结构，从而可提高生产率。此外，可以提高可维护性，从而可以有效地维护燃料电池车辆。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年12月30日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0187718号的优先权，在此通过引用将其全部合并于本文。

技术领域

本公开涉及一种燃料电池系统的高压接合单元和包括该高压接合单元的燃料电池系统的电源，并且更具体地，涉及一种具有燃料电池堆的输入端子和输出端子以及在高压接合单元处设置的转换器的电源。

背景技术

众所周知，在配备有燃料电池系统的车辆中，反应气体(例如，用作燃料的氢气和包括用作氧化剂的氧气的空气)被供应到燃料电池堆以产生电力，利用该电力操作驱动电机以驱动车辆。

为此目的，燃料电池系统包括：燃料电池堆，被配置为通过反应气体之间的电化学反应产生电能；燃料处理系统(FPS)，被配置为向燃料电池堆供应氢气作为燃料；空气处理系统(APS)，被配置为向燃料电池堆供应电化学反应所必需的空气，空气包括作为氧化剂的氧气；以及热管理系统(TMS)，被配置为向外部排放作为燃料电池堆中的电化学反应的副产物的热，以最佳地控制燃料电池堆的操作温度并执行水管理功能。

除了燃料电池系统之外，燃料电池车辆还包括被配置为驱动车辆的驱动电机和作为辅助电源的电存储装置(超级电容器或电池)。电存储装置存储由燃料电池产生的电。由燃料电池产生的电或存储在电存储装置中的电被用于操作驱动电机。

在为车辆配备燃料电池堆及其相关零件、驱动电机(包括减速器)、功率分配单元(PDU)、电机控制单元(MCU)等时，需要考虑的事情很多。

首先，必须解决狭小的空间问题，必须最小化简单安装零件的数量以实现重量和成本的降低，并且必须考虑在布局和空间利用方面更有利的布置结构。

此外，由于在很小的空间内安装了大量的零件，因此必须考虑组装效率和可维护性来布置零件；否则，在车辆生产率和维护方面可能会发生效率低下的问题。

例如，燃料电池堆的输出电流和高压转换器的输出电流中的每一个都是几百安培的高电流。因此，在通过布线执行零件之间的电源连接的情况下，可能发生以下问题。

首先，必须提供多个连接器和电缆，从而可将零件之间的距离设置得更长。即，必须在零件的电源输入和输出端子处提供连接器，并且连接器之间必须使用电缆相互连接。此时，每根电缆都有最小曲率，可以在该处折断电缆。在执行最小曲率或更小曲率的设计的情况下，会发生过度的张力，从而组装困难。组装后，连接器和电缆可能由于施加在其上的张力而机械损坏。

第二，在电流超过连接器和电缆的允许电流的情况下，必须设置多个连接器/电缆。因此，电源连接结构复杂，从而组装效率下降。此外，由于零件数量的增加，重量和体积增加。

第三，在电负载所使用的电压彼此不同的情况下，必须在作为电源的燃料电池堆处设置多个输出端子，并且还必须在高压接合单元处设置多个输入端子，从而结构非常复杂。

在该背景技术部分中包括的信息仅是为了增强对本公开的一般背景的理解，而不可被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的承认或任何形式的建议。

发明内容

本公开针对一种燃料电池系统的高压接合单元和包括该高压接合单元的燃料电池系统的电源，其基本上消除了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。