一种燃料电池自加热装置、方法及系统制造方法及图纸

本申请公开了一种燃料电池自加热的装置、方法及系统，该装置包括：主控模块，用于生成控制信号并将控制信号发送给连接的功率模块；功率模块，用于接收控制信号，并确定多路选择器状态；在多路选择器处于目标状态的情况下，确定第一电路的输入源为动力电池，第一电路为加热电路，运行加热电路，以使加热电路中的电感进行充放电，使得功率器件产生热量，功率器件包括电感、第一开关管、第一导通管、第二开关管和第二导通管。上述燃料电池自加热装置通过控制功率模块运行加热电路，使电感进行充放电，功率器件产生热量，并将热量传输至燃料电池中，可以更加方便地实现燃料电池的自加热，并且可以减少燃料电池系统的复杂度以及成本。且可以减少燃料电池系统的复杂度以及成本。且可以减少燃料电池系统的复杂度以及成本。

【技术实现步骤摘要】
一种燃料电池自加热装置、方法及系统


[0001]本申请涉及新能源领域，尤其涉及一种燃料电池自加热装置、方法及系统。

技术介绍

[0002]目前，随着碳中和，环保减排等意识的增强以及石油价格的不断上涨，氢燃料电池等新能源由于其零污染、可再生以及高效率等优势，受到广泛关注。由于燃料电池在0℃左右的低温环境下，只能产生一个较低的输出电压，因此，在低温环境中需要对燃料电池进行加热，以实现电池正常工作。目前，常用的加热方式有电加热以及催化燃烧加热。其中，电加热技术通过增加电热丝等加热装置对冷却液局部进行加热，将热量带入电池堆内部，这种方法较难控制温度，并且会降低燃料电池系统的效率；催化燃烧加热技术通过加装燃烧器用于催化反应，增加了燃料电池系统的成本以及复杂度。
[0003]因此，如何在不影响燃料电池系统效率和成本的情况下，便捷地对燃料电池进行加热是一个亟需解决的问题。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种燃料电池自加热的装置、方法及系统，通过主控模块控制功率模块运行加热电路，对加热电路中的功率器件进行充放电操作，使功率器件产生热量，并将热量传输给燃料电池，可以实现燃料电池的自加热，方便快捷，且不需要额外加装设备。
[0005]第一方面本申请提供了一种燃料电池自加热的装置，该装置包括主控模块和功率模块，其中，功率模块包括多路选择器以及第一电路：主控模块，用于生成控制信号并将控制信号发送给连接的功率模块；功率模块，用于接收控制信号，并根据控制信号确定多路选择器的状态；在多路选择器处于目标状态的情况下，确定第一电路的输入源为动力电池，第一电路为加热电路，运行加热电路，以使加热电路中的电感进行充放电，使得功率器件产生热量，其中，功率器件包括第一开关管、第一导通管、第二开关管和第二导通管；在多路选择器处于非目标状态的情况下，确定第一电路的输入源为燃料电池，第一电路为升降压级联拓扑电路，实现为动力电池充电。
[0006]上述本申请提供的一种燃料电池自加热装置，通过主控模块生成指示多路选择器状态的控制信号并发送给功率模块，功率模块根据上述控制信号，确定第一电路的输入源，在第一电路的输入源为动力电池的情况下，确定运行加热电路，功率模块中的功率器件通过电感的充放电产生热量，并将热量传输给燃料电池，实现燃料电池的加热，其中，电感也是功率器件的一部分。在功率模块确定第一电路的输入源是燃料电池的情况下，第一电路为升降压级联拓扑电路。上述装置没有在燃料电池系统中加装加热装置，却可以实现给动力电池充电以及燃料电池的自加热两种功能，可以减少成本，降低燃料电池系统的复杂度。
[0007]在第一方面一种可能的实施方式中，主控模块，还用于生成控制第一开关管状态的第一信号以及控制第二开关管状态的第二信号，其中，第一信号和第二信号相同。
[0008]在第一方面一种可能的实施方式中，所述主控模块包括采样电路、数字控制芯片
以及驱动电路；采样电路，用于获取电感当前的电流信号；数字控制芯片用于获取外部通信信号，并根据外部通信信号以及电流信号，生成控制信号，其中，外部通信信号用于指示电感的目标电流值，控制信号包括指示多路选择器状态的多路选择器控制信号，第一信号以及第二信号；驱动电路用于将控制信号发送给功率模块。上述过程中，外部通信信号可以是外部上位机通过控制器局域网络(controller area network,CAN)协议发送的信号，用于控制电感的电流大小。主控模块根据外部通信信号，以及采样得到的当前的电感的电流信号，生成指示多路选择器状态，第一开关管状态和第二开关管状态的控制信号，通过控制多路选择器、第一开关管和第二开关管控制电感的电流大小，进一步控制热量产生的速度、温度跃迁等等。
[0009]在第一方面一种可能的实施方式中，功率模块具体用于接收多路选择器控制信号、第一信号以及第二信号；在多路选择器处于目标状态，第一信号和第二信号各自指示第一开关管和第二开关管导通的情况下，使电感充电，使得功率器件产生热量。上述过程中，第一开关管和第二开关管导通，动力电池作为加热电路中的输入端给电感充电，电感的电流不断增大，功率器件产生热量，将热量传递给燃料电池，实现燃料电池自加热。
[0010]或者，在多路选择器处于目标状态，第一信号和第二信号各自指示第一开关管和第二开关管关断的情况下，使电感放电，使得功率器件产生热量。上述过程中，第一开关管和第二开关管关断，由于电感的电流不会突变，电感给输入端的动力电池充电，电感的电流不断减小。在电感给动力电池充电的过程中，功率器件产生热量，将热量传递给燃料电池，实现燃料电池自加热。
