一种阴极开放式氢燃料电池系统控制装置及控制方法

文档序号:34736447发布日期:2023-07-12 19:46阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,所述阴极开放式氢燃料电池系统控制装置包括:

2.如权利要求1所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,数据采样电路包括开关信号采样电路、输入电压采样电路、输入电流采样电路、电池温度采样电路、装置供电采样电路、氢气检测采样电路、短路信号采样电路;

3.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,开关信号采样电路与开关驱动电路具体为:12v供电电源滤波与保护电路中的二极管d1负极输出端与复位开关s1、三极管qp1的发射极相连,复位开关s1两端并联电容c3,复位开关s1另一端经二极管d2后接三极管qp1的集电极,复位开关s1另一端同时分别经电阻r1和r2接地,电阻r1和r2之间引出采样口接入控制模块gpio64引脚,三极管qp1的基极与发射极间接电阻r3,三极管qp1的基极还与三极管qn1的集电极相连,三极管的qp1的集电极还引出+12v电源端口并经电解质电容c4后接地,控制模块gpio65经电阻r4接三极管qn1的基极,qn1的发射极接地。

4.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,输入电压采样电路与输入输出驱动电路具体为:装置正极输入vin+依次经过电阻r5、可调电阻r6和电阻r7接地,同时电容c5并联在电阻r7两端,可调电阻r6的滑动触点和电阻r7相连,同时接入控制模块adcina0引脚;n沟道增强型场效应管m1、m2、m3和m4分别两两并联且源极共同连接模拟地agnd,装置正极输入vin+接n沟道增强型场效应管m1和m2的漏极,装置正极输出vout+接n沟道增强型场效应管m3和m4的漏极;控制模块gpio66引脚经电阻r9连接光耦隔离元件u4的an引脚,光耦隔离元件u4的cat引脚直接接地,光耦隔离元件u4的col引脚连接隔离供电12v与三极管qn2的集电极,光耦隔离元件u4的em引脚同时连接三极管qn2与三极管qp2的基极,且经电阻r10连接至三极管qp2的集电极最后共同连接模拟地agnd,三极管qn2的发射极和三极管qp2的发射极相连,同时连接n沟道增强型场效应管m1、m2、m3和m4的栅极,且经电阻r8连接至四个n沟道增强型场效应管的源极。

5.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,输入电流采样电路具体为:电流传感器u6的输入端口接燃料电池正极vfc_in,输出端口接装置正极输入vin+,电流传感器u6的正负极供电引脚分别连接+5v电源端口和地,采样数据输出引脚sfc经电阻r12连接运算放大器u7的同相输入端与电阻r13,电阻r13另一端接地,电容c6两端分别连接+5v电源端口和地,+5v电源端口依次经电阻r14、可变电阻r15、电阻r17接运算放大器u7的反相输入端,可变电阻r15的滑动触点与电阻r17相连,同时经电阻r16后接地,电阻r18与电容c7并联且分别连接运算放大器u7的反相输入端和输出端,运算放大器u7的正负极供电分别连接+5v电源端口和地,运算放大器u7的输出端接入控制模块adcina1引脚。

6.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,电池温度采样电路具体为:+5v电源端口经电阻r19和热敏电阻rt1接地,电容c8两端分别连接+5v电源端口和地,电阻r19与热敏电阻rt1连接端接入运算放大器u8的同相输入端,+5v电源端口经可变电阻r20和电阻r21接地,可变电阻r20的滑动触点也连接电阻r21且经电阻r22后与运算放大器u8的反相输入端相连,电阻r23与电容c9并联且分别连接运算放大器u8的反相输入端和输出端,运算放大器u8的正负极供电分别连接+5v电源端口和地,运算放大器u8的输出端接入控制模块adcina2引脚。

7.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,短路信号采样与短路驱动电路具体为:+5v电源端口经电阻r27、电源开关s2和电阻r28后接地,电容c11并联在电源开关s2的两端,电源开关s2与电阻r28之间引出采样口接入控制模块gpio68引脚;+12v电源端口接电解质电容c12的正极,电解质电容c12的负极接地,+12v电源端口经电阻r29后分别与三极管qn4的基极和三极管qn5的集电极相连,电阻r30连接三极管qn4的基极和发射极,控制模块gpio69引脚经电阻r31后与三极管qn5的基极相连,电阻r32连接三极管qn5的基极和发射极,三极管qn4的发射极和三极管qn5的发射极相连接地,装置正极输入vin+与电解质电容c13正极相连,电解质电容c13负极接地,n沟道增强型场效应管m5和m6并联,装置正极输入vin+与n沟道增强型场效应管m5和m6的漏极相连,n沟道增强型场效应管m5和m6的源极接地,+12v电源端口经电阻r33后与n沟道增强型场效应管m5和m6的栅极相连。

8.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,氢供阀驱动电路具体为:+12v电源端口接电解质电容c14的正极,电解质电容c14的负极接地,+12v电源端口与三极管qn6的集电极相连,控制模块gpio70引脚经电阻r34后与三极管qn6和三极管qp3的基极相连,三极管qn6的发射极与三极管qp3的发射极相连,+12v电源端口接氢供阀u11的正极与二极管d3的负极,氢供阀u11的负极与二极管d3的正极相连,同时连接至n沟道增强型场效应管m7和m8的漏极,n沟道增强型场效应管m7和m8的源极接地,三极管qn6的发射极与三极管qp3的发射极经电阻r35与n沟道增强型场效应管m7和m8的栅极相连。

9.如权利要求2 所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置,其特征在于,风扇驱动电路具体为:控制模块gpio10引脚经电阻r38连接光耦隔离元件u13的vin+引脚,光耦隔离元件u13的vin-引脚与数字地dgnd相连,+12v电源端口与光耦隔离元件u13的vcc引脚相连且经电解质电容c16连接gnd引脚并接地,光耦隔离元件u13的vo引脚分别与电阻r39和r40相连,电阻r39另一端接地,电阻r40另一端接n沟道增强型场效应管m11和m12的栅极,+12v电源端口接风扇u14的正极与二极管d5的负极,风扇u14的负极与二极管d5的正极相连,同时连接至n沟道增强型场效应管m11和m12的漏极,n沟道增强型场效应管m11和m12的源极接地。

10.一种用于实施权利要求1~9任意一项所述的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置的阴极开放式氢燃料电池系统控制方法,其特征在于,所述阴极开放式氢燃料电池系统控制方法包括:


技术总结
本发明属于燃料电池系统控制技术领域,公开了一种阴极开放式氢燃料电池系统控制装置及控制方法,包括控制模块、电源滤波转换电路、数据采样电路和驱动电路;所述控制模块分别与电源滤波转换电路、数据采样电路、驱动电路相连,电源滤波转换电路与数据采样电路、驱动电路相连,数据采样电路连接有传感器和分压采样电路,驱动电路与受控器件和外部设备相连。本发明提供的阴极开放式氢燃料电池系统控制装置能够监测燃料电池系统运行环境并进行启停保护,同时设计电池短路电路延长工作寿命,实现燃料电池系统的长久运行;有效避免了系统运行过程中的低压、过流、高温和漏氢问题,保证燃料电池系统安全稳定运行。

技术研发人员:马睿,孙海龙,王聪聪,宋剑,徐良材
受保护的技术使用者:西北工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/1/13
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