一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路的制作方法

[0001]
本发明属于氢燃料电池系统领域，尤其涉及一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路。


背景技术：

[0002]
氢燃料电池作为动力来源的电子设备或装置的逐步开始应用。如需设备安全、可靠、高效、长寿命工作，则需对设备的核心部件电堆的电压进行实时监控，氢燃料电池电堆单节电压在0.6～1.2v之间，为满足动力系统电压平台需要，氢气燃料电池电堆的电极通常在200串以上；由于电压采集要求采集的节数多，现有技术又尚不成熟，所以对于氢燃料电池电堆的电压检测大多不能保证检测的有效性及实时性。
[0003]
目前主流的方案采用12串/16串集成芯片进行单片电压采样，在氢燃料电堆上使用集成方案造成成本高，检测模块数量多，体积大等缺点。


技术实现要素：

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有鉴于此，本实用新型针对现有技术存在的问题，在相同体积下可采集电堆的单体数量是集成芯片方案的2倍，而成本可降低一半。本实用新型设计了一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路；本申请中所采用的电路能确保电压采集节数在96串以上，电压采集速度在150ms/周期，能够满足氢燃料电池电堆电压采集的有效性和实时性。
[0005]
本实用新型提供的一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路，具体包括：
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所述一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路具体包括：氢燃料电堆、采集切换电路、电压采集电路；所述氢燃料电堆通过电压采集导线与所述采集切换电路电性连接；所述采集切换电路与所述电压采集电路电性连接；所述采集切换电路包括多个切换开关，多个所述切换开关分别与开关控制电路电性连接。
[0007]
进一步地，所述氢燃料电堆包括n个单电极，分别为cell_1—cell_n；每个单电极的电压通过电压采集导线引出至所述氢燃料电堆外部；n为根据氢燃料汽车动力系统需求实际情况的预设值，为正整数。
[0008]
进一步地，所述采集切换电路的切换开关也包括n个，分别为s1-sn，且与所述氢燃料电堆的单电极一一对应。
[0009]
进一步地，所述氢燃料电堆的奇数节单电极通过各自所对应的切换开关连接至一根奇数节单电极电压采集线a2；所述氢燃料电堆的偶数节单电极通过各自所对应的切换开关连接至一根偶数节单电极电压采集线a1。
[0010]
进一步地，所述奇数节单电极电压采集线和所述偶数节单电极电压采集线与所述电压采集电路电性连接。
[0011]
进一步地，所述电压采集电路还通过can网与电压调理电路电性连接。
[0012]
所述开关控制电路包括74hc138逻辑芯片，防止氢燃料电堆电压采样过程中所述奇数节单电极电压采集线a2或所述偶数节单电极电压采集线a1有两节以上的电堆单电极
连接。
[0013]
本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：采用多电压采集切换电路能确保氢燃料电堆的电压采集节数在96串以上，电压采集速度在150ms/周期，提高氢燃料电堆电压采集的有效性和实时性。
附图说明
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图1是本实用新型一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路连接示意图；
[0015]
图2是本实用新型中开关控制电路原理图。
具体实施方式
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为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。
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请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路的结构图，具体包括：
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所述一种氢燃料电堆多电压采集分时切换电路具体包括：氢燃料电堆1、采集切换电路2、电压采集电路3；所述氢燃料电堆1通过电压采集导线与所述采集切换电路2电性连接；所述采集切换电路2与所述电压采集电路3电性连接；所述采集切换电路2包括多个切换开关21，多个所述切换开关21分别与开关控制电路4电性连接。
[0019]
所述氢燃料电堆1包括n个单电极，每个单电极的电压通过电压采集导线引出至所述氢燃料电堆1外部；n为根据氢燃料汽车动力系统需求实际情况的预设值，为正整数。
[0020]
所述采集切换电路2的切换开关21也包括n个，且与所述氢燃料电堆1的单电极一一对应。
[0021]
所述氢燃料电堆1的奇数节单电极通过各自所对应的切换开关21连接至一根奇数节单电极电压采集线23；所述氢燃料电堆1的偶数节单电极通过各自所对应的切换开关21连接至一根偶数节单电极电压采集线22。
[0022]
所述奇数节单电极电压采集线23和所述偶数节单电极电压采集线22与所述电压采集电路3电性连接。
[0023]
所述电压采集电路3还通过can网与电压调理电路电性连接。
[0024]
所述开关控制电路4包括74hc138逻辑芯片，防止氢燃料电堆电压采样过程中所述奇数节单电极电压采集线a2或所述偶数节单电极电压采集线a1有两节以上的电堆单电极连接。
[0025]
请参考图2，图2是本实用新型中开关控制电路原理图；
[0026]
本发明利用了74hc138逻辑芯片的输出单一性(当使能输出时，y0-y7只有一个低电平输出，其他为高电平输出)，u11～u18控制奇数开关，74ch138使用引脚a0-a2作为y0-y7的通道选择，引脚e1作为片选使用，u11-u18的e1片选引脚又通过一片74hc138进行控制，这样保证了奇数开关在任意时刻只有一片输出或没有输出。
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开关阵列的偶数开关控制和奇数开关控制原理一样，任意时刻只有一片输出或没有输出。
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通过逻辑计算可以得出控制的真值表，软件根据真值表对开关阵列进行控制，即
可联通对应的sx开关，使得对应的单体电压连接到后级采样电路进行采样。真值表如表1所示(方便阐述，本实施例仅提供128个单电极的开关真值表)：
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[0030][0031]
本装置的控制需要防止开关在切换过程中造成的假短路状态，还在设计中引入了死区控制。
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当第一节电压的正负极与采集电路连接，采集到该节电压后，继续采集第二节电压，第二节电压是以第一节电压的正极作为参考电压进行测量，即在测量第二节电压时，需要切换第一节电压的负极到第二节电池电压的正极。当松开第一节电池负极开关后，需要增加一个死区时间，死区时间结束后，允许闭合第二节电压的正极。避免第一节电池负极尚未完全断开，第二节电压正极已经闭合造成第一节与第二节短路。
[0033]
本实用新型的有益效果是：采用多电压采集切换电路能确保氢燃料电堆的电压采集节数在96串以上，电压采集速度在150ms/周期，提高氢燃料电堆电压采集的有效性和实时性。
[0034]
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
[0035]
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。