[發(fā)明專利]一種電磁元件的節(jié)電驅(qū)動方法及驅(qū)動裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810033883.0
• 申請日: 2008-02-26
• 公開（公告）號: CN101521082A
• 公開（公告）日: 2009-09-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧志軍;金珂
• 申請（專利權(quán)）人: 上海清能燃料電池技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01F7/18
• 分類號: H01F7/18;F16K31/06;H01H47/02
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司
• 代理人: 薛 琦

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及燃料電池系統(tǒng)中的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動方法及驅(qū)動裝置，也可適用于機(jī)電系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在電化學(xué)系統(tǒng)例如燃料電池系統(tǒng)中，一般有一個電磁閥，用于在燃料源與燃料電池堆之間控制燃料流的通斷。

根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)IEC62282的相關(guān)規(guī)定，為了提高可靠性及安全性，應(yīng)由兩個電磁閥串聯(lián)(指管路串聯(lián))來實(shí)現(xiàn)上述功能，并且這種電磁閥應(yīng)該是當(dāng)驅(qū)動電流消失時能夠關(guān)閉的，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時始終有工作電流。

經(jīng)研究，一般的電磁驅(qū)動元件，當(dāng)動作以后，磁路閉合，只需較低的電流就可以維持其狀態(tài)，例如大多數(shù)繼電器的動作電壓是其線包額定驅(qū)動電壓的75％，但是釋放電壓僅為25％。

對于電磁閥來說，因?yàn)殡姶砰y為了能夠克服流體壓力而將鐵塊吸動，往往留有更大的余量，上述OK61A電磁閥，在工作壓力很小(例如0.1Bar)時，動作電壓為3.5V，而在工作壓力稍大(例如1.5Bar)時，動作電壓也僅為4.5V。其釋放電壓極低，僅為0.2V，且與工作壓力幾乎無關(guān)。但現(xiàn)有技術(shù)中的電磁閥功耗最小的也有2～3W，額定電壓12V，線包電阻47ohm，因此額定功耗約3W，存在功耗過高的問題。

對于便攜式或迷你型燃料電池系統(tǒng)，例如100W便攜式電源，上述3W*2＝6W的功耗使得系統(tǒng)效率顯著降低。當(dāng)系統(tǒng)在較低功率下運(yùn)行時，問題尤其突出。

在一些電化學(xué)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)中還有繼電器、接觸器等電磁元件，也同樣在一定程度上存在著上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種電磁元件的節(jié)電驅(qū)動方法及驅(qū)動裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)中的電磁元件如電磁閥功耗過大的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

電磁元件的節(jié)電驅(qū)動方法為，系統(tǒng)包括節(jié)電驅(qū)動電路，該電路在電磁元件開啟時，輸出額定驅(qū)動電壓給電磁元件，電磁元件開啟后，輸出略高于釋放電壓但低于額定驅(qū)動電壓的維持電壓給電磁元件。當(dāng)系統(tǒng)要求電磁元件關(guān)閉時，將驅(qū)動電壓撤除或置零。

節(jié)電驅(qū)動電路包括PWM(脈寬調(diào)制)控制器、場效應(yīng)管、續(xù)流二極管，PWM控制器的正負(fù)電源輸入端與系統(tǒng)向電磁元件提供的額定驅(qū)動電壓的正負(fù)端連接，PWM控制器的脈沖驅(qū)動信號輸出端與場效應(yīng)管的門極連接，電磁元件與場效應(yīng)管的源極漏極回路串聯(lián)后，接至系統(tǒng)向電磁元件提供的額定驅(qū)動電壓的正負(fù)端，續(xù)流二極管與電磁元件并聯(lián)。當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動電壓輸出給節(jié)電驅(qū)動電路時，PWM控制器將100％脈寬的信號輸出給場效應(yīng)管，驅(qū)動電磁元件動作，電磁元件動作完成后，PWM控制器的脈寬下降，作用于電磁元件的平均電壓下降，平均電流下降，但仍略高于釋放電壓，電磁元件保持開啟狀態(tài)。

節(jié)電驅(qū)動電路包括微型DC-DC、二極管、延時開關(guān)電路，當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動電壓輸出給節(jié)電驅(qū)動電路時，延時開關(guān)電路開啟，電磁元件動作，二極管反向截至，電磁元件動作完成后，延時開關(guān)電路斷開，二極管正向?qū)?，微型DC-DC為電磁元件提供較低的維持電壓及維持電流。

節(jié)電驅(qū)動電路包括PTC(Positive?Temperature?Coefficient，正溫度系數(shù))熱敏電阻。PTC熱敏電阻與電磁元件串聯(lián)后，連接至系統(tǒng)向電磁元件提供額定驅(qū)動電壓的正負(fù)端。

所述的節(jié)電驅(qū)動電路可以設(shè)于電磁元件外，也可以集成到電磁元件內(nèi)。所述的電磁元件為電磁閥或者繼電器或者接觸器。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有明顯的節(jié)能作用，可以顯著提高系統(tǒng)效率，并且降低對環(huán)境的熱污染，還可提高電磁元件的壽命，因?yàn)橄到y(tǒng)功耗越小，工作溫度越低，線包壽命也就越長。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施方式。

如圖1～3所示，燃料電池系統(tǒng)中電磁元件的節(jié)電驅(qū)動裝置，包括節(jié)電驅(qū)動電路，該電路在電磁元件開啟時，輸出額定驅(qū)動電壓給電磁元件，電磁元件開啟后，輸出略高于釋放電壓的維持電壓給電磁元件。當(dāng)系統(tǒng)要求所述電磁元件關(guān)閉時，將驅(qū)動電壓撤除或置零。所述電磁元件為電磁閥或者繼電器或者接觸器。實(shí)施上述方法的裝置，可以置于電磁元件之外，也可以集成到電磁元件之內(nèi)。

實(shí)施例1