燃料電池安全監控系統的製作方法
2023-05-24 04:56:56 2
專利名稱：燃料電池安全監控系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及燃料電池應用技術領域，特別涉及一種燃料電池安全監控系統。
背景技術：
燃料電池作為一種新型能源，目前已經被越來越廣泛地應用，其作為一種新型能源，雖然其轉化效率很高，但在通常情況下，氫氣的貯存和使用存在一定的危險。如果發現電路中有個別電路接觸不好發生火花時，在這個時候又遇到有氫氣洩露的情況，很容易發生起火，這樣燃料電池系統就存在一定的危險性，為了避免這種情況的發生，必須先了解那些因素會影響燃料電池氫氣洩露。針對電堆本身來說，氫的洩漏點主要有兩處，第一處是氫氣供給接口，另外一處是多片電堆的層疊間隙處。當電堆受到外部機械撞擊時，其自身的機械機構會發生變化，造成原有密封結構的破壞，導致氫氣洩漏。而電堆的氫氣供給接口除了在被破壞時會導致洩漏之外，也要考慮氫氣供氣系統失效導致氫氣供給壓力過高而帶來的不穩定因素。針對目前燃料電池的應用中所存在的安全隱患，有必要提出一種燃料電池安全監控系統。
實用新型內容本實用新型針對燃料電池在使用過程中存在的一些安全隱患，提出一種燃料電池安全監控系統，為燃料電池提供一個安全、穩定的工作環境，並將周圍環境及機櫃的動態環境有一個總體的監控和上傳。本實用新型所採用的技術方案具體是這樣實現的本實用新型提供了一種燃料電池安全監控系統，其包括中央處理單元、第一擴展模塊、第二擴展模塊、通信模塊、人機界面和多個傳感器，所述第一擴展模塊、所述第二擴展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴展模塊和第二擴展模塊相連。優選地，所述第一擴展模塊直接與所述中央處理單元連接，所述第二擴展模塊與所述第一擴展模塊連接。優選地，所述多個傳感器中包括與所述中央處理單元連接的水浸傳感器、鐵門門磁傳感器、煙霧傳感器和傾角撞擊傳感器。優選地，所述多個傳感器中包括與所述第一擴展模塊連接的電池溫度傳感器、環境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥後壓力傳感器和環境溼度傳感器。優選地，當所述電池溫度傳感器、環境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥後壓力傳感器和環境溼度傳感器中任何一個檢測到異常時，所述燃料電池安全監控系統發出嚴重告警信號，同時由中央處理單元發出關閉信號停止燃料電池工作。優選地，還包括與所述中央處理單元、所述第一擴展模塊或第二擴展模塊連接的對燃料電池運行溫度、輸出電壓和輸出電流進行監控的傳感器。優選地，所述多個傳感器中包括與所述第二擴展模塊相連的氫氣濃度傳感器。[0012]優選地，所述通信模塊為無線數據傳輸模塊。[0013]優選地，所述中央處理單元將得到的告警信號通過所述無線數據傳輸模塊傳送到相關人員的手中。優選地，所述人機界面包括可編程控制器，可以通過編程實現對中央處理單元進行程序設定。本實用新型的燃料電池安全監控系統，為燃料電池提供一個安全、穩定的工作環境，並將周圍環境及機櫃的動態環境有一個總體的監控和上傳，對於監控到的一些重要的異常信息，可以發出相應的開關指令來關閉燃料電池，實現安全、高效地對燃料電池的工作環境進行安全監控。
圖I是本實用新型實施例的燃料電池安全監控系統的整體結構示意圖。圖2是本實用新型實施例的燃料電池組件結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能夠更加明顯易懂，
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
做詳細的說明，使本實用新型的上述及其它目的、特徵和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。並未刻意按比例繪製附圖，重點在於示出本實用新型的主旨。下面結合圖I和圖2對本實用新型的燃料電池安全監控系統的具體實施例進行詳細說明。如圖I所示，本實用新型的燃料電池安全監控系統包括中央處理單元100、第一擴展模塊200、第二擴展模塊300、通信模塊400、人機界面500和多個傳感器，第一擴展模塊200、第二擴展模塊300與中央處理單元100直接或間接連接，通信模塊400、人機界面500與中央處理單元100直接連接，多個傳感器分別與中央處理單元100、第一擴展模塊200和第二擴展模塊300相連。