CN212950471U - 低压双供电电路、空压机控制器以及氢燃料电池系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压双供电电路、空压机控制器以及氢燃料电池系统，包括：电源芯片以及可独立向所述电源芯片供电的第一电压源和第二电压源；其中，所述第一电压源通过第一开关元件与所述电源芯片连接，所述第一电压源被配置为在所述第一开关元件为通电状态时向所述电源芯片供电；所述第二电压源通过第二开关元件与所述电源芯片连接，所述第二电压源被配置为在所述第二开关元件为通电状态时向所述电源芯片供电。本申请通过设置电压变换装置和开关元件，增加了一路供电电源，从而可根据两路电源的状态选择合理的供电方案确保空压机控制器正常工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

Description

低压双供电电路、空压机控制器以及氢燃料电池系统

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，具体涉及一种低压双供电电路，具有该低压双供电电路的空压机控制器以及具有该空压机控制器的氢燃料电池系统。

背景技术

在新能源电动汽车或氢燃料电池汽车电路中，一般有高压和低压两路供电，高压主要是给主驱电机控制器供电，而低压则是给整车控制器VCU(Vehicle Control Unit)、仪表、车灯等供电，尤其是在氢燃料电池系统中，空压机控制器的正常运作需由低压控制电源支持。

然而，有时提供低压的低压控制电源容易出现震动脱开或搭铁亏电等掉电问题，导致整车系统的稳定性运行存在隐患。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种低压双供电电路，能够解决如何在低压控制电源无法正常供电的情况下确保氢燃料电池系统稳定运行的技术问题。

本申请提供一种低压双供电电路，所述电路包括：电源芯片(4)以及可独立向所述电源芯片(4)供电的第一电压源(1)和第二电压源(2)；其中，

所述第一电压源(1)通过第一开关元件(31)与所述电源芯片(4)连接，所述第一电压源(1)被配置为在所述第一开关元件(31)为通电状态时向所述电源芯片(4)供电；

所述第二电压源(2)通过第二开关元件(32)与所述电源芯片(4)连接，所述第二电压源(2)被配置为在所述第二开关元件(32)为通电状态时向所述电源芯片(4)供电。

在本申请所述的低压双供电电路中，还包括串联在所述第一电压源(1)与所述第一开关元件(31)之间的电压变换装置(5)，所述电压变换装置(5)被配置为将所述第一电压源(1)输出的第一电压转换为第二电压，所述第二电压为所述第二电压源(2)输出的电压。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述第一开关元件(31)和/或所述第二开关元件(32)包括被动开关元件，所述被动开关元件的负极与所述电源芯片(4)相连，以使所述第一电压源(1)和/或所述第二电压源(2)输出的电压被所述被动开关元件正向导通至所述电源芯片(4)。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述第一开关元件(31)和/或所述第二开关元件(32)包括主动开关元件，所述主动开关元件的通断电状态由所述低压双供电电路中的控制单元控制切换。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述电路还包括：顺序串联的控制单元(6)、驱动单元(7)和功率模块(8)，所述控制单元(6)分别与所述电源芯片(5)和所述驱动单元(7)相连，所述控制单元(6)被配置为控制所述第一电压源(1)和/或所述第二电压源(2)为所述电源芯片(5)供电，并在所述第一电压源(1)和所述第二电压源(2)同时为所述电源芯片(5)供电时，按照预设的供电比例控制第一电压源(1)和所述第二电压源(2)的供电量，所述驱动单元(7)被配置为驱动所述功率模块(8)运作。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述控制单元(6)包括中央处理单元、电子控制单元、微控制单元、内存保护单元以及集成电路芯片中的至少一个。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述功率模块(8)包括三相全桥驱动电路。

在本申请所述的低压双供电电路中，所述电源芯片(4)包括第一电源芯片(41)和第二电源芯片(42)，所述第一电源芯片(41)通过第一开关元件(31)与所述第一电压源(1)相连，所述第二电源芯片(42)通过第二开关元件(32)与所述第二电压源(2)相连。

