專(zhuān)利名稱：一種燃料電池保護(hù)用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種燃料電池保護(hù)用的裝置，尤其是涉及一種能對(duì)燃料電池的輸出過(guò)電流以及過(guò)高的反電壓實(shí)施快速保護(hù)的裝置。
背景技術(shù)：
燃料電池作為一種潔凈能源已經(jīng)應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)。如果燃料電池輸出的電流過(guò)大，會(huì)使燃料電池?fù)p壞。通常對(duì)燃料電池的過(guò)流采取在輸出中串聯(lián)快速熔斷器或固態(tài)繼電器的保護(hù)措施，但是熔斷器或固態(tài)繼電器存在響應(yīng)慢、保護(hù)電流整定不準(zhǔn)確的缺點(diǎn)。由于電動(dòng)車(chē)中電機(jī)感性負(fù)載的存在以及汽車(chē)回饋制動(dòng)都可能使電池的輸出端加上高于電池電壓的反電壓，會(huì)使燃料電池發(fā)生逆化學(xué)反應(yīng)—電解反應(yīng)，這是非常危險(xiǎn)的。目前針對(duì)燃料電池過(guò)高反電壓的保護(hù)比較少見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用快速熔斷器或固態(tài)繼電器過(guò)流保護(hù)響應(yīng)速度慢以及較少對(duì)燃料電池的反電壓采取保護(hù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型提供一種燃料電池的保護(hù)裝置，該保護(hù)裝置能夠?qū)θ剂想姵剌敵龅倪^(guò)電流以及加在輸出上的反電壓實(shí)施快速的保護(hù)。
本實(shí)用新型提出的一種燃料電池保護(hù)用的裝置，含有霍爾電流傳感器，其特征在于，它含有絕緣柵雙極型晶體管IGBT(2)它的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)著阻容串聯(lián)電路；反向快速二極管(1)它的陽(yáng)極與燃料電池的正輸出端相連，陰極與所述IGBT(2)的集電極相連；霍爾電流傳感器(5)它的電流輸入端與所述IGBT(2)的發(fā)射極相連；比較器(6)它的輸入端與所述霍爾電流傳感器(5)的電流檢測(cè)信號(hào)輸出端相連；絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)電路(7)它的輸出端與所述IGBT(2)的柵極相連，控制輸入端與所述比較器(6)的輸出端相連。
續(xù)流二極管(4)它的陰極與所述霍爾電流傳感器(5)的電流輸入端相連，它的陽(yáng)極接燃料電池負(fù)極。
所述裝置在燃料電池的輸出端還連接有快速熔斷器(3)。所述絕緣柵雙極型晶體管IGBT驅(qū)動(dòng)電路(7)為EXB841。
本實(shí)用新型所提供的保護(hù)裝置，能夠?qū)θ剂想姵剌敵龅倪^(guò)電流實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)的快速保護(hù)，又能夠?qū)θ剂想姵氐倪^(guò)電壓實(shí)施快速的保護(hù)。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是在燃料電池的正輸出端串接一個(gè)大功率快恢復(fù)二極管，利用二極管的單向?qū)ㄌ匦?，使燃料電池可以向外輸出功率而外邊的高電壓不能加在燃料電池上，從而避免了電堆發(fā)生逆化學(xué)反應(yīng)。在燃料電池的輸出端再串聯(lián)一個(gè)大功率電子開(kāi)關(guān)IGBT對(duì)電池輸出的過(guò)電流進(jìn)行快速保護(hù)。直流母線上的霍爾電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電池輸出的電流信號(hào)并與整定值比較，當(dāng)電池的輸出電流超過(guò)整定值時(shí)，控制單元快速關(guān)斷IGBT，從而達(dá)到對(duì)燃料電池過(guò)流保護(hù)的目的。同時(shí)本裝置保留了快速熔斷器，以確保在大功率絕緣柵雙極型晶體管損壞等異常情況下仍能夠可靠地過(guò)流保護(hù)。
在圖1中，1為反向快速二極管(ZK800-25)，2為大功率絕緣柵雙極型晶體管IGBT(CM400HA-24H)，3為快速熔斷器(NGT2-200A)，4為續(xù)流二極管(ZK800-25)，5為霍爾電流傳感器(LEMLT308-S6)，6為比較器(LM393)，7為IGBT驅(qū)動(dòng)電路(EXB841)。
