專利名稱：一種電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法及驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電化學(xué)系統(tǒng)，特別是涉及燃料電池系統(tǒng)中的電磁元件的節(jié)電 驅(qū)動(dòng)方法及驅(qū)動(dòng)裝置，也可適用于機(jī)電系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電化學(xué)系統(tǒng)例如燃料電池系統(tǒng)中， 一般有一個(gè)電磁閥，用于在燃料源 與燃料電池堆之間控制燃料流的通斷。
根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC62282的相關(guān)規(guī)定，為了提高可靠性及安全性，應(yīng)由兩 個(gè)電磁閥串聯(lián)(指管路串聯(lián))來實(shí)現(xiàn)上述功能，并且這種電磁閥應(yīng)該是當(dāng)驅(qū) 動(dòng)電流消失時(shí)能夠關(guān)閉的，因此在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)始終有工作電流。
經(jīng)研究， 一般的電磁驅(qū)動(dòng)元件，當(dāng)動(dòng)作以后，磁路閉合，只需較低的電 流就可以維持其狀態(tài)，例如大多數(shù)繼電器的動(dòng)作電壓是其線包額定驅(qū)動(dòng)電壓 的75%，但是釋放電壓僅為25%。
對(duì)于電磁閥來說，因?yàn)殡姶砰y為了能夠克服流體壓力而將鐵塊吸動(dòng)，往 往留有更大的余量，上述OK61A電磁閥，在工作壓力很小(例如0.1Bar)時(shí)， 動(dòng)作電壓為3.5V，而在工作壓力稍大(例如1.5Bar)時(shí)，動(dòng)作電壓也僅為4.5V。 其釋放電壓極低，僅為0,2V，且與工作壓力幾乎無關(guān)。但現(xiàn)有技術(shù)中的電磁 閥功耗最小的也有2 3W，額定電壓12V，線包電阻47ohm，因此額定功耗約 3W，存在功耗過高的問題。
對(duì)于便攜式或迷你型燃料電池系統(tǒng)，例如100W便攜式電源，上述 3W^2-6W的功耗使得系統(tǒng)效率顯著降低。當(dāng)系統(tǒng)在較低功率下運(yùn)行時(shí)，問 題尤其突出。
在一些電化學(xué)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)中還有繼電器、接觸器等電磁元件，也同樣在一定程度上存在著上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種電磁元件的節(jié) 電驅(qū)動(dòng)方法及驅(qū)動(dòng)裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)中的電磁元件如電磁閥功耗過 大的問題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案
電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法為，系統(tǒng)包括節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，該電路在電磁元 件開啟時(shí)，輸出額定驅(qū)動(dòng)電壓給電磁元件，電磁元件開啟后，輸出略高于釋 放電壓但低于額定驅(qū)動(dòng)電壓的維持電壓給電磁元件。當(dāng)系統(tǒng)要求電磁元件關(guān) 閉時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓撤除或置零。
節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括PWM (脈寬調(diào)制)控制器、場(chǎng)效應(yīng)管、續(xù)流二極管，
PWM控制器的正負(fù)電源輸入端與系統(tǒng)向電磁元件提供的額定驅(qū)動(dòng)電壓的正 負(fù)端連接，PWM控制器的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與場(chǎng)效應(yīng)管的門極連接，電 磁元件與場(chǎng)效應(yīng)管的源極漏極回路串聯(lián)后，接至系統(tǒng)向電磁元件提供的額定 驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端，續(xù)流二極管與電磁元件并聯(lián)。當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制 電路的額定驅(qū)動(dòng)電壓輸出給節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，PWM控制器將100M脈寬的信 號(hào)輸出給場(chǎng)效應(yīng)管，驅(qū)動(dòng)電磁元件動(dòng)作，電磁元件動(dòng)作完成后，PWM控制 器的脈寬下降，作用于電磁元件的平均電壓下降，平均電流下降，但仍略高 于釋放電壓，電磁元件保持開啟狀態(tài)。
節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括微型DC-DC、 二極管、延時(shí)開關(guān)電路，當(dāng)來自燃料電
池系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動(dòng)電壓輸出給節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，延時(shí)開關(guān)電路開 啟，電磁元件動(dòng)作，二極管反向截至，電磁元件動(dòng)作完成后，延時(shí)開關(guān)電路 斷開，二極管正向?qū)?，微型DC-DC為電磁元件提供較低的維持電壓及維持 電流。
節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括PTC (Positive Temperature Coefficient,正溫度系數(shù)) 熱敏電阻。PTC熱敏電阻與電磁元件串聯(lián)后，連接至系統(tǒng)向電磁元件提供額