本實施例中，第一擴展模塊200直接與中央處理單元100連接，第二擴展模塊300與第一擴展模塊200連接。如圖I所示，本實施例的燃料電池安全監控系統中，多個傳感器中包括與中央處理單元100連接的水浸傳感器601、鐵門門磁傳感器602、煙霧傳感器603和傾角撞擊傳感器604，水浸傳感器601、鐵門門磁傳感器602、煙霧傳感器603和傾角撞擊傳感器604分別對環境中是否水浸、鐵門門磁狀態、環境中煙霧含量和傾角是否遭到撞擊進行監測。另外，多個傳感器中包括與第一擴展模塊200連接的電池溫度傳感器605、環境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器607、氣體閥後壓力傳感器608和環境溼度傳感器609,電池溫度傳感器605、環境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器607、氣體閥後壓力傳感器608和環境溼度傳感器609分別對燃料電池的溫度、環境的溫度、氣體閥前的壓力、氣體閥後的壓力和環境溼度進行監測。優選地，本實施例中，每個燃料電池單元中各設置一個電池溫度傳感器605，本實施例中，如圖2所示，採用四個燃料電池單元，每個燃料電池單元分別與直流電量變送器相連(電流)和直流電量變送器(電壓)相連，四個燃料電池單元並聯連接，通過一個直流電量變送器(總電壓)為外部提供電源。本實施例中，當電池溫度傳感器605、環境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器607、氣體閥後壓力傳感器608和環境溼度傳感器609中任何一個檢測到異常時，燃料電池安全監控系統發出嚴重告警信號，同時由中央處理單元100發出關閉信號停止燃料電池工作。優選地，本實施例的燃料電池安全監控系統還包括與中央處理單元100、第一擴展模塊200或第二擴展模塊300連接的對燃料電池運行溫度、輸出電壓和輸出電流進行監控的傳感器(未圖示)。如圖I所示，多個傳感器中還包括與第二擴展模塊300相連的氫氣濃度傳感器610，其可以實現對環境中氫氣的濃度進 行監測本實用新型的燃料電池安全監控系統中，優選地，通信模塊400為無線數據傳輸模塊，例如採用G-BOX模塊。優選地，中央處理單元100將得到的告警信號通過無線數據傳輸模塊傳送到相關人員的手中。另外，優選地，提供系統和用戶之間進行交互和信息交換的人機界面500包括可編程控制器PLC，可編程控制器PLC可以通過編程實現對中央處理單元100進行程序設定。本實用新型的燃料電池安全監控系統中，可以將監控部分分為A、B、C三類，具體劃分如下所述。A類包括水浸傳感器、鐵門門磁傳感器、煙霧傳感器、傾斜撞擊傳感器。這類傳感器能夠對設備的動態工作環境有一個實時的監控，能夠初步保證櫃內設備的安全和電氣設備的電氣穩定性。同時，傾斜撞擊傳感器和煙霧傳感器能一定程度上的防止氫燃料爆炸。B類包括環境溫度傳感器、環境溼度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥後壓力傳感器、氫氣濃度傳感器。這類傳感器屬於嚴重告警信號，這類信號的輸出能夠影響燃料電池是否啟動和停止的一個標誌。環境溫度傳感器和環境溼度傳感器能夠檢測電子設備一個運行環境溫度，由於控制電路較多，優選地，為了不影響控制電路的性能，儘量減少燃料電池控制系統及燃料電池對溫度的要求。氣體閥前壓力傳感器能夠檢測氫氣瓶氫氣存餘量是否正常。氣體閥後壓力傳感器能夠防止燃料電池質子交換膜被氫氣衝破。氫氣濃度傳感器可以防止發生氫氣爆炸。C類包括對各組燃料電池單元中的電堆溫度、電堆輸出電壓、電堆輸出電流進行檢測。各組燃料電池單元在運行過程中，要對燃料電池的當前運行溫度、輸出電壓、輸出電流進行監控。由於在該系統中使用到均流功能，多以一旦發現某一路的燃料電池輸出電流和電壓出現與其他幾路不一致或相差太遠時，中央處理單元100會發出相應的停止信號停止相應的燃料電池單元。當有告警信號發出時，中央處理單元100會將得到的告警信號通過通信模塊傳送到相關人員的手中。此時，A類信號在控制系統中屬於一般信號對於燃料電池系統的啟動沒有任何聯繫出類信號在系統中屬於嚴重告警，一旦出現該信號，燃料電池系統將不會啟動，並且會發送嚴重告警信號給相關人員；(類信號在系統中屬於重要告警，燃料電池系統的運行和輸出情況都和重要告警有關，一旦發現重要告警，燃料電池系統控制器將自動控制個別燃料電池的中斷運行，並且將該燃料電池運行情況通過通信模塊告知相關人員。本實用新型將燃料電池的安全使用提高到一個新的層次，讓使用者能夠安全放心的使用。本實用新型既將燃料電池的啟動和中斷控制集成在系統中，並且還將機櫃的周邊環境安全監控集成進去，使可燃氣體的利用更加的安全可靠。