[發明專利]一種質子交換膜燃料電池系統的控制裝置

有效

• 申請號: 202110523633.0
• 申請日: 2021-05-13
• 公開（公告）號: CN113451619B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 陳劍;蔣鵬坤;盧華歆
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H01M8/04298
• 分類號: H01M8/04298;H01M8/04537
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種質子交換膜燃料電池系統的控制裝置，其特征在于：包括控制模塊、電源濾波轉換電路、數據采集電路、通訊電路、驅動電路和PWM輸出電路；控制模塊均與電源濾波轉換電路、數據采集電路、通訊電路、驅動電路和PWM輸出電路相連，電源濾波轉換電路均與數據采集電路、通訊電路、驅動電路和PWM輸出電路相連，數據采集電路與燃料電池系統中的傳感器相連，通訊電路與燃料電池系統或上位機相連，驅動電路和PWM輸出電路均與燃料電池系統中的外接設備相連，控制模塊分析處理數據采集電路采集的傳感器信號，并分別向通訊電路、驅動電路和PWM輸出電路發送信號，通訊電路與燃料電池系統或上位機通訊，驅動電路和PWM輸出電路驅動燃料電池系統中的外接設備，實現燃料電池系統的控制；

所述通訊電路包括CAN通訊電路、RS232/UART通訊電路、RS485通訊電路和JTAG電路；

CAN通訊電路、RS232/UART通訊電路、RS485通訊電路和JTAG電路均與控制模塊相連，CAN通訊電路為兩路，其中一路與上位機連接，另一路與燃料電池系統中的外接設備連接，RS232/UART通訊電路與上位機或燃料電池系統中的外接設備相連；

所述RS232/UART通訊電路具體為：

RS232芯片U6的V+引腳經電容C58后接地，RS232芯片U6的C1+引腳經電容C60后與RS232芯片U6的C1-引腳相連，RS232芯片U6的C2+引腳經電容C61后與RS232芯片U6的C2-引腳相連；

RS232芯片U6的DOUT2引腳經電阻R21后與控制模塊相連，RS232芯片U6的RIN2引腳經電阻R22后與控制模塊相連，RS232芯片U6的DOUT2引腳還分別經電容C63和靜電保護二極管DR1后接地，RS232芯片U6的DOUT2引腳與燃料電池系統中的外接設備相連，RS232芯片U6的RIN2引腳還分別經電容C64和靜電保護二極管DR2后接地，RS232芯片U6的RIN2引腳與燃料電池系統中的外接設備相連；

RS232芯片U6的VCC引腳分別接電源DVCC和經電容后接地，RS232芯片U6的DIN2引腳經電阻R19后接電源DVCC，RS232芯片U6的ROUT2引腳經電阻R20后接電源DVCC；

所述數據采集電路包括多路4-20mA電流測量電路、多路0-10V電壓測量電路和多路PWM頻率信號測量電路；多路4-20mA電流測量電路均與控制模塊相連，多路0-10V電壓測量電路均與控制模塊相連，多路PWM頻率信號測量電路均與控制模塊相連，多路4-20mA電流測量電路分別與燃料電池系統中的輸出信號為電流的傳感器相連，用于采集燃料電池系統中的傳感器發送的電流信號；多路0-10V電壓測量電路分別與燃料電池系統中的輸出信號為電壓的傳感器相連，用于采集燃料電池系統中的傳感器發送的電壓信號；多路PWM頻率信號測量電路分別與燃料電池系統中的輸出信號為PWM波的傳感器相連，用于采集燃料電池系統中的傳感器發送的頻率信號。

2.根據權利要求1所述的一種質子交換膜燃料電池系統的控制裝置，其特征在于：所述電源濾波轉換電路主要由24V電壓輸入保護與濾波電路、24V轉5V電路和5V轉3.3V電路依次連接組成。

3.根據權利要求2所述的一種質子交換膜燃料電池系統的控制裝置，其特征在于：所述24V電壓輸入保護與濾波電路包括保險絲F1、瞬態電壓抑制管DZ1、場效應管Q1和齊納二極管DZ2；

電容C1一端接電源Vin+，電容C1另一端經電容C2后接地，瞬態電壓抑制管DZ1的陽極接地，陰極接電源Vin+，保險絲F1一端接電源Vin+，保險絲F1另一端分別與電阻R1和場效應管Q1的漏極相連，電阻R1經電容C3、電阻R2和電阻R3后接地，場效應管Q1的柵極和源極分別與電阻R2的兩端相連，齊納二極管DZ2的陰極和電容C4的一端均與場效應管Q1的源極相連，齊納二極管DZ2的陽極和電容C4的另一端均與場效應管Q1的柵極相連；

電容C5、電容C6、電容E1、電容C7、電容E2和電容E3依次并聯并且兩端分別接電源PVCC和地，電感L1的一端接電源PVCC，電感L1的另一端經電容C8后接地，電容C9的一端接電源VCC，電容C9的另一端接地。