[實用新型]用于燃料電池單體電壓監測的控制器

有效

• 申請號: 202020801526.0
• 申請日: 2020-05-14
• 公開（公告）號: CN212410808U
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發明（設計）人: 祝軻卿;徐權奎;韋鵬;王鋒
• 申請（專利權）人: 上海海能汽車電子有限公司
• 主分類號: G01R31/396
• 分類號: G01R31/396;G01R31/3835;G05B19/042;H05K5/04;H05K7/20;H05K5/02
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• 代理人: 暫無信息

一種發動機技術領域的用于燃料電池單體電壓監測的控制器，控制電路板包括模擬信號處理電路、數字信號處理電路、低壓電源模塊、存儲模塊、SPI通信模塊、CAN通信模塊、32位微控制器，把燃料電池單體電壓采集的模擬輸入信號、溫度傳感器模擬輸入信號、數字輸入信號、電源與通信等模塊集成于一體，放置于控制器內等集成于一體，放置于控制器內；控制器外形采用雙端出線的形式，共接5個接插件；上蓋板進行凹槽狀結構性散熱設計。本發明設計合理，具有重量輕、體積小、功能集成度高、可采集負壓，單節采集電壓范圍為?1～3V等優點。

技術領域

本實用新型涉及的是一種發動機技術領域的控制器，特別是一種將燃料電池單體電壓采集的模擬輸入信號、溫度傳感器模擬輸入信號、數字輸入信號、電源與通信等模塊集成于一體的用于燃料電池單體電壓監測的控制器。

背景技術

燃料電池單體電壓監控控制器是燃料電池(氫能源)系統的組成部分之一，其主要作用是對燃料電池的單節電壓進行巡檢監控，以保證燃料電池系統的可靠性。

燃料電池是一種把燃料所具有的化學能直接轉換成電能的化學裝置，又稱電化學發電器。它是繼水力發電、熱能發電和原子能發電之后的第四種發電技術。由于燃料電池是通過電化學反應把燃料的化學能中的吉布斯自由能部分轉換成電能，不受卡諾循環效應的限制，因此效率高。該技術具有效率高，污染小，理論比能量高，噪音低，可靠性高的特點。

燃料電池堆通常由幾百個單片電池串聯而成。在燃料電池堆運行過程中，由于燃料電池堆采用了串聯結構，如果燃料電池堆的某節單體的電壓出現異常，就會影響到整個電堆的性能與安全，因此需要對各單片電池的電壓進行實時監測，方便控制系統根據監測結果做出正確的決策，確保燃料電池可以長時間地安全可靠運行。而燃料電池單片電壓巡檢系統正是作為燃料電池堆的關鍵檢測設備受到越來越多的關注。

目前在市場上的單體電池巡檢系統中主要存在的缺陷是：第一，現有燃料電池電壓巡檢方案均基于BMS系統采集電壓進行適配，BMS系統的單節采集電壓為0～5V，與燃料電池通用的-1V～1.5V的電壓范圍不完全適配，在采集過程中損失了精度；第二，現有燃料電池電壓巡檢方案無法采集到負壓，即對-1～0V的電壓范圍無法采集。

發明內容

本實用新型針對現有技術的不足，提出一種用于燃料電池單體電壓監測的控制器，不但重量輕、體積小、功能集成度高，還可采集負壓，單節采集電壓范圍為-1～3V。

本實用新型是通過以下技術方案來實現的，本實用新型包括蓋板、控制器電路板、第一模擬信號處理電路、第二模擬信號處理電路、數字信號處理電路、低壓電源模塊、存儲模塊、SPI通信模塊、CAN通信模塊、32位微控制器，第一模擬信號處理電路、第二模擬信號處理電路、數字信號處理電路、低壓電源模塊、存儲模塊、SPI通信模塊、CAN通信模塊、32位微控制器布置在控制器電路板上，控制器電路板布置在蓋板所構成的空腔內；

第一模擬信號處理電路、第二模擬信號處理電路、數字信號處理模塊的輸出信號為32 位微控制器的輸入信號；存儲模塊、SPI通信模塊、CAN通信模塊與32位微控制器之間相互通訊；控制器外形采用雙端出線的設計，兩端共接5個接插件；接插件包括柱狀的接插口以及固定于接插口內的針腳，該針腳穿過上蓋板并焊接固定于控制器電路板上；控制器蓋板上帶有散熱凹槽。

進一步地，在本實用新型中，第一模擬信號處理電路的輸入信號為電堆溫度信號和控制器本身溫度信號，第二模擬信號處理電路的輸入信號為電堆電壓測量通道信號，數字信號處理電路的輸入信號為物理尋址針腳信號，低壓電源模塊的電源輸入為蓄電池。

更進一步地，在本實用新型中，電堆溫度信號為三路，控制器本身溫度信號為六路，電堆電壓測量通道信號為150節單體信號，物理尋址針腳信號為三路。

更進一步地，在本實用新型中，SPI通信模塊相互通信的信號為ADC轉換芯片信號；與CAN通信模塊相互通信的信號為J1939監測儀通訊信號、J1939通訊信號，以及監測標定故障診斷信號。