用于串联型氢燃料电池直流升压变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器包括串联的前级升压电路和后级升压电路，前级升压电路用于将输入电压升压到中间电压,后级升压电路用于将中间电压升高到输出电压，后级升压电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，第一镜像电路和第二镜像电路以镜像方式跨接在中间电压两端，前级升压电路中，前级输入电容跨接在输入电压两端，后级升压电路通过后级输出电容输送输出电压。该直流升压变换器克服了现有技术中变比越高效率越低的问题，具有变比大、效率高的优点。

【技术实现步骤摘要】
用于串联型氢燃料电池直流升压变换器
本专利技术涉及一种直流升压变换器，具体而言涉及一种用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器。
技术介绍
传统汽车排放尾气对环境造成的污染的问题日益突出。而电动汽车存在充电时间长，续航里程有限的问题。氢燃料电池是一种零污染、高效率、续航里程长清洁电池，被广泛应用于汽车领域。氢燃料电池使得氢气和氧气进行化学反应产生电能，通常是为整车供电的基本单元。但是氢燃料电池输出的电压比较低，需要通过直流升压变换器将电压升高，从而满足整车动力电池电压平台需求。直流升压变换器作用是将输入的低压直流电压转换成高压直流电压进行输出。这要求直流升压变换器的输出直流电压与输入直流电压的升压比足够大，从而满足不同车型对电压的需求。还要求直流升压变换器的转换效率足够高，从而保证良好的散热和整车较长时间的续航里程。传统的直流升压变换器以Boost电路为主，主要由电感、电容、开关管和二极管组成，能实现最基本的升压功能，但需要通过电路并联来实现低压大电流的大功率传输。输入输出升压比有限，当占空比为80％时候，升压比为5倍，且效率低下。基于目前现状，功率密度大的氢燃料电池输出电压都很低，一般为50～100V左右，而整车的动力电池的电压等级一般在650V左右，在SOC很高时候，动力电池电压峰值会达到720V，如果采用传统的直流升压变换器，很难满足输入电压与输出电压变比关系，与此同时，变比越高效率越低的问题严重影响整车的续航里程。为此，期望提供一种新型的用于串联型氢燃料电池直流升压变换器，其具有变比大、效率高的优点。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种用于串联型氢燃料电池直流升压变换器，用于解决现有技术中变比越高效率越低严重影响整车续航里程的问题。本专利技术的目的通过以下技术方案得以实现。本专利技术的一个实施方式提供了一种用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器，包括串联的前级升压电路和后级升压电路，前级升压电路用于将输入电压升压到中间电压,后级升压电路用于将中间电压升高到输出电压。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中后级升压电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，第一镜像电路和第二镜像电路以镜像方式跨接在中间电压两端。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中前级升压电路中，前级输入电容跨接在输入电压两端。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中后级升压电路通过后级输出电容输送输出电压。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中后级升压电路通过并联的后级第一输出电容和后级第二输出电容来输送输出电压。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中前级升压电路中，输入电压的两端跨接有前级输入电容，前级第一电感和串联的前级第一开关端跨在输入电压的两端，前级第一电感与串联的前级第一二极管和前级输出电容跨接在输入电压的两端，前级第二电感和串联的前级第二开关端跨在输入电压的两端，前级第二电感和串联的前级第二二极管和前级输出电容跨在输入电压的两端。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中前级升压电路包括并联的六个前级输出电容，跨接在中间电压两端。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中第一镜像电路中，后级第一电感与串联的后级第一开关跨接在中间电压的两端，后级第一电感与串联的后级第一二极管和第一镜像电路的输出电容跨接在中间电压的两端；第二镜像电路中，后级第二电感与串联的后级第二开关跨接在中间电压的两端，后级第二电感与串联的后级第二二极管和第二镜像电路的输出电容跨接在中间电压的两端。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中第一镜像电路包括三个并联的输出电容，跨接在输出电压正极与中间电压负极之间。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中第二镜像电路包括三个并联的输出电容，跨接在中间电压正极与输出端负极之间。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中输出电压通过公式：Vout/Vin＝1/(1-Dq1)×(1+Dh3)/(1-Dh3)进行计算,其中Vin为输入电压，Vout为输出电压，Dq1为前级第一开关的占空比，前级第二开关的占空比与前级第一开关的占空比相等，Dh3为后级第一开关的占空比，后级第二开关的占空比与后级第一开关的占空比相等。