[发明专利]用于燃料电池单体电压监测的控制器

说明书

一种发动机技术领域的用于燃料电池单体电压监测的控制器，控制电路板包括模拟信号处理电路、数字信号处理电路、低压电源模块、存储模块、SPI通信模块、CAN通信模块、32位微控制器，把燃料电池单体电压采集的模拟输入信号、温度传感器模拟输入信号、数字输入信号、电源与通信等模块集成于一体，放置于控制器内等集成于一体，放置于控制器内；控制器外形采用双端出线的形式，共接5个接插件；上盖板进行凹槽状结构性散热设计。本发明设计合理，具有重量轻、体积小、功能集成度高、可采集负压，单节采集电压范围为‑1～3V等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种发动机技术领域的控制器，特别是一种将燃料电池单体电压采集的模拟输入信号、温度传感器模拟输入信号、数字输入信号、电源与通信等模块集成于一体的用于燃料电池单体电压监测的控制器。

背景技术

燃料电池单体电压监控控制器是燃料电池(氢能源)系统的组成部分之一，其主要作用是对燃料电池的单节电压进行巡检监控，以保证燃料电池系统的可靠性。

燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，又称电化学发电器。它是继水力发电、热能发电和原子能发电之后的第四种发电技术。由于燃料电池是通过电化学反应把燃料的化学能中的吉布斯自由能部分转换成电能，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高。该技术具有效率高，污染小，理论比能量高，噪音低，可靠性高的特点。

燃料电池堆通常由几百个单片电池串联而成。在燃料电池堆运行过程中，由于燃料电池堆采用了串联结构，如果燃料电池堆的某节单体的电压出现异常，就会影响到整个电堆的性能与安全，因此需要对各单片电池的电压进行实时监测，方便控制系统根据监测结果做出正确的决策，确保燃料电池可以长时间地安全可靠运行。而燃料电池单片电压巡检系统正是作为燃料电池堆的关键检测设备受到越来越多的关注。

目前在市场上的单体电池巡检系统中主要存在的缺陷是：第一，现有燃料电池电压巡检方案均基于BMS系统采集电压进行适配，BMS系统的单节采集电压为0～5V，与燃料电池通用的-1V～1.5V的电压范围不完全适配，在采集过程中损失了精度；第二，现有燃料电池电压巡检方案无法采集到负压，即对-1～0V的电压范围无法采集。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种用于燃料电池单体电压监测的控制器，不但重量轻、体积小、功能集成度高，还可采集负压，单节采集电压范围为-1～3V。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明包括盖板、控制器电路板、第一模拟信号处理电路、第二模拟信号处理电路、数字信号处理电路、低压电源模块、存储模块、SPI通信模块、CAN通信模块、32位微控制器，第一模拟信号处理电路、第二模拟信号处理电路、数字信号处理电路、低压电源模块、存储模块、SPI通信模块、CAN通信模块、32位微控制器布置在控制器电路板上，控制器电路板布置在盖板所构成的空腔内；

第一模拟信号处理电路、第二模拟信号处理电路、数字信号处理模块的输出信号为32 位微控制器的输入信号；存储模块、SPI通信模块、CAN通信模块与32位微控制器之间相互通讯；控制器外形采用双端出线的设计，两端共接5个接插件；接插件包括柱状的接插口以及固定于接插口内的针脚，该针脚穿过上盖板并焊接固定于控制电路板上；控制器盖板上带有散热凹槽。

进一步地，在本发明中，第一模拟信号处理电路的输入信号为电堆温度信号和控制器本身温度信号，第二模拟信号处理电路的输入信号为电堆电压测量通道信号，数字信号处理电路的输入信号为物理寻址针脚信号，低压电源模块的电源输入为蓄电池。

更进一步地，在本发明中，电堆温度信号为三路，控制器本身温度信号为六路，电堆电压测量通道信号为150节单体信号，物理寻址针脚信号为三路。

更进一步地，在本发明中，SPI通信模块相互通信的信号为ADC转换芯片信号；与CAN通信模块相互通信的信号为J1939监测仪通讯信号、J1939通讯信号，以及监测标定故障诊断信号。