专利名称：一种燃料电池保护用的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池保护用的装置，尤其是涉及一种能对燃料电池的输出过电流以及过高的反电压实施快速保护的装置。
背景技术：
燃料电池作为一种洁净能源已经应用于电动汽车。如果燃料电池输出的电流过大，会使燃料电池损坏。通常对燃料电池的过流采取在输出中串联快速熔断器或固态继电器的保护措施，但是熔断器或固态继电器存在响应慢、保护电流整定不准确的缺点。由于电动车中电机感性负载的存在以及汽车回馈制动都可能使电池的输出端加上高于电池电压的反电压，会使燃料电池发生逆化学反应—电解反应，这是非常危险的。目前针对燃料电池过高反电压的保护比较少见。
发明内容
为了克服现有技术的应用快速熔断器或固态继电器过流保护响应速度慢以及较少对燃料电池的反电压采取保护的缺点，本实用新型提供一种燃料电池的保护装置，该保护装置能够对燃料电池输出的过电流以及加在输出上的反电压实施快速的保护。
本实用新型提出的一种燃料电池保护用的装置，含有霍尔电流传感器，其特征在于，它含有绝缘栅双极型晶体管IGBT(2)它的集电极和发射极之间并联着阻容串联电路；反向快速二极管(1)它的阳极与燃料电池的正输出端相连，阴极与所述IGBT(2)的集电极相连；霍尔电流传感器(5)它的电流输入端与所述IGBT(2)的发射极相连；比较器(6)它的输入端与所述霍尔电流传感器(5)的电流检测信号输出端相连；绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路(7)它的输出端与所述IGBT(2)的栅极相连，控制输入端与所述比较器(6)的输出端相连。
续流二极管(4)它的阴极与所述霍尔电流传感器(5)的电流输入端相连，它的阳极接燃料电池负极。
所述装置在燃料电池的输出端还连接有快速熔断器(3)。所述绝缘栅双极型晶体管IGBT驱动电路(7)为EXB841。
本实用新型所提供的保护装置，能够对燃料电池输出的过电流实现微秒级时间内的快速保护，又能够对燃料电池的过电压实施快速的保护。
图1为本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
本实用新型所采用的技术方案是在燃料电池的正输出端串接一个大功率快恢复二极管，利用二极管的单向导通特性，使燃料电池可以向外输出功率而外边的高电压不能加在燃料电池上，从而避免了电堆发生逆化学反应。在燃料电池的输出端再串联一个大功率电子开关IGBT对电池输出的过电流进行快速保护。直流母线上的霍尔电流传感器实时检测电池输出的电流信号并与整定值比较，当电池的输出电流超过整定值时，控制单元快速关断IGBT，从而达到对燃料电池过流保护的目的。同时本装置保留了快速熔断器，以确保在大功率绝缘栅双极型晶体管损坏等异常情况下仍能够可靠地过流保护。
在图1中，1为反向快速二极管(ZK800-25)，2为大功率绝缘栅双极型晶体管IGBT(CM400HA-24H)，3为快速熔断器(NGT2-200A)，4为续流二极管(ZK800-25)，5为霍尔电流传感器(LEMLT308-S6)，6为比较器(LM393)，7为IGBT驱动电路(EXB841)。
图1中反向快速二极管(1)与绝缘栅双极型晶体管IGBT(2)、快速熔断器(3)串联，续流二极管(4)并联在该保护装置输出端的正负母线间，燃料电池输出正母线穿过电流霍尔传感器(5)。由电流霍尔传感器(5)实时检测电流，反馈到由LM393构成的比较器中与电流整定值比较，当检测到过流时，比较器LM393输出保护信号并通过IGBT驱动模块EXB841关断功率电子开关IGBT(2)。由于IGBT的开关速度可以达微秒数量级，因此该实用新型对燃料电池的过流可以实现快速的保护。输出中串连的快速熔断器(3)在大功率电子开关损坏等异常情况下仍能够可靠地实现过流保护。反向快速二极管(1)由于其单向导通特性，对加在燃料电池输出的反电压具有快速保护作用。续流二极管(4)在燃料电池的输出关断瞬间对电动汽车动力系统感性负载中的电流起续流作用，从而对功率电子开关IGBT(2)起到保护作用。由电容和电阻组成的吸收网络并联在绝缘栅双极型晶体管IGBT(2)两端起到保护IGBT(2)的作用。
为了保证本实用新型工作的可靠性，反向快速二极管(1)和续流二极管(4)必须选用快恢复型，并且它们的反向耐压至少为燃料电池最大输出电压的三倍以上，这两个二极管以及绝缘栅双极型晶体管IGBT(2)的额定电流容量为燃料电池最大输出电流的两倍以上。
在具体的实施中，燃料电池的输出接在附图所示的本实用新型的左端，电动汽车的动力系统接在右端，并保证正负极性正确。
权利要求1.一种燃料电池保护用的装置，含有霍尔电流传感器，其特征在于，它含有，绝缘栅双极型晶体管(2)它的集电极和发射极之间并联着阻容串联电路；反向快速二极管(1)它的阳极与燃料电池的正输出端相连，阴极与所述绝缘栅双极型晶体管(2)的集电极相连；霍尔电流传感器(5)它的电流输入端与所述IGBT(2)的发射极相连；比较器(6)它的输入端与所述霍尔电流传感器(5)的电流检测信号输出端相连；绝缘栅双极型晶体管驱动电路(7)它的输出端与所述IGBT(2)的栅极相连，控制输入端与所述比较器(6)的输出端相连。续流二极管(4)它的阴极与所述霍尔电流传感器(5)的电流输入端相连，它的阳极接燃料电池负极。
2.根据权利要求1所述的燃料电池保护用的装置，其特征在于，所述装置在燃料电池的输出端还连接有快速熔断器(3)。
3.根据权利要求1所述的燃料电池保护用的装置，其特征在于，所述绝缘栅双极型晶体管驱动电路(7)为EXB841。
专利摘要本实用新型涉及一种燃料电池保护用的装置，属于燃料电池保护技术领域。其特征是绝缘栅双极型晶体管IGBT(2)的集电极和发射极之间并联着阻容串联电路；反向快速二极管(1)的阳极与燃料电池的正输出端相连，阴极与IGBT的集电极相连；霍尔电流传感器(5)的电流输入端与IGBT的发射极相连；比较器(6)的输入端与霍尔电流传感器的电流检测信号输出端相连；驱动电路(7)的输出端与IGBT的栅极相连，控制输入端与比较器的输出端相连。续流二极管(4)的阴极与霍尔电流传感器的电流输入端相连，其阳极接燃料电池负极。本保护装置能够对燃料电池输出的过电流实现微秒级时间内的快速保护，又能够对燃料电池的过电压实施快速的保护。
文档编号H02H7/18GK2613917SQ03244529
公开日2004年4月28日 申请日期2003年4月4日 优先权日2003年4月4日
发明者刘明基, 程夕明, 欧阳明高, 齐铂金 申请人:清华大学