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中前级第一电感的电感量与前级第二电感的电感量相同，前级第一电感的电感量与前级第二电感的电感量的大小Lq通过公式:Vin＝Lq×△iq/Dq进行初步选择，其中Vin为输入电压，△iq为流过其中一个电感的电感电流变化量，Dq为前级升压电路中前级开关的导通时间。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中后级第一电感的电感量与后级第二电感的电感量相同，后级第一电感的电感量与后级第二电感的电感量的大小Lh通过公式:Vc＝Lh×△ih/Dh进行初步选择，其中Vc为中间电压，△ih为流过后级升压电路中其中一个电感的电流变化量，Dh为后级升压电路中后级开关的导通时间，中间电压通过公式：Vc/Vin＝1/(1-Dq1)进行计算，Vin为输入电压，Dq1为前级第一开关的占空比，前级第二开关的占空比与前级第一开关的占空比相等。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中直流升压变换器中各个电容根据体积和成本进行选择,例如可选为220μF。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的直流升压变换器，其中直流升压变换器中二极管通过通态电流和反向电压进行选择，通态电流根据电路的输入电流进行计算，反向电压根据电路的输出电压进行选择。该电路拓扑使得所用元器件的电应力最小，并且可以满足输入输出大变比的需求。采用这种前级升压电路后，后级升压电路后级镜像的电路可以进一步增加输入电流等级且提高输出电压。【附图说明】参照附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本专利技术的技术方案，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图中：图1示出了根据本专利技术一个实施方式的用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器。【具体实施方式】图1和以下说明描述了本专利技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本专利技术。为了教导本专利技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本专利技术的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本专利技术的多个变型。由此，本专利技术并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。图1示出了根据本专利技术一个实施方式的用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器。如图1所示，直流升压变换器包括串联的前级升压电路和后级升压电路，前级升压电路用于将输入电压Vin升压到中间电压Vc,后级升压电路用于将中间电压Vc升高到输出电压Vout。前级升压电路中，输入电压Vin的两端跨接有前级输入电容Cin，前级第一电感L1和串联的前级第一开关SW1端跨在输入电压Vin的两端，前级第一电感L1与串联的前级第一二极管D1和前级第一电容C1跨在输入电压Vin的两端，前级第二电感L2和串联的前级第二开关SW2端跨在输入电压Vin的两端，前级第二电感L2和串联的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器，包括串联的前级升压电路和后级升压电路，前级升压电路用于将输入电压升压到中间电压,后级升压电路用于将中间电压升高到输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种用于串联型氢燃料电池的直流升压变换器，包括串联的前级升压电路和后级升压电路，前级升压电路用于将输入电压升压到中间电压,后级升压电路用于将中间电压升高到输出电压。2.如权利要求1所述的直流升压变换器，其特征在于，后级升压电路包括第一镜像电路和第二镜像电路，第一镜像电路和第二镜像电路以镜像方式跨接在中间电压两端。3.如权利要求1所述的直流升压变换器，其特征在于，前级升压电路中，前级输入电容跨接在输入电压两端。4.如权利要求1所述的直流升压变换器，其特征在于，后级升压电路通过后级输出电容输送输出电压。5.如权利要求4所述的直流升压变换器，其特征在于，后级升压电路通过并联的后级第一输出电容和后级第二输出电容来输送输出电压。6.如权利要求2所述的直流升压变换器，其特征在于，前级升压电路中，输入电压的两端跨接有前级输入电容，前级第一电感和串联的前级第一开关端跨在输入电压的两端，前级第一电感与串联的前级第一二极管和前级输出电容跨接在输入电压的两端，前级第二电感和串联的前级第二开关端跨在输入电压的两端，前级第二电感和串联的前级第二二极管和前级输出电容跨在输入电压的两端。7.如权利要求6所述的直流升压变换器，其特征在于，前级升压电路包括并联的六个前级输出电容，跨接在中间电压两端。8.如权利要求6所述的直流升压变换器，其特征在于，第一镜像电路中，后级第一电感与串联的后级第一开关跨接在中间电压的两端，后级第一电感与串联的后级第一二极管和第一镜像电路的输出电容跨接在中间电压的两端；第二镜像电路中，后级第二电感与串联的后级第二开关跨接在中间电压的两端，后级第二电感与串联的后级第二二极管和第二镜像电路的输出电容跨接在中间电压的两端。9.如权利要求8所述的直流升压变换器，其特征在于，第一镜像电路包括三个并联的输出电容，跨接在输出电压正极与中间电压负...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11