本申请提供一种空压机控制器，所述空压机控制器包括如上任一所述的低压双供电电路。

本申请提供一种氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统包括如上所述的空压机控制器。

本申请提供的低压双供电电路，通过设置电压变换装置和开关元件，增加了一路供电电源，从而可根据两路电源的状态选择合理的供电方案确保空压机控制器正常工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的低压双供电电路的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的低压双供电电路的第一种具体结构示意图；

图3为本申请实施例提供的低压双供电电路的第二种具体结构示意图；

图4为本申请实施例提供的低压双供电电路的第三种具体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的低压双供电电路的结构示意图。如图1所示，本申请提供的低压双供电电路包括电源芯片(4)，以及可独立向电源芯片(4)供电的第一电压源(1)和第二电压源(2)。

其中，第一电压源(1)通过第一开关元件(31)与电源芯片(4)连接，第一电压源(1)被配置为在第一开关元件(31)为通电状态时向电源芯片(4)供电；第二电压源(2)通过第二开关元件(32)与电源芯片(4)连接，第二电压源(2)被配置为在第二开关元件(32)为通电状态时向电源芯片(4)供电。

具体地，如图1所示，本申请所提供的低压双供电电路，第一电压源(1)可以是具有电源正极连接端V+和电源负极连接V-的高压电源，第二电压源(2)可以是具有电源正极连接端LV+和电源负极连接LV-的低压电源，这里的高、低是相对电源输出电压大小定义的，如第一电压源(1)输出的电压是500V(或400V～750V)、第二电压源(2)输出的电压是24V(或12V～32V)，两电源输出电压存在较大差异。可以理解的是，虽然本实施例说明了第一电压源(1)是相对第二电压源(2)的高压电源，第一电压源(1)的输出电压可以是500V(或400V～750V)，但不排除其他实施例中的第一电压源(1)和第二电压源(2)是等压电源，或是第二电压源(2)是相对第一电压源(1)的高压电源，具体设定可根据实际应用情况限制。

更具体地，第一电压源(1)通过第一开关元件(31)与电源芯片(4)连接、第二电压源(2)通过第二开关元件(32)与电源芯片(4)连接，形成双供电回路，为电源芯片(4)供电的两条回路由两个独立的开关元件各自控制通断，这一设计不仅可在第一电压源(1)或第二电压源(2)故障而无法正常供电时，由另一个电压源继续供电以确保电路正常运行，还可在特殊情况下控制两个电压源同时按预设比例供电，满足更多的应用场景。

例如，当第一电压源(1)是高压电源、第二电压源(2)是低压电源时，实际易出现如背景技术中所描述的低压电源因振动脱开或搭铁亏电而掉电的异常情况，为了避免出现这一情况，可转而向有电可供的高压电源请求供电，即两路电源可极大程度确保电源芯片的正常供电。

本实施例提供的低压双供电电路，通过设置电压变换装置和开关元件，增加了一路供电电源，从而可根据两路电源的状态选择合理的供电方案确保空压机控制器正常工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定性运行。

在一些实施例中，如图1所示，低压双供电电路还包括串联在第一电压源(1)与第一开关元件(31)之间的电压变换装置(5)。其中，电压变换装置(5)被配置为将第一电压源(1)输出的第一电压转换为第二电压，第二电压为第二电压源(2)输出的电压。可以理解的是，若第一电压源(1)与第二电压源(2)是非等压电源，则在替换供电或同时供电时，势必要对电压进行转换，电压转换不仅是为了匹配故障电源的输出电压，更是为了满足被供电元器件-电源芯片(4)可用的电压。

例如，当第一电压源(1)是高压电源、第二电压源(2)是低压电源时，电压变换装置(5)可以是高压转低压隔离变压器，转换后的电压与电源芯片(4)可用的电压匹配一致，如24V。

本实施例提供的低压双供电电路，通过设置电压变化装置，可确保电压的稳定性输入，进而确保空压机控制器、氢燃料电池系统的稳定性运行。

在一些实施例中，如图2所示，第一开关元件(31)和/或第二开关元件(32)包括被动开关元件。具体地，被动开关元件可以是二极管，二极管的负极与电源芯片(4)相连，以使第一电压源(1)和/或第二电压源(2)输出的电压能够被该被动开关元件正向导通至电源芯片(4)。

