一种燃料电池的发电控制器制造技术

本实用新型专利技术属于开放常压风冷小功率燃料电池控制技术，具体公开了一种燃料电池的发电控制器。它包括CPU，所述的CPU与主DC/DC单元连接，同时CPU的输出端连接电磁阀输出单元；所述的CPU还与系统供电及辅助DC/DC单元连接。本装置实现了对散热风机、反映风机、循环泵、环境风机、内部散热风机和进气阀等设备的驱动；解决多个燃料电池之间以及与辅助电池的并联匹配；具有系统体积小、集成度高、转换效率高、接口简单、可靠性高的优点，同时降低了系统生产与使用、维护的成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于开放常压风冷小功率燃料电池控制技术，具体涉及一种发电控制O
技术介绍
燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为低压直流电能的装置。质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种，具有反应温度低、启动迅速、可小型化等特点，极具产业化发展潜力。一个质子交换膜燃料电池单体的最大输出电压低于1. 2V，一般正常的工作范围在 0. 5 0. 7V之间，因此一个由许多电池单体串联组成的电池堆输出电压为直流电压，输出电压随负载变化而变化，当燃料电池与辅助电池或与多个燃料电池直接并联时，如果单单依靠各燃料电池和辅助电池的自身特性进行匹配，很难达到良好的匹配效果，不能对燃料电池和辅助电池进行必要的保护。同时燃料电池工作过程中需要的空气、生成的水汽及产生的热量随负载变化而变化，为了保证质子交换膜的最佳发电状态，燃料电池系统需要配置一套辅助系统来保证燃料电池的运行。开放式常压风冷小功率燃料电池的辅助系统一般包括反应空气供气风机、冷却风机、氢气循环泵、辅助自加湿风机、进气阀、排气阀等。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够实现各个燃料电池的发电状态管理和燃料电池与辅助电池保护的燃料电池的发电控制器。本技术的技术方案如下一种燃料电池的发电控制器，它包括CPU，所述的CPU与主DC/DC单元连接，同时 CPU的输出端连接电磁阀输出单元；所述的CPU还与系统供电及辅助DC/DC单元连接。在上述的一种燃料电池的发电控制器中所述的系统供电及辅助DC/DC单元包括附件驱动单元和电源供电稳压单元。在上述的一种燃料电池的发电控制器中所述的CPU还连接电磁阀输出单元。在上述的一种燃料电池的发电控制器中所述的CPU还连接电源状态显示模块。在上述的一种燃料电池的发电控制器中所述的CPU还连接总线通讯单元。本技术的有益效果在于本装置实现了对散热风机、反映风机、循环泵、环境风机、内部散热风机和进气阀等设备的驱动；解决多个燃料电池之间以及与辅助电池的并联匹配；具有系统体积小、集成度高、转换效率高、接口简单、可靠性高的优点，同时降低了系统生产与使用、维护的成本。附图说明图1为本技术提供的一种燃料电池模块控制器结构示意图。具体实施方式以下结合附图及具体实施例对本技术作进一步详细说明。本技术的燃料电池控制器在电堆模块中，需要驱动的电堆附件包括散热风机、反映风机、循环泵、环境风机、内部散热风机和进气阀等设备。如图1所示，主DC/DC单元将采集到的主DC工况信息传递给CPU，同时CPU将主升降控制信号输入给主DC/DC单元。CPU通过其上的ECT输出单元将控制信号传输给电磁阀输出单元，电磁阀输出单元将控制信号传递给相应的内部散热风机和进气阀。同时CPU通过IO输入输出将电源信号传递给电源状态显示模块，CPU与单膜检测单元之间进行IO控制与状态采集信号的交互，CPU通过CAN总线与总线通讯单元。本技术还设计了系统供电及辅助DC/DC单元，它将附件驱动控制信号传递给 CPU,同时接收CPU输出的附件工况采集信号。