[发明专利]燃料电池电子负载及制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池技术，特别涉及一种燃料电池电子负载的制作方法。

背景技术

燃料电池是用多个单片电池组成的电池组。研制新型的电池时，为了降低研制成本，通常做法是先对单片电池进行研究，制作出面积较小的单片电池，然后进行性能评价，性能达到要求后再按比例放大，制成可应用的电池组。

电池的性能评价离不开负载。性能稳定、可调性好、适应性强是电池负载的关键指标。单片燃料电池的特点是，低电压大电流，空载时电压为1V，放电电流最大时电压降到0.2V以下。如果单片电池做的面积比较小，最大放电电流不到10A，负载电阻小于0.02Ω即可满足放电要求，因此，选用分辨率为0.01Ω。的标准直流电阻箱即可做评价电池的负载了。

但面积较小的样品电池性能与实际应用的电池还有差距，为了保证对新研制出的单片电池的评价结果更接近实际应用的电池性能，必须加大电池的面积。这样，面积放大后的单片电池放电电流最大时的电压虽然还是0.2V以下、但放电电流能达到60A以上，放电的负载电阻必须小于0.003Ω才行。用滑线电阻器或标准直流电阻箱显然不行了，因为滑动端的接触电阻就远大于这个值。必须找到电阻特别小的负载，这是燃料电池技术领域的一大课题，在国内电子负载发明专利中，很少有能满足适合燃料电池用的电子负载。

文献(1)(申请号：02124911.3，公开号CN1464578A)提及采用功率场效应管MOSFET的低导通电阻特性做为燃料电池的电子负载，通过控制其栅源极间电压可任意调整导通电阻的大小，即改变负载的大小。本方法为了提高功率场效应管(MOSFET)的抗干扰性，将智能控制器输出的0-4V控制信号，通过精密隔离放大器，再接到功率场效应管MOSFET的栅极控制电压，以提高控制信号的准确性和抗干扰性。

申请人发现电子元件功率场效应管(MOSFET)具有如下特点：

漏极电流I_D，表征功率场效应管MOSFET的电流容量，其测试条件为，U_GS为＝10V，U_DS为某个适当值时的漏极电流。实际应用中的电流I_d应该小于60％I_D运行比较可靠。

漏源击穿电压U_(BR)DS，表征功率MOSFET的耐压极限。U_GS＝0时，漏源之间的反向泄漏电流达到某一规定值时的漏源电压。

栅源击穿电压U_(BR)GS，表征功率MOSFET栅源间能承受的最高电压，其值一般为士20V。

开启电压U_GS(th)，它指的是征功率MOSFET流过一定量的漏极电流时的最小栅源电压。当栅源电压等于开启电压时，功率场效应管MOSFET开始导通。图1中显示的开启电压不到2V。功率MOSFET属于电压型控制器件，只要栅极和源极之间施加的电压超过其阀值电压就会导通。由于MOSFET存在结电容，关断时其漏源两端电压的突然上升将会通过结电容在栅源两端产生干扰电压，故抗干扰性较差。

为了提高功率场效应管(MOSFET)的抗干扰性，将智能控制器输出的0-4V控制信号，通过精密隔离放大器U1，再接到功率场效应管MOSFET的栅极控制电压，以提高控制信号的准确性和抗干扰性。

导通电阻R_ON，是指在确定栅源电压U_GS，功率MOSFET处于恒流区时的直流电阻，它与输出特性密切相关，是影响最大输出功率的重要参数。

如果用一组MOSFET制成电子负载，可以满足燃料电池对低电压大电流微小电阻这样的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种燃料电池电子负载的制作方法，以实现燃料电池的低电压大电流放电，具有导通电阻低，放电电流大，控制精度高，抗干扰性强等特点。

为达到上述目的，本发明的解决方案是采用功率场效应管(MOSFET)低导通电阻特性做为燃料电池的电子负载，通过控制其栅源极间电压可任意调整导通电阻的大小，即改变负载的大小。

一种燃料电池电子负载，采用功率场效应管MOSFET的低导通电阻特性做为燃料电池的电子负载；其核心元件就是MOSFET，为了提高功率场效应管(MOSFET)的抗干扰性，将智能控制器输出的0-4V控制信号，通过精密隔离放大器U1，再接到功率场效应管MOSFET的栅极控制电压，以提高控制信号的准确性和抗干扰性。

一种燃料电池电子负载的制作方法，通过控制其栅源极间电压可任意调整导通电阻的大小，即改变负载的大小：