一種分布式燃料電池控制系統的製作方法
2023-10-04 21:56:09
專利名稱：一種分布式燃料電池控制系統的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於燃料電池控制技術，特別是一種分布式燃料電池控制系統。
背景技術：
燃料電池是一種以氫氣為燃料，以氧氣為氧化劑，將燃料的化學能直接轉化為電能的電化學裝置，它不受卡諾循環的限制，只要有足夠的氫氣和氧氣，可以長時間連續運行，並且具有比能量高、噪音小、無汙染、零排放和能量轉換效率高等特點，可廣泛應用於小型電站、通信電源、機器人電源、汽車、電力系統、家庭生活等各領域。燃料電池技術被認為是21世紀首選的潔淨、高效發電技術。燃料電池按其電解質的不同，可分為鹼性燃料電池、磷酸型燃料電池、質子交換膜燃料電池、熔融碳酸鹽型燃料電池及固體氧化物燃料電池等。近十年來，尤以質子交換膜燃料電池(PEMFC)的發展最快，日益受到各國政府、企業和科研機構的重視。據國際能源機構(IEA)統計，全球每年能源科技研發公共資金中約12%投入到燃料電池研發。近幾年，各國政府及各大公司加大投資力度，成功開發了各種型號的燃料電池，並正在應用到或擬用到人們日常生活的各個方面，如電站、可攜式電源、移動機器人電源、各種車輛用動力電源以及家用電源等。目前，全世界每年用於燃料電池研究與開發的經費估計在8億美元左右，除了美國、加拿大、日本、德國和義大利等工業國家外，許多發展中國家也在進行或著手進行燃料電池的研究與開發。我國政府也非常重視燃料電池發電技術的研究，在國家863計劃的支持下，經過「十五」和「十一五」的刻苦攻關，在燃料電池及燃料電池汽車研究研究方面已取得突破性的進展，中科院大連化物所研製出50kW燃料電池發動機，上海神力公司研製出IOOkW大巴車燃料電池發動機，清華大學、同濟大學分別研製出了系列化的燃料電池大巴車和燃料電池轎車，武漢理工大學已研製成功IkW 50kW級系列燃料電池系統以及「楚天I號」燃料電池電動轎車和「楚天2號」燃料電池輕型客車。燃料電池多輸入多輸出的複雜電化學裝置，車用燃料電池一般由數百片單電池串聯而成。單片電池電壓直接反應電堆工作狀態，反應氣體的壓力、溼度、電堆內部溫度等操作條件直接影響電堆的性能和壽命。因此，應用實時性好、可靠性高的控制系統對這些物理量進行監測與控制是保證燃料電池正常工作的關鍵。
發明內容本實用新型旨在提供一種高效的實時性好、可靠性高的分布式燃料電池控制系統，以保證燃料電池高效可靠工作，並提高燃料電池的耐久性。為了實現上述目的，本實用新型所採用的技術方案是:一種分布式燃料電池控制系統，包括至少一個狀態監測單元、控制器、外部通信接口單元、單電壓巡檢通信接口以及若干單電壓檢測單元，其特點是:所述每個單電壓檢測單元通過底層CAN網絡相連並接入所述單電壓巡檢通信接口，所述單電壓巡檢通信接口通過內部USB接口與所述外部通信接口單元相連，並與狀態監測單元和控制器通過中層CAN網絡相連，由中層CAN網絡接入外部通信接口單元。所述外部通信接口單元具有外部CAN接口、USB接口、RS232/485接口和GPRS接□。由於本實用新型具有分布式特點，各部件間通過CAN網絡連接，所以本實用新型具有可靠性高、實時性好的特點。
為了進一步理解本實用新型，作為說明書一部分的附圖指示了本實用新型的實施例，而所作的說明用於解釋本實用新型的原理。圖1為本實用新型的整體結構框圖。
具體實施方式