圖1中反向快速二極管(1)與絕緣柵雙極型晶體管IGBT(2)、快速熔斷器(3)串聯(lián)，續(xù)流二極管(4)并聯(lián)在該保護(hù)裝置輸出端的正負(fù)母線間，燃料電池輸出正母線穿過(guò)電流霍爾傳感器(5)。由電流霍爾傳感器(5)實(shí)時(shí)檢測(cè)電流，反饋到由LM393構(gòu)成的比較器中與電流整定值比較，當(dāng)檢測(cè)到過(guò)流時(shí)，比較器LM393輸出保護(hù)信號(hào)并通過(guò)IGBT驅(qū)動(dòng)模塊EXB841關(guān)斷功率電子開(kāi)關(guān)IGBT(2)。由于IGBT的開(kāi)關(guān)速度可以達(dá)微秒數(shù)量級(jí)，因此該實(shí)用新型對(duì)燃料電池的過(guò)流可以實(shí)現(xiàn)快速的保護(hù)。輸出中串連的快速熔斷器(3)在大功率電子開(kāi)關(guān)損壞等異常情況下仍能夠可靠地實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。反向快速二極管(1)由于其單向?qū)ㄌ匦裕瑢?duì)加在燃料電池輸出的反電壓具有快速保護(hù)作用。續(xù)流二極管(4)在燃料電池的輸出關(guān)斷瞬間對(duì)電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)感性負(fù)載中的電流起續(xù)流作用，從而對(duì)功率電子開(kāi)關(guān)IGBT(2)起到保護(hù)作用。由電容和電阻組成的吸收網(wǎng)絡(luò)并聯(lián)在絕緣柵雙極型晶體管IGBT(2)兩端起到保護(hù)IGBT(2)的作用。
為了保證本實(shí)用新型工作的可靠性，反向快速二極管(1)和續(xù)流二極管(4)必須選用快恢復(fù)型，并且它們的反向耐壓至少為燃料電池最大輸出電壓的三倍以上，這兩個(gè)二極管以及絕緣柵雙極型晶體管IGBT(2)的額定電流容量為燃料電池最大輸出電流的兩倍以上。
在具體的實(shí)施中，燃料電池的輸出接在附圖所示的本實(shí)用新型的左端，電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力系統(tǒng)接在右端，并保證正負(fù)極性正確。
權(quán)利要求1.一種燃料電池保護(hù)用的裝置，含有霍爾電流傳感器，其特征在于，它含有，絕緣柵雙極型晶體管(2)它的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)著阻容串聯(lián)電路；反向快速二極管(1)它的陽(yáng)極與燃料電池的正輸出端相連，陰極與所述絕緣柵雙極型晶體管(2)的集電極相連；霍爾電流傳感器(5)它的電流輸入端與所述IGBT(2)的發(fā)射極相連；比較器(6)它的輸入端與所述霍爾電流傳感器(5)的電流檢測(cè)信號(hào)輸出端相連；絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)電路(7)它的輸出端與所述IGBT(2)的柵極相連，控制輸入端與所述比較器(6)的輸出端相連。續(xù)流二極管(4)它的陰極與所述霍爾電流傳感器(5)的電流輸入端相連，它的陽(yáng)極接燃料電池負(fù)極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池保護(hù)用的裝置，其特征在于，所述裝置在燃料電池的輸出端還連接有快速熔斷器(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料電池保護(hù)用的裝置，其特征在于，所述絕緣柵雙極型晶體管驅(qū)動(dòng)電路(7)為EXB841。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種燃料電池保護(hù)用的裝置，屬于燃料電池保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。其特征是絕緣柵雙極型晶體管IGBT(2)的集電極和發(fā)射極之間并聯(lián)著阻容串聯(lián)電路；反向快速二極管(1)的陽(yáng)極與燃料電池的正輸出端相連，陰極與IGBT的集電極相連；霍爾電流傳感器(5)的電流輸入端與IGBT的發(fā)射極相連；比較器(6)的輸入端與霍爾電流傳感器的電流檢測(cè)信號(hào)輸出端相連；驅(qū)動(dòng)電路(7)的輸出端與IGBT的柵極相連，控制輸入端與比較器的輸出端相連。續(xù)流二極管(4)的陰極與霍爾電流傳感器的電流輸入端相連，其陽(yáng)極接燃料電池負(fù)極。本保護(hù)裝置能夠?qū)θ剂想姵剌敵龅倪^(guò)電流實(shí)現(xiàn)微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)的快速保護(hù)，又能夠?qū)θ剂想姵氐倪^(guò)電壓實(shí)施快速的保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H7/18GK2613917SQ03244529
公開(kāi)日2004年4月28日 申請(qǐng)日期2003年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月4日
發(fā)明者劉明基, 程夕明, 歐陽(yáng)明高, 齊鉑金 申請(qǐng)人:清華大學(xué)