一种节气门数字驱动电路及燃料电池系统的制作方法

本技术涉及燃料电池，特别涉及一种节气门数字驱动电路及燃料电池系统。

背景技术：

1、燃料电池系统的控制涉及到不同执行器件的控制，主要包含电磁阀、调压阀、水泵、空压机、氢气循环泵、节气门、散热风扇、强电开关等，各个部件还必须彼此协作。其中，节气门可以与空压机配合，为燃料电池提供适当流量和压力的空气。

2、目前，燃料电池系统用节气门一般是模拟驱动电路给节气门供电来控制节气门的开度。但是，这种方式难以满足燃料电池系统运行过程中节气门的控制要求，使得节气门的开度控制不够精准，燃料电池的输出性能较低。

技术实现思路

1、为解决目前燃料电池系统一般通过模拟驱动电路给节气门供电来控制节气门的开度，这种方式难以满足燃料电池系统运行过程中节气门的控制要求，使得节气门的开度控制不够精准，燃料电池的输出性能较低的问题，本实用新型提供了一种节气门数字驱动电路及燃料电池系统。

2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是提供一种节气门数字驱动电路，所述节气门数字驱动电路用于与节气门连接并控制节气门的开度，所述节气门数字驱动电路包括微控制器系统电路、信号采集电路、控制输出电路、可切换阀门电源电路及通信电路；其中，所述信号采集电路、所述控制输出电路、所述可切换阀门电源电路、所述通信电路均与所述微控制器系统电路电性连接，所述可切换阀门电源电路与所述控制输出电路电性连接；所述信号采集电路、所述控制输出电路与节气门电性连接，所述信号采集电路用于采集节气门的阀位值，所述控制输出电路用于控制节气门的开度。

3、在其中一个实施例中，所述节气门数字驱动电路进一步包括控制电源电路，所述控制电源电路与所述信号采集电路、所述微控制器系统电路、所述可切换阀门电源电路和所述通信电路电性连接，所述控制电源电路用于给所述信号采集电路、所述微控制器系统电路、所述可切换阀门电源电路和所述通信电路供电。

4、在其中一个实施例中，所述信号采集电路包括运算放大器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容和第一电源，其中，所述运算放大器的正向输入端与节气门、所述第一电阻的一端电性连接，所述第一电阻的另一端接地；所述运算放大器的负向输入端与所述第三电阻的一端电性连接，所述第三电阻的另一端与所述运算放大器的输出端电性连接；所述运算放大器的输出端还与所述第二电阻的一端电性连接，所述第二电阻的另一端与所述微控制器系统电路电性连接；所述运算放大器的电源正输入端与所述第一电源、所述第一电容的一端电性连接，所述第一电容的另一端接地；所述运算放大器的电源负输入端接地。

5、在其中一个实施例中，所述控制输出电路包括第一输出电路和第二输出电路，所述第一输出电路包括第一mos管和第二mos管；所述第二输出电路包括第三mos管和第四mos管；所述第一mos管和所述第二mos管构成推挽电路；所述第三mos管和所述第四mos管构成推挽电路。

6、在其中一个实施例中，

7、所述第一输出电路进一步包括第一二极管、第二二极管、第四电阻、第六电阻、第二电容和第三电容；所述第二输出电路进一步包括第五二极管、第六二极管、第七电阻、第九电阻、第四电容和第五电容；

8、所述第一mos管的漏极和所述第二mos管的漏极电性连接后与节气门电性连接；所述第一mos管的源极与所述可切换阀门电源电路电性连接，所述第二mos管的源极接地；所述第一mos管的栅极与所述第二电容的一端、所述第四电阻的一端、所述第一二极管的负极电性连接，所述第二电容的另一端与所述可切换阀门电源电路电性连接，所述第四电阻的另一端、所述第一二极管的正极与所述微控制器系统电路电性连接；所述第二mos管的栅极与所述第三电容的一端、所述第六电阻的一端、所述第二二极管的正极电性连接，所述第三电容的另一端接地，所述第六电阻的另一端、所述第二二极管的负极与所述微控制器系统电路电性连接；

9、所述第三mos管的漏极和所述第四mos管的漏极电性连接后与节气门电性连接；所述第三mos管的源极与所述可切换阀门电源电路电性连接，所述第四mos管的源极接地；所述第三mos管的栅极与所述第四电容的一端、所述第七电阻的一端、所述第五二极管的负极电性连接，所述第四电容的另一端与所述可切换阀门电源电路电性连接，所述第七电阻的另一端、所述第五二极管的正极与所述微控制器系统电路电性连接；所述第四mos管的栅极与所述第五电容的一端、所述第九电阻的一端、所述第六二极管的正极电性连接，所述第五电容的另一端接地，所述第九电阻的另一端、所述第六二极管的负极与所述微控制器系统电路电性连接。