[0011]根据上述两种可能的实施例，在燃料电池自加热装置中，主控模块通过控制信号确定第一开关管和第二开关管的导通或者关断，通过控制开关管各自的占空比大小，控制电感的电流大小，控制功率器件产生热量的多少，进一步控制燃料电池加热的速度以及温度等。上述过程可以减少燃料电池加热过程中温度跃迁不稳定造成的燃料电池工作效率降低的问题。
[0012]在第一方面一种可能的实施方式中，电感为单相电感或多相电感并联。由于电感的电流不会突变，可以续流，电感可以在第一开关管和第二开关管导通或者关断的情况下，进行充放电，使得功率器件产生热量，将热量传输至燃料电池中。
[0013]第二方面本申请提供了一种燃料电池自加热的方法，该方法应用于第一方面提供的一种燃料电池自加热装置，燃料电池自加热装置包括主控模块和功率模块，其中，功率模块包括多路选择器以及第一电路，该方法包括：主控模块生成控制信号，并将控制信号发送给功率模块；功率模块接收控制信号，并根据控制信号确定多路选择器的状态；在多路选择器处于目标状态的情况下，确定第一电路的输入源为动力电池，第一电路为加热电路，运行加热电路，以使加热电路中的电感进行充放电，使得功率器件产生热量，其中，功率器件包括第一开关管、第一导通管、第二开关管和第二导通管；在多路选择器处于非目标状态的情况下，确定第一电路的输入源为燃料电池，第一电路为升降压级联拓扑电路，实现为动力电池充电。
[0014]在第二方面一种可能的实施方式中，上述方法还包括：主控模块生成控制第一开关管状态的第一信号以及控制第二开关管状态的第二信号，其中，第一信号和第二信号相同。
[0015]在第二方面一种可能的实施方式中，主控模块包括采样电路、数字控制芯片以及驱动电路；采样电路获取功率器件当前的电流信号；数字控制芯片，获取外部通信信号，并根据外部通信信号以及电流信号，生成控制信号，其中，外部通信信号用于指示电感的目标电流值，控制信号包括指示多路选择器状态的多路选择器控制信号，第一信号以及第二信号；驱动电路将控制信号发送给功率模块。
[0016]在第二方面一种可能的实施方式中，功率模块接收多路选择器继电器控制信号、第一信号以及第二信号；功率模块在多路选择器处于目标状态，第一信号和第二信号各自指示第一开关管和第二开关管导通的情况下，使电感充电，使得功率器件产生热量；或者，功率模块在多路选择器处于目标状态本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种燃料电池自加热装置，其特征在于，所述装置包括主控模块和功率模块，其中，所述功率模块包括多路选择器以及第一电路：所述主控模块，用于生成控制信号，并将所述控制信号发送给连接的所述功率模块；所述功率模块，用于接收所述控制信号，并根据所述控制信号确定所述多路选择器的状态；在所述多路选择器处于目标状态的情况下，确定所述第一电路的输入源为动力电池，所述第一电路为加热电路，运行所述加热电路，以使所述加热电路中的电感进行充放电，使得功率器件产生热量，其中，所述功率器件包括第一开关管、第一导通管、第二开关管和第二导通管；在所述多路选择器处于非目标状态的情况下，确定所述第一电路的输入源为燃料电池，所述第一电路为升降压级联拓扑电路，实现为所述动力电池充电。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控模块，还用于生成控制所述第一开关管状态的第一信号以及控制所述第二开关管状态的第二信号，其中，所述第一信号和所述第二信号相同。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述主控模块包括采样电路、数字控制芯片以及驱动电路；所述采样电路，用于获取所述电感当前的电流信号；所述数字控制芯片，用于获取外部通信信号，并根据所述外部通信信号以及所述电流信号，生成所述控制信号，其中，所述外部通信信号用于指示所述电感的目标电流值，所述控制信号包括指示所述多路选择器状态的多路选择器控制信号、所述第一信号以及所述第二信号；所述驱动电路用于将所述控制信号发送给所述功率模块。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述功率模块具体用于：接收所述多路选择器控制信号、所述第一信号以及所述第二信号；在所述多路选择器处于目标状态，所述第一信号和所述第二信号各自指示所述第一开关管和所述第二开关管导通的情况下，使所述电感充电，使得所述功率器件产生热量，或者，在所述第一信号和所述第二信号各自指示所述第一开关管和所述第二开关管关断的情况下，使所述电感放电，使得所述功率器件产生热量。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的装置，其特征在于，所述电感为单相电感或多相电感并联。6.一种燃料电池自加热方法，应用于燃料电池自加热装置，其特征在于，所述燃料电池自加热装置包括主控模块和功率模块，其中，所述功率模块包括多路选择器以及第一电路，所述方法包括：所述主控模块生成控制信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈俊，赵德琦，唐弘扬，吴壬华，
申请(专利权)人：深圳欣锐科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：