[发明专利]一种无人机用全主动控制的氢电复合电源系统及控制方法

权利要求书

1.一种无人机用全主动控制的氢电复合电源系统，包括燃料电池和锂电池，其特征在于：燃料电池的正极与NMOS开关管N1、NMOS开关管N2的漏极连接，NMOS开关管N1的源极和二极管D2的正极相连，二极管D2的负极连接负载输出端正极；NMOS开关管N2的源极与二极管D1的负极、电感L输入端相连，电感L的输出端与NMOS开关管N3的漏极、二极管D3的正极连接，二极管D3的负极和PMOS开关管P1的漏极、负载输出端正极连接，PMOS开关管P1的源极和锂电池的正极连接；燃料电池的负极和二极管D1的正极、NMOS开关管N3的源极、锂电池的负极和负载输出端负极连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：通过NMOS开关管N1和二极管D2构成燃料电池的直接输出控制电路；NMOS开关管N2、二极管D1、电感L、NMOS开关管N3、二极管D3构成燃料电池的升降压输出控制电路，NMOS开关管N2不仅是升降压输出控制电路的导通/关闭总控制开关，而且还是燃料电池降压输出的PWM信号控制开关，NMOS开关管N2实现了升降压输出的主动控制；NMOS开关管N1和PMOS开关管P1实现了燃料电池和锂电池的直接输出的主动控制，NMOS开关管N3是燃料电池升压输出的PWM信号控制的开关。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：所述的NMOS开关管N1、NMOS开关管N2和NMOS开关管N3、PMOS开关管P1的基级即信号控制端均连接光耦隔离模块OC，即其高低电平信号和PWM信号均需要通过光耦隔离模块OC进行输出。

4.利用权利要求3所述系统的控制方法，其特征在于：通过对NMOS开关管N1和PMOS开关管P1的互斥开关通断控制、NMOS开关管N2和NMOS开关管N3的开关通断或PWM控制实现3种全主动控制，包括燃料电池直接输出控制、锂电池直接输出控制、升降压协同输出控制；

1)燃料电池直接输出：通过高电平信号控制NMOS开关管N1导通，高电平信号同时控制PMOS开关管P1关闭，实现NMOS开关管N1和PMOS开关管P1的互斥开关通断控制；同时，采用低电平信号控制NMOS开关管N2关闭，切断升降压电路，实现燃料电池直接输出；

2)锂电池直接输出：采用低电平信号控制PMOS开关管P1导通，低电平信号同时控制NMOS开关管N1关闭，实现PMOS开关管P1和NMOS开关管N1的互斥开关通断控制；同时，采用低电平信号控制NMOS开关管N2关闭，切断升降压电路，实现锂电池直接输出；

3)升降压协同输出：采用低电平信号控制PMOS开关管P1导通，低电平信号同时控制NMOS开关管N1关闭，实现PMOS开关管P1和NMOS开关管N1的互斥开关通断控制，在保证锂电池直接输出电路导通的同时，切断燃料电池直接输出电路；此时，根据燃料电池的升降压需求控制NMOS开关管N2和NMOS开关管N3：当燃料电池需要升压工作时，采用高电平信号控制NMOS开关管N2导通，采用PWM信号控制NMOS开关管N3高频通断，实现氢电复合电源系统升压协同输出；当燃料电池需要降压工作时，采用低电平信号控制NMOS开关管N3断开，采用PWM信号控制NMOS开关管N2高频通断，实现氢电复合电源系统降压协同输出。