CN211892863U - 氢燃料电池客车四合一配电箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氢燃料电池客车四合一配电箱，包括氢燃料电池发电系统的高压输出线经过连接器C1、C2进入四合一配电箱，其中正极线串联防反二极管然后进入升压DC/DC变换器输入端，负极线直接进入升压DC/DC变换器输入端，经过升压DC/DC变换器后输出540V左右的直流电压形成高压母线等；本实用新型可实现电能高效管理，具有结构紧凑、体积小、高安全性、占据空间小、便于检修维护、节省成本等诸多特点。

Description

氢燃料电池客车四合一配电箱

技术领域

本实用新型涉及氢燃料电池技术领域，更为具体地，涉及一种氢燃料电池客车四合一配电箱。

背景技术

在全球能源紧张的背景下，人类无法逃避不可再生能源终将枯竭的事实。人类一直以来都在寻找一种可再生可持续的新能源来代替化石能源来解决人类的能源危机。近几年，氢能出现了在人们面前，氢能作为绿色能源也引起了全世界的关注。绿色出行不仅是人们提倡的出行方式，也一直是未来的发展方向。纯电动客车已经发展到了拥有巨大的市场地位，但是纯电动客车行业面临着瓶颈，譬如：续航里程不足，充电设施不完善、充电时间长，电芯报废带来的环境污染等等问题。

近年来，氢燃料电池客车发展迅猛，一些大城市都已经有了氢燃料电池客车的公交线路，氢燃料电池客车显然已经成为了一个城市名片。纯电动客车以电为能量驱使客车运行，传递电量就依靠各子系统和与之各个相连的电气网络。纯电动客车电气结构已经较为复杂，一般来说各子系统源于不同的厂家，将各个子系统在车辆上逐一布置时候存在一些空间不足等问题，在成本上造成浪费，同时也带来了安全隐患。而氢燃料电池客车就是在纯电动客车的基础上增加一个氢燃料电池发电系统，这样一来，整车电气结构就更为的复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种氢燃料电池客车四合一配电箱，可实现电能高效管理，具有结构紧凑、体积小、高安全性、占据空间小、便于检修维护、节省成本等诸多特点。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种氢燃料电池客车四合一配电箱，包括：

氢燃料电池发电系统的高压输出线经过连接器C1、C2进入四合一配电箱，其中正极线串联防反二极管然后进入升压DC/DC变换器输入端，负极线直接进入升压DC/DC变换器输入端，经过升压DC/DC变换器后输出540V左右的直流电压形成高压母线；

锂电高压箱的充电/放电线连接在所述高压母线上，其中正极线串联维修开关MSD和接触器K3，锂电池和充电机分别经过连接器C3和C4与锂电高压箱连接；

电机控制器从锂电高压箱取直流电，其中正极线串联熔断器FU1和接触器K4，电机控制器输出三相交流电经过连接器C5提供给驱动电机使用；

空压机控制器直流输入线经过连接器C6进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU2和接触器K5，空压机控制器三相交流输出线与空压机相连；转向DC-AC直流输入线经过连接器C7进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU3和接触器K6，转向DC-AC三相交流输出线与转向电机相连；气泵DC-AC直流输入线经过连接器C8进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU4和接触器K7，气泵DC-AC三相交流输出线与气泵电机相连；油泵DC-AC直流输入线经过连接器C9进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU5和接触器K8，油泵DC-AC三相交流输出线与油泵电机相连；

空调变频器直流输入线经过连接器C10进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU6和接触器K9，空调变频器三相交流输出线与电动压缩机相连；电除霜直流输入线经过C11与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU7和接触器K10；降压DC/DC变换器输入端与高压母线相连，540V左右的直流电经过降压DC/DC变换器后输出24V直流电，其中正极线经过连接器C18出来与铅酸电池正极相接，在此线上并联一根线，中间串联手动开关S1，经过连接器C19进入配电箱成为正极低压母线，负极线经过连接器C20出来与铅酸电池负极相接，在配电箱内部此负极线并联一根线成为负极低压母线；

低温加热器直流输入线经过连接器C14与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU8和接触器K11；冷却液循环泵直流输入线经过连接器C15与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU9和接触器K12；

氢气循环泵直流输入线经过连接器C16与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU10和接触器K13；

散热器风风扇直流输入线经过连接器C17与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU11和接触器K14；配电箱内接触器K3,K4……K14线圈取电均来源于低压母线，其中接触器K3、K5、K11、K12、K13、K14由外部燃料电池系统控制器FCU控制；

接触器K4、K6、K7、K8、K9、K10由外部车辆控制器VCU控制；配电箱升压DC/DC变换器、电机控制器和降压DC/DC变换器的24V辅助电源均来源于低压母线；配电箱内的CAN线按照类型分为内部CAN和外部CAN，其中内部CAN与燃料电池系统控制器FCU内部CAN总线相连，外部CAN与车辆控制器VCU外部CAN总线相连。