5定驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端。
所述的節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路可以設(shè)于電磁元件外，也可以集成到電磁元件內(nèi)。 所述的電磁元件為電磁閥或者繼電器或者接觸器。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有明顯的節(jié)能作用，可以顯著提高系 統(tǒng)效率，并且降低對(duì)環(huán)境的熱污染，還可提高電磁元件的壽命，因?yàn)橄到y(tǒng)功 耗越小，工作溫度越低，線包壽命也就越長(zhǎng)。


圖l為本發(fā)明實(shí)施例l的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖具體描述本發(fā)明的實(shí)施方式。
如圖1 3所示，燃料電池系統(tǒng)中電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)裝置，包括節(jié)電驅(qū) 動(dòng)電路，該電路在電磁元件開啟時(shí)，輸出額定驅(qū)動(dòng)電壓給電磁元件，電磁元 件開啟后，輸出略高于釋放電壓的維持電壓給電磁元件。當(dāng)系統(tǒng)要求所述電 磁元件關(guān)閉時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓撤除或置零。所述電磁元件為電磁閥或者繼電器 或者接觸器。實(shí)施上述方法的裝置，可以置于電磁元件之外，也可以集成到 電磁元件之內(nèi)。
實(shí)施例l
如圖1所示，節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括脈寬調(diào)制控制器、場(chǎng)效應(yīng)管、續(xù)流二極 管，PWM控制器的正負(fù)電源輸入端與系統(tǒng)向電磁閥提供的額定驅(qū)動(dòng)電壓的 正負(fù)端連接，PWM控制器的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與所述場(chǎng)效應(yīng)管的門極連 接，電磁閥與場(chǎng)效應(yīng)管的源極漏極回路串聯(lián)后，接至系統(tǒng)向電磁元件提供的 額定驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端，續(xù)流二極管與所述電磁元件并聯(lián)。當(dāng)來自燃料電池 系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動(dòng)電壓輸給圖中的電路模塊時(shí)，PWM控制器將100M脈寬的信號(hào)輸給場(chǎng)效應(yīng)管，驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作。隨后，PWM控制器的脈寬下 降，作用于電磁閥的平均電壓下降，平均電流下降，但仍略高于釋放電壓， 電磁閥保持開啟狀態(tài)。直至燃料電池系統(tǒng)控制電路停止提供額定驅(qū)動(dòng)電壓， 電磁閥關(guān)閉。當(dāng)下一次開啟時(shí)，PWM控制器又能夠從全脈寬啟動(dòng)，然后減 小脈寬。
實(shí)施例2
如圖2所示，節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括微型DC-DC、 二極管、延時(shí)開關(guān)電路， 系統(tǒng)中的電磁元件為繼電器或者接觸器。當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制電路的額 定驅(qū)動(dòng)電壓輸給圖中的電路模塊時(shí)，延時(shí)開關(guān)電路開啟，繼電器或者接觸器 動(dòng)作，此時(shí)，二極管反向截至。隨后，延時(shí)開關(guān)電路斷開，二極管正向?qū)ǎ?微型DC-DC提供的較低的維持電壓及維持電流給繼電器或者接觸器。直至燃 料電池系統(tǒng)控制電路停止提供額定驅(qū)動(dòng)電壓，繼電器或者接觸器關(guān)閉。
實(shí)施例3
如圖3所示，如果燃料電池系統(tǒng)的啟停不頻繁，可以采用PTC來實(shí)現(xiàn)。 PTC熱敏電阻與電磁閥串聯(lián)后，連接至系統(tǒng)向電磁閥提供額定驅(qū)動(dòng)電壓的正 負(fù)端。
權(quán)利要求
1、一種電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，在系統(tǒng)中設(shè)置節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，該電路在電磁元件開啟時(shí)，輸出額定驅(qū)動(dòng)電壓給電磁元件，電磁元件開啟后，輸出高于釋放電壓但低于額定驅(qū)動(dòng)電壓的維持電壓給電磁元件。
2、 一種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置， 其特征在于，在系統(tǒng)中設(shè)置節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，所述的節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括脈寬調(diào) 制控制器、場(chǎng)效應(yīng)管，當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動(dòng)電壓輸出給 節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，脈寬調(diào)制控制器將100%脈寬的信號(hào)輸出給場(chǎng)效應(yīng)管，驅(qū) 動(dòng)電磁元件動(dòng)作，電磁元件動(dòng)作完成后，脈寬調(diào)制控制器的脈寬下降，作用 于電磁元件的平均電壓下降，平均電流下降，但仍高于釋放電壓，電磁元件 保持開啟狀態(tài)。
3、 如權(quán)利要求2所述的實(shí)現(xiàn)電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置，其特 征在于，所述的節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路還包括續(xù)流二極管。