10、在其中一个实施例中，所述可切换阀门电源电路包括第一电源电路和第二电源电路，所述第一电源电路包括第一芯片；所述第二电源电路包括第二芯片、第十一二极管和第五mos管；其中，所述第一芯片的输出端与所述第五mos管的源极电性连接，所述第五mos管的栅极与所述微控制器系统电路电性连接；所述第二芯片的输出端与所述第十一二极管的正极电性连接，所述第十一二极管的负极与所述第五mos管的漏极电性连接。

11、在其中一个实施例中，

12、所述通信电路包括第三芯片和第十四电阻，所述第三芯片的第三引脚、第四引脚与所述微控制器系统电路电性连接，所述第三芯片的第八引脚和第九引脚之间通过所述第十四电阻电性连接，所述第三芯片的第十引脚为屏蔽端。

13、在其中一个实施例中，所述微控制器系统电路包括中心计算电路、复位及调试电路和时钟电路；所述复位及调试电路、所述时钟电路均与所述中心计算电路电性连接，所述中心计算电路还与所述信号采集电路、所述控制输出电路、所述可切换阀门电源电路、所述通信电路电性连接。

14、在其中一个实施例中，所述中心计算电路包括第四芯片、第十二电容、第十三电容、第十四电容、第十五电容、第十五电阻、第五电源和第六电源；其中，所述第四芯片的第一引脚与所述复位及调试电路电性连接；所述第四芯片的第二引脚与所述第十二电容的一端、所述第十三电容的一端、所述第五电源电性连接，所述第四芯片的第三引脚与所述十二电容的另一端、所述第十三电容的另一端电性连接后接地；所述第四芯片的第五引脚和第七引脚接地；所述第四芯片的第四引脚、第六引脚与所述时钟电路电性连接；所述第四芯片的第十二引脚与所述复位及调试电路的电性连接；所述第四芯片的第二十引脚、第二十一引脚与所述控制输出电路电性连接；所述第四芯片的第二十二引脚与所述可切换阀门电源电路电性连接；所述第四芯片的第二十三引脚、第二十四引脚与所述第十五电阻的一端电性连接，所述第十五电阻的另一端与所述第五电源电性连接；所述第四芯片的第二十七引脚与所述信号采集电路电性连接；所述第四芯片的第三十七引脚与所述第十四电容的一端、所述第十五电容的一端、所述第六电源电性连接，所述第四芯片的第三十八引脚与所述第十四电容的另一端、所述第十五电容的另一端电性连接后接地；所述第四芯片的第四十七引脚、第四十八引脚与所述通信电路电性连接。

15、本实用新型为解决上述技术问题还提供了一种燃料电池系统，所述燃料电池系统包括节气门及上述所述的节气门数字驱动电路，所述信号采集电路、所述控制输出电路与所述节气门电性连接，所述信号采集电路用于采集所述节气门的阀位值，所述控制输出电路用于控制所述节气门的开度。

16、与现有技术相比，本实用新型实施例提供的一种节气门数字驱动电路及燃料电池系统，具有以下优点：

17、1.本实用新型实施例提供的节气门数字驱动电路中，节气门数字驱动电路包括微控制器系统电路、信号采集电路、控制输出电路、可切换阀门电源电路及通信电路，信号采集电路、控制输出电路、可切换阀门电源电路、通信电路均与微控制器系统电路电性连接，可切换阀门电源电路与控制输出电路电性连接，信号采集电路、控制输出电路与节气门电性连接，信号采集电路用于采集节气门的阀位值，控制输出电路用于控制节气门的开度。通过设置节气门数字驱动电路控制节气门，解决了目前燃料电池系统一般通过模拟驱动电路给节气门供电来控制节气门的开度，这种方式难以满足燃料电池系统运行过程中节气门的控制要求，使得节气门的开度控制不够精准，燃料电池的输出性能较低的问题，能够按照上级控制器的开度命令快速、精准、可靠的控制节气门开度，使得节气门与空压机配合为燃料电池提供适当压力和流量的空气，提高燃料电池的输出性能。

18、2.本实用新型实施例提供的节气门数字驱动电路中，第一mos管和第二mos管构成推挽电路，第三mos管和第四mos管构成推挽电路。通过这样设置，使得控制输出电路能够提供高功率输出，并且非常适合工作在低频范围。此外，推挽电路还比单端输出电路具有更好的线性度。

19、3.本实用新型实施例提供的节气门数字驱动电路中，控制输出电路能够确保第一输出电路或第二输出电路的两个三极管在接收到微控制器系统电路发送的阀位控制信号后都是让一个三极管快速截止，另一个三极管慢速导通，防止两个三极管同时导通产生大电流串流，大大提高了控制输出电路的安全可靠性。

20、4.本实用新型实施例提供的节气门数字驱动电路中，可切换阀门电源电路既可以为控制输出电路提供驱动节气门所需的工作电压，又可以为控制输出电路提供维持节气门开度所需的维持电压。

21、5.本实用新型实施例提供的节气门数字驱动电路中，在通信电路中，第三芯片的第八引脚和第九引脚之间通过第十四电阻电性连接，能够提高外部通信的引脚的抗干扰能力。