本实施例提供的低压双供电电路，通过将开关元件设置为二极管，可控制电压不会反串，使得空压机控制器能够在稳定电压中正常工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定性运行。

在一些实施例中，如图3所示，第一开关元件(31)和/或第二开关元件(32)包括主动开关元件。其中，主动开关元件的通断电状态由低压双供电电路中的控制单元控制切换，也即是说，管理人员可依据实际需求将电路控制程序配置于控制单元中，使得控制单元可控制主动开关元件的通断，此时的控制单元可通过对第一开关元件(31)和/或第二开关元件(32)的控制，来控制由第一电压源(1)和/或第二电压源(2)为电源芯片(4)供电，或者控制第一电压源(1)和/或第二电压源(2)供电的比例，如第一电压源(1)供电50％、第二电压源(2)供电50％。

本实施例提供的低压双供电电路，通过将开关元件设置为可控开关，可控制供电比例从而满足实际应用需求，使得空压机控制器能够在稳定电压中正常工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定性运行。

可以理解的是，本领域技术人员还可依据实际应用情况，将第一开关元件(31)和/或第二开关元件(32)设置为其他电压/电流控制元件，如继电器，虽然本申请实施例仅举例说明了部分情况下可采用二极管或可控开关控制供电回路通断，但不排除在其他实施例中还可采用其他控制元件限制电流的流通时刻以及方向。

在一些实施例中，如图1所示，低压双供电电路还包括：顺序串联的控制单元(6)、驱动单元(7)和功率模块(8)。其中，控制单元(6)分别与电源芯片(5)和驱动单元(7)相连，控制单元(6)被配置为控制第一电压源(1)和/或第二电压源(2)为电源芯片(5)供电，并在第一电压源(1)和第二电压源(2)同时为电源芯片(5)供电时，按照预设的供电比例控制第一电压源(1)和第二电压源(2)的供电量，驱动单元(7)被配置为驱动功率模块(8)运作。

本实施例提供的低压双供电电路，通过设置控制单元、驱动单元和功率模块，可使空压机控制器稳定工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

在一些实施例中，控制单元(6)包括中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)、电子控制单元(Electronic Control Unit，ECU)、微控制单元(MicrocontrollerUnit，MCU)、内存保护单元(Micro Processor Unit，MPU)以及集成电路芯片(System-on-a-Chip，SOC)中的任意一个。可以理解的是，在其他实施例中，控制单元(6)还可以是其他符合电路需求作用的控制单元，本申请对控制单元(6)的规制不作具体限制。

本实施例提供的低压双供电电路，提供多类型的控制单元，不仅可满足实际应用需求，还可使空压机控制器稳定工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

在一些实施例中，如图1所示，功率模块(8)包括三相全桥驱动电路。其中，三相全桥驱动电路包括第一IGBT晶体管Q1、第二IGBT晶体管Q2、第三IGBT晶体管Q3、第四IGBT晶体管Q4、第五IGBT晶体管Q5、第六IGBT晶体管Q6，其可以减少电流波动和转矩脉动，使得电机输出较大的转矩，在电机驱动部分使用6个功率场效应管控制输出电压。

本实施例提供的低压双供电电路，通过将功率模块设置为三相全桥驱动电路，可使空压机控制器稳定工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

在一些实施例中，如图4所示，电源芯片(4)包括第一电源芯片(41)和第二电源芯片(42)。其中，第一电源芯片(41)通过第一开关元件(31)与第一电压源(1)相连，第二电源芯片(42)通过第二开关元件(32)与第二电压源(2)相连。

具体地，本申请提出在原有电路的基础上新增一个电源芯片，如图4中的第二电源芯片(42)即为控制电路原有的电源芯片，而第一电源芯片(41)是新增的电源芯片，可确保原有供电回路不受影响。

本实施例提供的低压双供电电路，通过增加电源芯片来隔离供电回路，可使空压机控制器稳定工作，进而确保氢燃料电池系统的稳定运行。

在一些实施例中，低压双供电电路还可包括电压传感器、电流传感器以及温度传感器中的至少一个。其中，电压传感器、电流传感器和/或温度传感器用于判断是否供电，即是否为空压机控制器进行低压供电，如根据动力电池和电瓶SOC以及动力电池和电瓶温度来判断是否由第二电压源(2)进行供电。