4、 如權(quán)利要求3所述的實(shí)現(xiàn)電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置，其特 征在于，所述脈寬調(diào)制控制器的正負(fù)電源輸入端與系統(tǒng)向電磁元件提供的額 定驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端連接，所述脈寬調(diào)制控制器的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端與所 述場(chǎng)效應(yīng)管的門極連接，所述電磁元件與所述場(chǎng)效應(yīng)管的源極漏極回路串聯(lián) 后，接至系統(tǒng)向電磁元件提供的額定驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端，所述續(xù)流二極管與 所述電磁元件并聯(lián)。
5、 —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置， 其特征在于，在系統(tǒng)中設(shè)置節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，所述的節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括微型 DC-DC、 二極管、延時(shí)開關(guān)電路，當(dāng)來自燃料電池系統(tǒng)控制電路的額定驅(qū)動(dòng) 電壓輸出給節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，延時(shí)開關(guān)電路開啟，電磁元件動(dòng)作，二極管反 向截止，電磁元件動(dòng)作完成后，延時(shí)開關(guān)電路斷開，二極管正向?qū)?，微?DC-DC向電磁元件提供維持電壓及維持電流。
6、 —種實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，在系統(tǒng)中設(shè)置節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，所述的節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路包括正溫度 系數(shù)熱敏電阻。
7. 如權(quán)利要求6所述的實(shí)現(xiàn)電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法的驅(qū)動(dòng)裝置，其特 征在于，所述正溫度系數(shù)熱敏電阻與電磁元件串聯(lián)后，連接至系統(tǒng)向電磁元 件提供額定驅(qū)動(dòng)電壓的正負(fù)端。
8. 如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，所述節(jié) 電驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置于電磁元件外或者集成到電磁元件內(nèi)。
9. 如權(quán)利要求2、 3、 4、 5、 6或7所述的實(shí)現(xiàn)電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法 的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，所述節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路設(shè)置于電磁元件外或者集成到 電磁元件內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，當(dāng)系 統(tǒng)要求所述電磁元件關(guān)閉時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓撤除或置零。
11. 如權(quán)利要求2、 3、 4、 5或7所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法，其特 征在于，當(dāng)系統(tǒng)要求所述電磁元件關(guān)閉時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電壓撤除或置零。
12. 如權(quán)利要求l所述的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法，其特征在于，該電磁 元件為電磁閥或者繼電器或者接觸器。
13. 如權(quán)利要求2、 3、 4、 5、 6或7所述的實(shí)現(xiàn)電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法 的驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于，該電磁元件為電磁閥或者繼電器或者接觸器。
全文摘要
本發(fā)明涉及電化學(xué)系統(tǒng)、機(jī)電系統(tǒng)或電氣系統(tǒng)中的電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法及驅(qū)動(dòng)裝置，尤其涉及燃料電池系統(tǒng)中電磁元件的節(jié)電驅(qū)動(dòng)方法及裝置，本發(fā)明在系統(tǒng)中包括節(jié)電驅(qū)動(dòng)電路，該電路在電磁元件開啟時(shí)，輸出額定驅(qū)動(dòng)電壓給電磁元件，電磁元件開啟后，輸出略高于釋放電壓的維持電壓給電磁元件。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可以顯著提高系統(tǒng)效率，并且降低對(duì)環(huán)境的熱污染，還可提高電磁元件的壽命，因?yàn)橄到y(tǒng)功耗越小，工作溫度越低，線包壽命也就越高。
文檔編號(hào)H01F7/18GK101521082SQ20081003388
公開日2009年9月2日 申請(qǐng)日期2008年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月26日
發(fā)明者珂 金, 顧志軍 申請(qǐng)人:上海清能燃料電池技術(shù)有限公司