本實用新型的燃料電池安全監控系統，為燃料電池提供一個安全、穩定的工作環境，並將周圍環境及機櫃的動態環境有一個總體的監控和上傳，對於監控到的一些重要的異常信息，可以發出相應的開關指令來關閉燃料電池，實現安全、高效地對燃料電池的工作環境進行安全監控。在以上的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本實用新型。但是以上描述僅是本實用新型的較佳實施例而已，本實用新型能夠以很多不同於在此描述的其它方式來實施，因此本實用新型不受上面公開的具體實施的限制。同時任何熟悉本領域技術人員在不脫離本實用新型技術方案範圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。凡是未脫離本實用新型技術方案的內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬於本實用新型技術方案保護的範圍內。權利要求1.一種燃料電池安全監控系統，其特徵在於，包括中央處理單元、第一擴展模塊、第二擴展模塊、通信模塊、人機界面和多個傳感器，所述第一擴展模塊、所述第二擴展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴展模塊和第二擴展模塊相連。
2.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述第一擴展模塊直接與所述中央處理單元連接，所述第二擴展模塊與所述第一擴展模塊連接。
3.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述多個傳感器中包括與所述中央處理單元連接的水浸傳感器、鐵門門磁傳感器、煙霧傳感器和傾角撞擊傳感器。
4.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述多個傳感器中包括與所述第一擴展模塊連接的電池溫度傳感器、環境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥後壓力傳感器和環境溼度傳感器。
5.如權利要求4所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，當所述電池溫度傳感器、環境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥後壓力傳感器和環境溼度傳感器中任何一個檢測到異常時，所述燃料電池安全監控系統發出嚴重告警信號，同時由中央處理單元發出關閉信號停止燃料電池工作。
6.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，還包括與所述中央處理單元、所述第一擴展模塊或第二擴展模塊連接的對燃料電池運行溫度、輸出電壓和輸出電流進行監控的傳感器。
7.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述多個傳感器中包括與所述第二擴展模塊相連的氫氣濃度傳感器。
8.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述通信模塊為無線數據傳輸模塊。
9.如權利要求8所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述中央處理單元將得到的告警信號通過所述無線數據傳輸模塊傳送到相關人員的手中。
10.如權利要求I所述的燃料電池安全監控系統，其特徵在於，所述人機界面包括可編程控制器，可以通過編程實現對中央處理單元進行程序設定。
專利摘要本實用新型提供了一種燃料電池安全監控系統，其包括中央處理單元、第一擴展模塊、第二擴展模塊、通信模塊、人機界面和多個傳感器，所述第一擴展模塊、所述第二擴展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴展模塊和第二擴展模塊相連。本實用新型的燃料電池安全監控系統，為燃料電池提供一個安全、穩定的工作環境，實現安全、高效地對燃料電池的工作環境進行安全監控。
文檔編號G05B19/048GK202362628SQ20112046952
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月23日 優先權日2011年11月23日
發明者成珂, 梁偉, 葛志義, 閆偉, 陳思澄 申請人:南京禾浩通信科技有限公司