以下結合附圖及實施例對本實用新型作進一步的描述，但該實施例不應理解為對本實用新型的限制。為了實現上述目的，本實用新型包括至少一個狀態監測單元、控制器、外部通信接口單元、單電壓巡檢通信接口和若干單電壓檢測單元。其特點是:各單電壓檢測單元通過底層CAN網絡相連，接入單電壓巡檢通信接口，單電壓巡檢通信接口通過內部USB接口與外部通信接口單元相連，並與狀態監測單元和控制器通過中層CAN網絡相連，由中層CAN網絡接入外部通信接口單元。外部通信接口單元具有外部CAN接口、USB接口、RS232/485接口和GPRS 接 口。所述分布式燃料電池控制系統的控制方法是:每個單電壓檢測單元檢測30片燃料電池電壓，檢測結果通過底層CAN網絡實時發送到單電壓巡檢通信接口，單電壓巡檢通信接口將接收到的所有單電壓信息通過內部USB接口發送到外部通信接口單元，同時將平均電壓、最低電壓、單片電壓方差等信息發送到中層CAN網絡。狀態監測單元實時檢測燃料電池工作總體工作電壓、電流、氫氣壓力、空氣壓力、空氣溼度、工作溫度等信息，並發送至IJ中層CAN網絡。控制器實時接收單電壓巡檢通信接口和狀態監測單元發送到中層CAN網絡的信息，並對氫氣壓力、空氣壓力、空氣溼度、工作溫度進行實時反饋控制。外部通信接口單元選擇內部USB接口和中層CAN網絡上的部分重要信息傳送到外部CAN接口、USB接口、RS232/485接口和GPRS接口，便於行車電腦及遠程計算機對燃料電池的工作狀態進行監測。上述分布式燃料電池控制系統中，單電壓檢測單元數量由燃料電池片數決定，每個單電壓檢測單元可檢測30片燃料電池電壓。檢測結果通過底層CAN網絡實時發送到單電壓巡檢通信接口，單電壓巡檢通信接口將接收到的所有單電壓信息通過內部USB接口發送到外部通信接口單元，同時將平均電壓、最低電壓、單片電壓方差等信息發送到中層CAN網絡。本說明書中未作詳細描述的內容屬於本領域專業技術人員公知的現有技術。
權利要求1.一種分布式燃料電池控制系統，包括至少一個狀態監測單元、控制器、外部通信接口單元、單電壓巡檢通信接口以及若干單電壓檢測單元，其特徵在於:所述每個單電壓檢測單元通過底層CAN網絡相連並接入所述單電壓巡檢通信接口，所述單電壓巡檢通信接口通過內部USB接口與所述外部通信接口單元相連，並與狀態監測單元和控制器通過中層CAN網絡相連，由中層CAN網絡接入外部通信接口單元。
2.按權利要求1所述的分布式燃料電池控制系統，其特徵在於:所述外部通信接口單元設置有有外部CAN接口、USB接口、RS232/485接口和GPRS接口。
專利摘要本實用新型涉及一種分布式燃料電池控制系統，包括至少一個狀態監測單元、控制器、外部通信接口單元、單電壓巡檢通信接口以及若干單電壓檢測單元，其特點是所述每個單電壓檢測單元通過底層CAN網絡相連並接入所述單電壓巡檢通信接口，所述單電壓巡檢通信接口通過內部USB接口與所述外部通信接口單元相連，並與狀態監測單元和控制器通過中層CAN網絡相連，由中層CAN網絡接入外部通信接口單元。本實用新型與現有技術相比，由於具有分布式特點，各部件間通過CAN網絡連接，所以本實用新型具有可靠性高、實時性好的特點。
文檔編號H01M8/04GK202930481SQ20122057898
公開日2013年5月8日 申請日期2012年11月6日 優先權日2012年11月6日
發明者陳啟宏, 全書海, 張立炎, 謝長君, 鄧堅 申請人:武漢理工大學