本实用新型的有益效果是：

(1)本实用新型能够将氢燃料电池系统发出的电能经过四合一配电箱后能够高效有序的分配到各个电能变换器、用电设备或控制器等等，氢燃料电池发电系统主要使氢气和氧气发生电化学反应产生水，伴随着反应的进行，就会有电子的移动形成电流，电流进入四合一配电箱主要是给锂电池充电储能，可以提高锂电池的SOC，储存的电能供给其它系统消耗，实现电能高效管理。

(2)本实用新型四合一配电箱内部具有整车540VDC高压平台，辅助24VDC低压平台，可满足不同设备的用电需求。各个子设备带有熔断器过流保护，接触器控制，支持CAN通讯功能，实时交换数据，利用整车控制器VCU和燃料电池控制器FCU与各个系统建立控制关系，实现控制目的，同时也可以了解各个系统的运行状态，功能丰富。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在对实施例进行描述之前，需要对一些必要的术语进行解释。例如：

若本申请中出现使用“第一”、“第二”等术语来描述各种元件，但是这些元件不应当由这些术语所限制。这些术语仅用来区分一个元件和另一个元件。因此，下文所讨论的“第一”元件也可以被称为“第二”元件而不偏离本实用新型的教导。应当理解的是，若提及一元件“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件或者也可以存在中间元件。相反地，当提及一元件“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件时，则不存在中间元件。

在本申请中出现的各种术语仅仅用于描述具体的实施方式的目的而无意作为对本实用新型的限定，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式意图也包括复数形式。

当在本说明书中使用术语“包括”和/或“包括有”时，这些术语指明了所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是也不排除一个以上其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在和/或附加。

如图1所示，一种氢燃料电池客车四合一配电箱，包括：

氢燃料电池发电系统的高压输出线经过连接器C1、C2进入四合一配电箱，其中正极线串联防反二极管然后进入升压DC/DC变换器输入端，负极线直接进入升压DC/DC变换器输入端，经过升压DC/DC变换器后输出540V左右的直流电压形成高压母线；

锂电高压箱的充电/放电线连接在所述高压母线上，其中正极线串联维修开关MSD和接触器K3，锂电池和充电机分别经过连接器C3和C4与锂电高压箱连接；

电机控制器从锂电高压箱取直流电，其中正极线串联熔断器FU1和接触器K4，电机控制器输出三相交流电经过连接器C5提供给驱动电机使用；

空压机控制器直流输入线经过连接器C6进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU2和接触器K5，空压机控制器三相交流输出线与空压机相连；转向DC-AC直流输入线经过连接器C7进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU3和接触器K6，转向DC-AC三相交流输出线与转向电机相连；气泵DC-AC直流输入线经过连接器C8进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU4和接触器K7，气泵DC-AC三相交流输出线与气泵电机相连；油泵DC-AC直流输入线经过连接器C9进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU5和接触器K8，油泵DC-AC三相交流输出线与油泵电机相连；

空调变频器直流输入线经过连接器C10进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU6和接触器K9，空调变频器三相交流输出线与电动压缩机相连；电除霜直流输入线经过C11与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU7和接触器K10；降压DC/DC变换器输入端与高压母线相连，540V左右的直流电经过降压DC/DC变换器后输出24V直流电，其中正极线经过连接器C18出来与铅酸电池正极相接，在此线上并联一根线，中间串联手动开关S1，经过连接器C19进入配电箱成为正极低压母线，负极线经过连接器C20出来与铅酸电池负极相接，在配电箱内部此负极线并联一根线成为负极低压母线；

低温加热器直流输入线经过连接器C14与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU8和接触器K11；冷却液循环泵直流输入线经过连接器C15与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU9和接触器K12；

氢气循环泵直流输入线经过连接器C16与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU10和接触器K13；

散热器风风扇直流输入线经过连接器C17与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU11和接触器K14；配电箱内接触器K3,K4……K14线圈取电均来源于低压母线，其中接触器K3、K5、K11、K12、K13、K14由外部燃料电池系统控制器FCU控制；

接触器K4、K6、K7、K8、K9、K10由外部车辆控制器VCU控制；配电箱升压DC/DC变换器、电机控制器和降压DC/DC变换器的24V辅助电源均来源于低压母线；配电箱内的CAN线按照类型分为内部CAN和外部CAN，其中内部CAN与燃料电池系统控制器FCU内部CAN总线相连，外部CAN与车辆控制器VCU外部CAN总线相连。

