[發(fā)明專利]一種氫氧燃料電池系統(tǒng)用控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410267590.4
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104051767B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧榮鑫;馬天才;周明祥
• 申請（專利權(quán)）人: 弗爾賽（上海）能源科技有限公司
• 主分類號: H01M8/04701
• 分類號: H01M8/04701;H01M8/04746;H01M8/04858
• 代理公司: 蘇州睿昊知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)32277
• 代理人: 伍見

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是氫氧燃料電池系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫氧燃料電池系統(tǒng)用控制裝置。

背景技術(shù)

氫氧燃料電池是氫氣(燃料)和氧氣(氧化劑)在質(zhì)子交換膜(電解質(zhì)和催化劑)的作用下發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生電能的一種發(fā)生裝置，具有比能量高、容量大、功率高等優(yōu)點(diǎn)，在航天、軍事上均有使用，但在量產(chǎn)商業(yè)化上還未有一套成熟的控制方案。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種氫氧燃料電池系統(tǒng)用控制裝置，結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，燃料和氧化劑能循環(huán)利用，拓展性強(qiáng)，提供保護(hù)功能，最大限度保證系統(tǒng)和工作人員的安全。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種氫氧燃料電池系統(tǒng)用控制裝置，包括執(zhí)行器和上位機(jī)；其特征在于，其還包括：

中央控制單元，負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)運(yùn)行的參數(shù)及控制所有執(zhí)行單元；

模擬信號采集模塊，用于采集裝置中溫度、壓力、電壓的模擬信號；

變頻器，用去驅(qū)動水泵；

循環(huán)泵，用于將尾排的氫氣或氧氣抽運(yùn)回電堆中循環(huán)利用；

電堆單體電壓采集模塊，負(fù)責(zé)采集電堆單電池的電壓值，并傳遞給上位機(jī)G，同時將最低單體電壓和最高單體電壓信息傳給中央控制單元A用于分析判斷；

中央控制單元分別與模擬信號采集模塊、變頻器、執(zhí)行器、循環(huán)泵、電堆單體電壓采集模塊、上位機(jī)雙向連接。

作為優(yōu)選，所述的中央控制單元與電堆單體電壓采集模塊、上位機(jī)均通過CAN總線連接。

作為優(yōu)選，所述的中央控制單元與變頻器通過RS485總線連接。

作為優(yōu)選，所述的模擬信號采集模塊采用溫度、壓力、電壓模擬信號采集模塊。

作為優(yōu)選，所述的執(zhí)行器采用電磁閥、繼電器、接觸器執(zhí)行器。

本發(fā)明的有益效果：1、燃料電池系統(tǒng)的智能運(yùn)行；

2、系統(tǒng)的手動測試運(yùn)行；

3、堆內(nèi)溫度智能控制；

4、燃料和氧化劑循環(huán)利用，節(jié)約資源；

5、中央控制單元和電堆單體電壓采集模塊拓展性強(qiáng)；

6、運(yùn)行數(shù)據(jù)全過程記錄；

7、提供保護(hù)功能，最大限度保證氫氧系統(tǒng)和人員安全。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來詳細(xì)說明本發(fā)明；

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。

參照圖1-2，本具體實(shí)施方式采用以下技術(shù)方案：一種氫氧燃料電池系統(tǒng)用控制裝置，包括中央控制單元A、模擬信號采集模塊B、變頻器C、執(zhí)行器D、循環(huán)泵E、電堆單體電壓采集模塊F和上位機(jī)G，中央控制單元A分別與模擬信號采集模塊B、變頻器C、執(zhí)行器D、循環(huán)泵E、電堆單體電壓采集模塊F、上位機(jī)G雙向連接。

值得注意的是，所述的中央控制單元A與電堆單體電壓采集模塊F、上位機(jī)G均通過CAN總線連接，中央控制單元A與變頻器C通過RS485總線連接。

值得注意的是，所述的模擬信號采集模塊B采用溫度、壓力、電壓模擬信號采集模塊。

此外，所述的執(zhí)行器D采用電磁閥、繼電器、接觸器執(zhí)行器。

本具體實(shí)施方式中央控制單元A使用AD模塊采集系統(tǒng)中的溫度、壓力、電壓等模擬信號，使用DA模塊輸出模擬信號控制循環(huán)泵E的轉(zhuǎn)速，循環(huán)泵E用于將尾排的氫氣(氧氣)抽運(yùn)回電堆中循環(huán)利用，通過RS485總線通訊調(diào)節(jié)變頻器C，變頻器C用去驅(qū)動水泵，從而調(diào)節(jié)冷卻循環(huán)水的轉(zhuǎn)速；中央控制單元A、電堆單體電壓采集模塊F和上位機(jī)G使用CAN總線相互通信，中央控制單元A負(fù)責(zé)采集系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)及控制所有執(zhí)行單元，通過CAN總線將參數(shù)及執(zhí)行權(quán)交由上位機(jī)G，電堆單體電壓采集模塊F負(fù)責(zé)采集電堆單電池的電壓值，并傳遞給上位機(jī)G，同時將最低單體電壓和最高單體電壓信息傳給中央控制單元A用于分析判斷。

本具體實(shí)施方式有兩種運(yùn)行模式：一種為上位機(jī)手動控制，一種為下位機(jī)全自動控制。在上位機(jī)手動控制模式下，執(zhí)行器由上位機(jī)控制，中央控制單元代執(zhí)行；下位機(jī)全自動控制模式下，上位機(jī)僅用于觀測系統(tǒng)運(yùn)行情況及啟停系統(tǒng)。在兩種模式下，系統(tǒng)均提供自動保護(hù)功能，即在檢測到緊急故障如氫氣泄露后，系統(tǒng)將切斷電堆輸出關(guān)閉氫氣氧氣供給，并提供報(bào)警信息給操作人員，最大限度保證安全。

本具體實(shí)施方式結(jié)構(gòu)簡單，設(shè)計(jì)合理，燃料和氧化劑能循環(huán)利用，拓展性強(qiáng)，提供保護(hù)功能，最大限度保證系統(tǒng)和工作人員的安全。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。