专利名称：一种电磁元件的节电驱动方法及驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电化学系统，特别是涉及燃料电池系统中的电磁元件的节电 驱动方法及驱动装置，也可适用于机电系统或电气系统。
背景技术：
在电化学系统例如燃料电池系统中， 一般有一个电磁阀，用于在燃料源 与燃料电池堆之间控制燃料流的通断。
根据国际标准IEC62282的相关规定，为了提高可靠性及安全性，应由两 个电磁阀串联(指管路串联)来实现上述功能，并且这种电磁阀应该是当驱 动电流消失时能够关闭的，因此在系统运行时始终有工作电流。
经研究， 一般的电磁驱动元件，当动作以后，磁路闭合，只需较低的电 流就可以维持其状态，例如大多数继电器的动作电压是其线包额定驱动电压 的75%，但是释放电压仅为25%。
对于电磁阀来说，因为电磁阀为了能够克服流体压力而将铁块吸动，往 往留有更大的余量，上述OK61A电磁阀，在工作压力很小(例如0.1Bar)时， 动作电压为3.5V，而在工作压力稍大(例如1.5Bar)时，动作电压也仅为4.5V。 其释放电压极低，仅为0,2V，且与工作压力几乎无关。但现有技术中的电磁 阀功耗最小的也有2 3W，额定电压12V，线包电阻47ohm，因此额定功耗约 3W，存在功耗过高的问题。
对于便携式或迷你型燃料电池系统，例如100W便携式电源，上述 3W^2-6W的功耗使得系统效率显著降低。当系统在较低功率下运行时，问 题尤其突出。
在一些电化学系统、机电系统或电气系统中还有继电器、接触器等电磁元件，也同样在一定程度上存在着上述问题。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种电磁元件的节 电驱动方法及驱动装置，解决现有技术中系统中的电磁元件如电磁阀功耗过 大的问题。
为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案
电磁元件的节电驱动方法为，系统包括节电驱动电路，该电路在电磁元 件开启时，输出额定驱动电压给电磁元件，电磁元件开启后，输出略高于释 放电压但低于额定驱动电压的维持电压给电磁元件。当系统要求电磁元件关 闭时，将驱动电压撤除或置零。
节电驱动电路包括PWM (脉宽调制)控制器、场效应管、续流二极管，
PWM控制器的正负电源输入端与系统向电磁元件提供的额定驱动电压的正 负端连接，PWM控制器的脉冲驱动信号输出端与场效应管的门极连接，电 磁元件与场效应管的源极漏极回路串联后，接至系统向电磁元件提供的额定 驱动电压的正负端，续流二极管与电磁元件并联。当来自燃料电池系统控制 电路的额定驱动电压输出给节电驱动电路时，PWM控制器将100M脉宽的信 号输出给场效应管，驱动电磁元件动作，电磁元件动作完成后，PWM控制 器的脉宽下降，作用于电磁元件的平均电压下降，平均电流下降，但仍略高 于释放电压，电磁元件保持开启状态。
节电驱动电路包括微型DC-DC、 二极管、延时开关电路，当来自燃料电
池系统控制电路的额定驱动电压输出给节电驱动电路时，延时开关电路开 启，电磁元件动作，二极管反向截至，电磁元件动作完成后，延时开关电路 断开，二极管正向导通，微型DC-DC为电磁元件提供较低的维持电压及维持 电流。
节电驱动电路包括PTC (Positive Temperature Coefficient,正温度系数) 热敏电阻。PTC热敏电阻与电磁元件串联后，连接至系统向电磁元件提供额
5定驱动电压的正负端。
所述的节电驱动电路可以设于电磁元件外，也可以集成到电磁元件内。 所述的电磁元件为电磁阀或者继电器或者接触器。
本发明与现有技术相比，本发明具有明显的节能作用，可以显著提高系 统效率，并且降低对环境的热污染，还可提高电磁元件的寿命，因为系统功 耗越小，工作温度越低，线包寿命也就越长。
图l为本发明实施例l的结构示意图。
图2为本发明实施例2的结构示意图。 图3为本发明实施例3的结构示意图。
具体实施例方式
以下结合附图具体描述本发明的实施方式。
如图1 3所示，燃料电池系统中电磁元件的节电驱动装置，包括节电驱 动电路，该电路在电磁元件开启时，输出额定驱动电压给电磁元件，电磁元 件开启后，输出略高于释放电压的维持电压给电磁元件。当系统要求所述电 磁元件关闭时，将驱动电压撤除或置零。所述电磁元件为电磁阀或者继电器 或者接触器。实施上述方法的装置，可以置于电磁元件之外，也可以集成到 电磁元件之内。
实施例l
如图1所示，节电驱动电路包括脉宽调制控制器、场效应管、续流二极 管，PWM控制器的正负电源输入端与系统向电磁阀提供的额定驱动电压的 正负端连接，PWM控制器的脉冲驱动信号输出端与所述场效应管的门极连 接，电磁阀与场效应管的源极漏极回路串联后，接至系统向电磁元件提供的 额定驱动电压的正负端，续流二极管与所述电磁元件并联。当来自燃料电池 系统控制电路的额定驱动电压输给图中的电路模块时，PWM控制器将100M脉宽的信号输给场效应管，驱动电磁阀动作。随后，PWM控制器的脉宽下 降，作用于电磁阀的平均电压下降，平均电流下降，但仍略高于释放电压， 电磁阀保持开启状态。直至燃料电池系统控制电路停止提供额定驱动电压， 电磁阀关闭。当下一次开启时，PWM控制器又能够从全脉宽启动，然后减 小脉宽。