实施例1

如图1所示，本领域技术人员可将本实用新型作为一种氢燃料电池客车四合一配电箱进行实施，在本实施例中，如图1中，虚线框内部为四合一配电箱电气原理，里面集升压DC-DC变换器、锂电高压箱、电机控制器MCU和氢燃料电池配电盒为一体，通过铜排导线的连接作用，还有接触器、熔断器等元器件的辅助作用，使各个部分相关联，由外部控制器实时进行控制和数据交换。外部连接有氢燃料电池发电系统、锂电池、电机、逆变器、降压DC-DC变换器、铅酸电池、氢燃料电池控制器FCU、整车控制器VCU等系统单元。图中横向有四根直流母线，电压分别是540V和24V，供不同电压等级的用电系统使用；辅助元器件K1,K2……K14表示直流接触器，用来控制其支路的通断；FU1，FU2……FU10表示熔断器，用来过流保护，提高用电安全；C1，C2……C20表示连接器，用来建立连接关系；此四合一配电箱具有两路CAN通讯端口，内部CAN由氢燃料电池控制器FCU管理，外部CAN由整车控制器VCU管理，便于控制和反馈运行状态等。

在本实施例中的其余技术特征，本领域技术人员均可以根据实际情况进行灵活选用以满足不同的具体实际需求。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的组成，结构或部件，均在本实用新型的权利要求书请求保护的技术方案限定技术保护范围之内。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”均是广义含义，本领域技术人员应作广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是活动连接，或整体地连接，或局部地连接，可以是机械连接，也可以是电性连接，可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接连接，还可以是两个元件内部的连通等，对于本领域的技术人员来说，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义，即，文字语言的表达与实际技术的实施可以灵活对应，本实用新型的说明书的文字语言(包括附图)的表达不构成对权利要求的任何单一的限制性解释。

本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。在以上描述中，为了提供对本实用新型的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本实用新型。在其他实例中，为了避免混淆本实用新型，未具体描述公知的技术，例如具体的施工细节，作业条件和其他的技术条件等。

Claims (1)

1.一种氢燃料电池客车四合一配电箱，其特征在于，包括：

氢燃料电池发电系统的高压输出线经过连接器C1、C2进入四合一配电箱，其中正极线串联防反二极管然后进入升压DC/DC变换器输入端，负极线直接进入升压DC/DC变换器输入端，经过升压DC/DC变换器后输出540V左右的直流电压形成高压母线；

锂电高压箱的充电/放电线连接在所述高压母线上，其中正极线串联维修开关MSD和接触器K3，锂电池和充电机分别经过连接器C3和C4与锂电高压箱连接；

电机控制器从锂电高压箱取直流电，其中正极线串联熔断器FU1和接触器K4，电机控制器输出三相交流电经过连接器C5提供给驱动电机使用；

空压机控制器直流输入线经过连接器C6进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU2和接触器K5，空压机控制器三相交流输出线与空压机相连；转向DC-AC直流输入线经过连接器C7进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU3和接触器K6，转向DC-AC三相交流输出线与转向电机相连；气泵DC-AC直流输入线经过连接器C8进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU4和接触器K7，气泵DC-AC三相交流输出线与气泵电机相连；油泵DC-AC直流输入线经过连接器C9进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU5和接触器K8，油泵DC-AC三相交流输出线与油泵电机相连；

空调变频器直流输入线经过连接器C10进入配电箱与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU6和接触器K9，空调变频器三相交流输出线与电动压缩机相连；电除霜直流输入线经过C11与高压母线相连，其中正极线串联熔断器FU7和接触器K10；降压DC/DC变换器输入端与高压母线相连，540V左右的直流电经过降压DC/DC变换器后输出24V直流电，其中正极线经过连接器C18出来与铅酸电池正极相接，在此线上并联一根线，中间串联手动开关S1，经过连接器C19进入配电箱成为正极低压母线，负极线经过连接器C20出来与铅酸电池负极相接，在配电箱内部此负极线并联一根线成为负极低压母线；

低温加热器直流输入线经过连接器C14与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU8和接触器K11；冷却液循环泵直流输入线经过连接器C15与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU9和接触器K12；

氢气循环泵直流输入线经过连接器C16与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU10和接触器K13；

散热器风风扇直流输入线经过连接器C17与低压母线相连，其中正极线串联熔断器FU11和接触器K14；配电箱内接触器K3,K4……K14线圈取电均来源于低压母线，其中接触器K3、K5、K11、K12、K13、K14由外部燃料电池系统控制器FCU控制；

接触器K4、K6、K7、K8、K9、K10由外部车辆控制器VCU控制；配电箱升压DC/DC变换器、电机控制器和降压DC/DC变换器的24V辅助电源均来源于低压母线；配电箱内的CAN线按照类型分为内部CAN和外部CAN，其中内部CAN与燃料电池系统控制器FCU内部CAN总线相连，外部CAN与车辆控制器VCU外部CAN总线相连。

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