本实施例提供的低压双供电电路，通过设置电压传感器、电流传感器和/或温度传感器，可确保电路供电的准确性，进而提高氢燃料电池系统的稳定性。

在一些实施例中，本申请还提供一种空压机控制器，该空压机控制器包括上述实施例中任一所述的低压双供电电路。

在一些实施例中，本申请还提供一种氢燃料电池系统，该氢燃料电池系统包括如上实施例中所述的空压机控制器。其中，氢燃料电池系统还包括与空压控制器连接的燃料电池控制器和回氢泵控制器。可以理解的是，燃料电池控制器是燃料电池发动机系统的控制“大脑”，主要实现对燃料电池系统的在线检测、实时控制及故障诊断，确保系统稳定可靠工作。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种低压双供电电路、空压机控制器以及氢燃料电池系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种低压双供电电路，其特征在于，所述电路包括：电源芯片(4)以及可独立向所述电源芯片(4)供电的第一电压源(1)和第二电压源(2)；其中，

所述第一电压源(1)通过第一开关元件(31)与所述电源芯片(4)连接，所述第一电压源(1)被配置为在所述第一开关元件(31)为通电状态时向所述电源芯片(4)供电；

所述第二电压源(2)通过第二开关元件(32)与所述电源芯片(4)连接，所述第二电压源(2)被配置为在所述第二开关元件(32)为通电状态时向所述电源芯片(4)供电。

2.如权利要求1所述的低压双供电电路，其特征在于，还包括串联在所述第一电压源(1)与所述第一开关元件(31)之间的电压变换装置(5)，所述电压变换装置(5)被配置为将所述第一电压源(1)输出的第一电压转换为第二电压，所述第二电压为所述第二电压源(2)输出的电压。

3.如权利要求1所述的低压双供电电路，其特征在于，所述第一开关元件(31)和/或所述第二开关元件(32)包括被动开关元件，所述被动开关元件的负极与所述电源芯片(4)相连，以使所述第一电压源(1)和/或所述第二电压源(2)输出的电压被所述被动开关元件正向导通至所述电源芯片(4)。

4.如权利要求1所述的低压双供电电路，其特征在于，所述第一开关元件(31)和/或所述第二开关元件(32)包括主动开关元件，所述主动开关元件的通断电状态由所述低压双供电电路中的控制单元控制切换。

5.如权利要求1所述的低压双供电电路，其特征在于，所述电路还包括：顺序串联的控制单元(6)、驱动单元(7)和功率模块(8)，所述控制单元(6)分别与所述电源芯片(4)和所述驱动单元(7)相连，所述控制单元(6)被配置为控制所述第一电压源(1)和/或所述第二电压源(2)为所述电源芯片(4)供电，并在所述第一电压源(1)和所述第二电压源(2)同时为所述电源芯片(4)供电时，按照预设的供电比例控制第一电压源(1)和所述第二电压源(2)的供电量，所述驱动单元(7)被配置为驱动所述功率模块(8)运作。

6.如权利要求5所述的低压双供电电路，其特征在于，所述控制单元(6) 包括中央处理单元、电子控制单元、微控制单元、内存保护单元以及集成电路芯片中的至少一个。

7.如权利要求5所述的低压双供电电路，其特征在于，所述功率模块(8)包括三相全桥驱动电路。

8.如权利要求1所述的低压双供电电路，其特征在于，所述电源芯片(4)包括第一电源芯片(41)和第二电源芯片(42)，所述第一电源芯片(41)通过第一开关元件(31)与所述第一电压源(1)相连，所述第二电源芯片(42)通过第二开关元件(32)与所述第二电压源(2)相连。

9.一种空压机控制器，其特征在于，所述空压机控制器包括如权利要求1-8中任一所述的低压双供电电路。

10.一种氢燃料电池系统，其特征在于，所述氢燃料电池系统包括如权利要求9所述的空压机控制器。

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