[實用新型]一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821379133.4
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN209014711U
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳宗海;潘瑞;李錫云;王麗;汪玉潔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 楊學(xué)明;盧紀(jì)

1.一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括：燃料電池電堆、光耦選通電路、譯碼器模塊、奇偶轉(zhuǎn)換模塊、信號調(diào)理電路、均衡電路、均衡控制模塊、控制器以及CAN模塊，其中，所述的光耦選通電路選通單體電池的兩端，實現(xiàn)對單體電池電壓的直接測量；所述的譯碼器模塊和控制器一起用于控制光耦繼電器的開斷，每個單元包括16個雙通道光耦繼電器，可以采集31個單體電壓；所述的奇偶轉(zhuǎn)換模塊用于修正差動信號的正負(fù)關(guān)系，當(dāng)選通序號為奇數(shù)的單體，正極連接CV+，負(fù)極接CV－，當(dāng)選通序號為偶數(shù)的單體正極連接CV－，負(fù)極接CV+，因此為了使信號調(diào)理電路輸入的差動信號為正，使用兩個光耦繼電器修正差動信號的正負(fù)關(guān)系，使得每個單體的正極接OP_CV+，負(fù)極接OP_CV－；所述的信號調(diào)理電路將差動信號轉(zhuǎn)換為控制器AD采集器所能承受的電壓范圍，主要包括兩級運放，第一級運放為差動放大電路，同相和反相輸入端之間的二極管起到保護(hù)作用，防止差模信號過大；第二級為電壓跟隨電路，后接一階RC低通濾波器過濾高頻信號，輸出口的雙二極管使得輸出電壓鉗位在0～5V；所述的均衡電路用于通過耗能電阻消耗剩余氣體，避免高電位出現(xiàn)，同時當(dāng)電池單體反極，可以通過寄生二極管，對電池起到保護(hù)作用；所述的均衡控制模塊用于根據(jù)采集的電壓選擇打開對應(yīng)的均衡電路，采用四通道MOS管驅(qū)動芯片實現(xiàn)；所述的控制器和CAN模塊用于單體電壓的采集、均衡控制和數(shù)據(jù)傳輸。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述的光耦選通電路由16個雙通道光耦繼電器PMn組成，n＝1,2,3,……,16，繼電器輸入端Bk依次與每個單體電池的負(fù)極和正極相連，k＝0,1,2,……,31，PMn下側(cè)繼電器輸出端與CV－相連，PMn上側(cè)繼電器輸出端與CV+相連；發(fā)光二極管陽極輸入端均與限流電阻相連，PMn下側(cè)發(fā)光二極管陰極輸出端分別與譯碼器模塊XAi相連，i＝0,1,2,……,15，PMn上側(cè)發(fā)光二極管陰極輸出端分別與譯碼器模塊XBj相連，j＝0,1,2,……,15。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述的奇偶轉(zhuǎn)換模塊包括2個雙通道光耦繼電器PMOdd、PMEven，PMOdd、PMEven上側(cè)發(fā)光二極管陽極輸入端均與VCC相連，上側(cè)陰極輸出端與下側(cè)陽極輸出端相連，下側(cè)陰極輸出端分別與控制器輸入端Cell_Odd和Cell_Even相連；PMOdd上側(cè)繼電器輸入輸出端分別與CV+、OP_CV+相連，下側(cè)繼電器輸入輸出端分別與CV－、OP_CV－相連，PMEven繼電器側(cè)與PMOdd類似，僅互換CV+與CV－的位置。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述的信號調(diào)理電路包括兩級運放U1、U2，U1前端經(jīng)精密電阻R2、R3與差動信號OP_CV+、OP_CV－相連，差動信號之間接入二極管D1、D2，R1、C1、C2構(gòu)成濾波電路，U1輸出與U2正相輸入端相連，U2的輸出端接RC電路R6、C5，后與鉗位雙二極管D3、D4相連。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述的均衡電路由MOS管、寄生二極管、穩(wěn)壓管、耗能電阻、限流電阻構(gòu)成，MOS管的源極與單體正極相連，耗能電阻一端與MOS管的漏極相連，另一端與單體負(fù)極相連，MOS管的柵極經(jīng)限流電阻與均衡控制模塊Sn相連，n＝1,2,3,……,31，寄生二極管陽極和陰極分別與MOS管的漏極和源極相連，穩(wěn)壓管陽極與MOS管柵極相連，穩(wěn)壓管陰極與單體正極相連。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶啟停均衡控制的燃料電池堆單體電壓巡檢系統(tǒng)，其特征在于，所述的均衡控制模塊由8個四通道MOS管驅(qū)動芯片USn組成，n＝1,2,3,……,8，8個芯片輸出端Y1、Y2、Y3、Y4分別與Sk相連，k＝1,2,3,……,31，輸入控制端A1、A2、A3、A4分別與控制器I/O口CTSk相連，k＝1,2,3,……,31,使能端1E2、1E2、2E1、2E2與2.4V電源相連，VCC1、VCC2、VCC3分別與5V、20V、24V相連。