如图1所示，该系统供电及辅助DC/DC单元包括附件驱动单元和电源供电稳压单元两个模块，附件驱动单元由电源供电稳压单元提供的驱动隔离供电附件12V电压，同时附件驱动单元将驱动线号提供给散热风机、反映风机、循环泵和环境风机等设备。工作时，燃料电池产生的电能通过主DC/DC单元转换成可控的直流电源通过控制器主DC输出接口输出，CPU采集主DC/DC单元的输入电压、输入电流、输出电流等工况信息， 结合单膜检测单元中采集的燃料电池电堆的单膜电压、温度参数以及总线通讯单元传送的外部参数，经过综合分析，产生对主DC/DC单元的PWM调制信号，以控制主DC/DC单元输出， 从而完成对燃料电池的发电控制。CPU根据主DC/DC单元的工况参数以及总线通讯单元传送来的外部参数的综合分析，产生对电磁阀、内部散热风机的PWM调制信号，通过电磁阀输出单元进行放大输出。CPU根据主DC/DC单元的工况参数以及单膜检测单元采集的燃料电池电堆的温度的综合分析，产生散热风机的PWM调制信号通过附件驱动单元驱动散热风机工作。并通过测量散热风机工作电压和电流实现散热风机的闭环控制和保护。CPU根据主DC/DC单元的工况参数分析，产生工作风机、循环泵和环境风机的PWM 调制信号通过附件驱动单元驱动这三个附件工作。并通过测量其工作电压和电流实现其闭环控制和保护。电源供电稳压单元将输入电源转换为多路稳压电源为整个控制器提供内部电源， 它们包括主DC/DC单元功率器件驱动用隔离12V电源、电磁阀输出单元用12V电源、单膜检测单元用士 12V电源、总线通讯单元隔离5V电源、附件驱动单元功率器件用隔离12V电源等。电源供电稳压单元仅在在远程控制接地时启动电源输出。同时控制器上电、总线节点在线、控制器状态等工况信息由CPU通过通用IO 口驱动电源状态显示单元进行显示。同时CPU互联总线通讯单元用于与其他控制器通讯，以组成CAN网络。权利要求1.一种燃料电池的发电控制器，它包括CPU，其特征在于所述的CPU与主DC/DC单元连接，同时CPU的输出端连接电磁阀输出单元；所述的CPU还与系统供电及辅助DC/DC单元连接。2.如权利要求1所述的一种燃料电池的发电控制器，其特征在于所述的系统供电及辅助DC/DC单元包括附件驱动单元和电源供电稳压单元。3.如权利要求1或2所述的一种燃料电池的发电控制器，其特征在于所述的CPU还连接电磁阀输出单元。4.如权利要求1或2所述的一种燃料电池的发电控制器，其特征在于所述的CPU还连接电源状态显示模块。5.如权利要求1或2所述的一种燃料电池的发电控制器，其特征在于所述的CPU还连接总线通讯单元。专利摘要本技术属于开放常压风冷小功率燃料电池控制技术，具体公开了一种燃料电池的发电控制器。它包括CPU，所述的CPU与主DC/DC单元连接，同时CPU的输出端连接电磁阀输出单元；所述的CPU还与系统供电及辅助DC/DC单元连接。本装置实现了对散热风机、反映风机、循环泵、环境风机、内部散热风机和进气阀等设备的驱动；解决多个燃料电池之间以及与辅助电池的并联匹配；具有系统体积小、集成度高、转换效率高、接口简单、可靠性高的优点，同时降低了系统生产与使用、维护的成本。文档编号H01M8/04GK202285263SQ20112039476公开日2012年6月27日 申请日期2011年10月17日 优先权日2011年10月17日专利技术者张宝春, 李超, 杨静, 沈承, 赵青鹤, 邓海波, 韩福江 申请人:中国运载火箭技术研究院, 北京航天发射技术研究所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，沈承，韩福江，杨静，赵青鹤，张宝春，邓海波，
申请(专利权)人：北京航天发射技术研究所，中国运载火箭技术研究院，
类型：实用新型
国别省市：