一種無直流直流升壓變換器的燃料電池混合動力電源系統的制作方法

本實用新型涉及一種燃料電池發動機和儲能包組成的動力電源系統，尤其是一種無須直流直流升壓變換器，便可將低電壓的燃料電池發動機輸出的能量配置到高電壓輸出的動力母線上。

背景技術：

與其他新能源系統比較，更加有效，清潔，高能量密度的的燃料電池是近年來應用的熱點之一。為了補償燃料電池發動機輸出伏安特性偏軟，輸出電壓較低的不足，燃料電池和二次電池組成的儲能包混合使用，是燃料電池電源系統普遍采用的構成模式，尤其是在燃料電池電動車領域；目前已有的燃料電池電源系統中，直流直流升壓變換器是必不可少的部件，用來把低電壓的燃料電池發動機的輸出能量傳輸到高電壓的動力母線上。

本實用新型要解決的技術問題是提供一種電電混合動力電源系統，無需直流直流升壓變換器，將所述電源系統的輸出電壓提升到高于燃料電池發動機的輸出電壓，使所述燃料電池混合動力電源系統滿足高電壓輸出和瞬態大功率輸出的需求。

技術實現要素：

本實用新型要提供一種燃料電池和儲能包混合組成的動力電源系統，系統無須直流直流升壓變換器，即可將低電壓輸出的燃料電池的輸出能量傳輸到高電壓的供電母線上，并同時滿足系統瞬時大功率的特性要求；為了實現這一目的，所述電源系統利用了切換開關組合（3）和由若干子儲能包（2）串聯組成的儲能包（4）的結合；所述切換開關組合（3）的正負輸入端分別與所述燃料電池發動機的正負輸出端的相接，所述切換開關組合（3）的一組輸出端分別連接到每個子儲能包的兩端，選通所述開關組合（3）的某一對開關，如（31， 32），使得所述燃料電池發動機（1）輸出與所述儲能包（4）的某一子儲能包（2）相連接，對該低壓儲能包進行充電；在程序控制下，所述切換開關組合（3）依次切換，使得燃料電池發動機（1）輪流對所述儲能包（4）的一個子儲能包充電；所述電源系統的輸出電壓為所述儲能包（4）的輸出電壓，其值等于各串聯連接的所述子儲能包的電壓之和。

本實用新型要提供一種燃料電池和儲能包混合組成的動力電源系統，通過對子儲能包（2）的設計，使其標稱電壓與燃料電池發動機（1）的輸出電壓相匹配，在所述開關組合（3）中的某一對開關，如（31，32）接通后所述燃料電池發動機（1）可以對該子儲能包，如（2），進行充電，充電電量等于該電流在該充電時間段上的積分值。

本實用新型要提供一種燃料電池和儲能包混合組成的動力電源系統，該系統中的所述子儲能包可以采用不同類型的儲能元件的組合來實現，如超級電容器組，鋰離子電池組，鎳氫電池組等；針對特殊的需求，也何以是復合型的儲能裝置，如超級電容器與鋰離子電池并聯串聯使用。

附圖說明

圖1是本實用新型結構原理圖。

圖2是本實用新型的實施電路原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖2給出了一個有三級升壓的燃料電池、鋰離子組成的電電混合電源系統的實施方式。一款48V/5kW的燃料電池發動機，最佳工作點為48V/60A，子儲能包由15只50Ah的磷酸鐵鋰電池串聯組成，標稱電壓48V；3個子儲能包（B1，B2, B3）串聯組合成電壓144V，容量50Ah的儲能包；開關組合由6只大功率NMOS（M1至M6）組成，控制程序是：在每一時間分段上只有NMOS管（M1, M2），（M3, M4）或（M5, M6）其中一對導通，燃料電池發動機（1）在上述時間分段上，對子儲能包B1, B2 或B3之一，以1.2C倍率充電，充電保持間隔為5分鐘；這時所述燃料電池/磷酸鐵鋰組成的混合電源系統的輸出電壓為144V；如果以該磷酸鐵鋰鋰離子電池的5C的短時間放電能力計算，該系統的最大短時間輸出電流可達250A，電壓144V, 最大功率為36kW。