实施例2
如图2所示，节电驱动电路包括微型DC-DC、 二极管、延时开关电路， 系统中的电磁元件为继电器或者接触器。当来自燃料电池系统控制电路的额 定驱动电压输给图中的电路模块时，延时开关电路开启，继电器或者接触器 动作，此时，二极管反向截至。随后，延时开关电路断开，二极管正向导通， 微型DC-DC提供的较低的维持电压及维持电流给继电器或者接触器。直至燃 料电池系统控制电路停止提供额定驱动电压，继电器或者接触器关闭。
实施例3
如图3所示，如果燃料电池系统的启停不频繁，可以采用PTC来实现。 PTC热敏电阻与电磁阀串联后，连接至系统向电磁阀提供额定驱动电压的正 负端。
权利要求
1、一种电磁元件的节电驱动方法，其特征在于，在系统中设置节电驱动电路，该电路在电磁元件开启时，输出额定驱动电压给电磁元件，电磁元件开启后，输出高于释放电压但低于额定驱动电压的维持电压给电磁元件。
2、 一种实现如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法的驱动装置， 其特征在于，在系统中设置节电驱动电路，所述的节电驱动电路包括脉宽调 制控制器、场效应管，当来自燃料电池系统控制电路的额定驱动电压输出给 节电驱动电路时，脉宽调制控制器将100%脉宽的信号输出给场效应管，驱 动电磁元件动作，电磁元件动作完成后，脉宽调制控制器的脉宽下降，作用 于电磁元件的平均电压下降，平均电流下降，但仍高于释放电压，电磁元件 保持开启状态。
3、 如权利要求2所述的实现电磁元件的节电驱动方法的驱动装置，其特 征在于，所述的节电驱动电路还包括续流二极管。
4、 如权利要求3所述的实现电磁元件的节电驱动方法的驱动装置，其特 征在于，所述脉宽调制控制器的正负电源输入端与系统向电磁元件提供的额 定驱动电压的正负端连接，所述脉宽调制控制器的脉冲驱动信号输出端与所 述场效应管的门极连接，所述电磁元件与所述场效应管的源极漏极回路串联 后，接至系统向电磁元件提供的额定驱动电压的正负端，所述续流二极管与 所述电磁元件并联。
5、 —种实现如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法的驱动装置， 其特征在于，在系统中设置节电驱动电路，所述的节电驱动电路包括微型 DC-DC、 二极管、延时开关电路，当来自燃料电池系统控制电路的额定驱动 电压输出给节电驱动电路时，延时开关电路开启，电磁元件动作，二极管反 向截止，电磁元件动作完成后，延时开关电路断开，二极管正向导通，微型 DC-DC向电磁元件提供维持电压及维持电流。
6、 —种实现如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法的驱动装置，其特征在于，在系统中设置节电驱动电路，所述的节电驱动电路包括正温度 系数热敏电阻。
7. 如权利要求6所述的实现电磁元件的节电驱动方法的驱动装置，其特 征在于，所述正温度系数热敏电阻与电磁元件串联后，连接至系统向电磁元 件提供额定驱动电压的正负端。
8. 如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法，其特征在于，所述节 电驱动电路设置于电磁元件外或者集成到电磁元件内。
9. 如权利要求2、 3、 4、 5、 6或7所述的实现电磁元件的节电驱动方法 的驱动装置，其特征在于，所述节电驱动电路设置于电磁元件外或者集成到 电磁元件内。
10. 如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法，其特征在于，当系 统要求所述电磁元件关闭时，将驱动电压撤除或置零。
11. 如权利要求2、 3、 4、 5或7所述的电磁元件的节电驱动方法，其特 征在于，当系统要求所述电磁元件关闭时，将驱动电压撤除或置零。
12. 如权利要求l所述的电磁元件的节电驱动方法，其特征在于，该电磁 元件为电磁阀或者继电器或者接触器。
13. 如权利要求2、 3、 4、 5、 6或7所述的实现电磁元件的节电驱动方法 的驱动装置，其特征在于，该电磁元件为电磁阀或者继电器或者接触器。
全文摘要
本发明涉及电化学系统、机电系统或电气系统中的电磁元件的节电驱动方法及驱动装置，尤其涉及燃料电池系统中电磁元件的节电驱动方法及装置，本发明在系统中包括节电驱动电路，该电路在电磁元件开启时，输出额定驱动电压给电磁元件，电磁元件开启后，输出略高于释放电压的维持电压给电磁元件。与现有技术相比，本发明可以显著提高系统效率，并且降低对环境的热污染，还可提高电磁元件的寿命，因为系统功耗越小，工作温度越低，线包寿命也就越高。
文档编号H01F7/18GK101521082SQ20081003388
公开日2009年9月2日 申请日期2008年2月26日 优先权日2008年2月26日
发明者珂 金, 顾志军 申请人:上海清能燃料电池技术有限公司