專利名稱：可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池，尤其涉及一種可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電化學燃料電池是一種能夠?qū)浼把趸瘎┺D(zhuǎn)化成電能及反應產(chǎn)物的裝置。該裝置的內(nèi)部核心部件是膜電極(Membrane Electrode Assembly，簡稱MEA)，膜電極(MEA)由一張質(zhì)子交換膜、膜兩面夾兩張多孔性的可導電的材料，如碳紙組成。在膜與碳紙的兩邊界面上含有均勻細小分散的引發(fā)電化學反應的催化劑，如金屬鉑催化劑。膜電極兩邊可用導電物體將發(fā)生電化學發(fā)應過程中生成的電子，通過外電路引出，構(gòu)成電流回路。
在膜電極的陽極端，燃料可以通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應，失去電子，形成正離子，正離子可通過遷移穿過質(zhì)子交換膜，到達膜電極的另一端陰極端。在膜電極的陰極端，含有氧化劑(如氧氣)的氣體，如空氣，通過滲透穿過多孔性擴散材料(碳紙)，并在催化劑表面上發(fā)生電化學反應得到電子，形成負離子。在陰極端形成的陰離子與陽極端遷移過來的正離子發(fā)生反應，形成反應產(chǎn)物。
在采用氫氣為燃料，含有氧氣的空氣為氧化劑(或純氧為氧化劑)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，燃料氫氣在陽極區(qū)的催化電化學反應就產(chǎn)生了氫正離子(或叫質(zhì)子)。質(zhì)子交換膜幫助氫正離子從陽極區(qū)遷移到陰極區(qū)。除此之外，質(zhì)子交換膜將含氫氣燃料的氣流與含氧的氣流分隔開來，使它們不會相互混合而產(chǎn)生爆發(fā)式反應。
在陰極區(qū)，氧氣在催化劑表面上得到電子，形成負離子，并與陽極區(qū)遷移過來的氫正離子反應，生成反應產(chǎn)物水。在采用氫氣、空氣(氧氣)的質(zhì)子交換膜燃料電池中，陽極反應與陰極反應可以用以下方程式表達
陽極反應陰極反應在典型的質(zhì)子交換膜燃料電池中，膜電極(MEA)一般均放在兩塊導電的極板中間，每塊導流極板與膜電極接觸的表面通過壓鑄、沖壓或機械銑刻，形成至少一條以上的導流槽。這些導流極板可以上金屬材料的極板，也可以是石墨材料的極板。這些導流極板上的流體孔道與導流槽分別將燃料和氧化劑導入膜電極兩邊的陽極區(qū)與陰極區(qū)。在一個質(zhì)子交換膜燃料電池單電池的構(gòu)造中，只存在一個膜電極，膜電極兩邊分別是陽極燃料的導流板與陰極氧化劑的導流板。這些導流板既作為電流集流板，也作為膜電極兩邊的機械支撐，導流板上的導流槽又作為燃料與氧化劑進入陽極、陰極表面的通道，并作為帶走燃料電池運行過程中生成的水的通道。
為了增大整個質(zhì)子交換膜燃料電池的總功率，兩個或兩個以上的單電池通?？赏ㄟ^直疊的方式串聯(lián)成電池組或通過平鋪的方式聯(lián)成電池組。在直疊、串聯(lián)式的電池組中，一塊極板的兩面都可以有導流槽，其中一面可以作為一個膜電極的陽極導流面，而另一面又可作為另一個相鄰膜電極的陰極導流面，這種極板叫做雙極板。一連串的單電池通過一定方式連在一起而組成一個電池組。電池組通常通過前端板、后端板及拉桿緊固在一起成為一體。
一個典型電池組通常包括(1)燃料及氧化劑氣體的導流進口和導流通道，將燃料(如氫氣、甲醇或甲醇、天然氣、汽油經(jīng)重整后得到的富氫氣體)和氧化劑(主要是氧氣或空氣)均勻地分布到各個陽極、陰極面的導流槽中；(2)冷卻流體(如水)的進出口與導流通道，將冷卻流體均勻分布到各個電池組內(nèi)冷卻通道中，將燃料電池內(nèi)氫、氧電化學放熱反應生成的熱吸收并帶出電池組進行散熱；(3)燃料與氧化劑氣體的出口與相應的導流通道，燃料氣體與氧化劑氣體在排出時，可攜帶出燃料電池中生成的液、汽態(tài)的水。通常，將所有燃料、氧化劑、冷卻流體的進出口都開在燃料電池組的一個端板上或兩個端板上。
質(zhì)子交換膜燃料電池既可以用作車、船等運載工具的動力系統(tǒng)，又可以用作移動式或固定式發(fā)電站。
燃料電池發(fā)電系統(tǒng)一般由以下幾個部分組成1.燃料電池堆；2.燃料氫氣供應子系統(tǒng)；3.空氣供應子系統(tǒng)；4.冷卻散熱子系統(tǒng)；5.自動控制及電能輸出子系統(tǒng)。
圖1是上海神力科技有限公司“一種帶有動態(tài)控制裝置的燃料電池”(發(fā)明專利申請?zhí)?00410016609.4，實用新型專利申請?zhí)?00420020471.0)中的一種由燃料電池發(fā)動機控制器來實現(xiàn)動態(tài)控制運行的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。圖中包括燃料電池堆1，氫氣瓶2，減壓閥3，空氣過濾器4，空氣壓縮供應裝置5，水-汽分離器6，水箱7，水泵8，散熱器9，氫氣循環(huán)泵10，氫氣路旋轉(zhuǎn)式可以動態(tài)控制增濕度的增濕器11，空氣路旋轉(zhuǎn)式可以動態(tài)控制增濕度的增濕器12，旋轉(zhuǎn)式增濕器可調(diào)速馬達13，13’，氫氣路進燃料電池堆氫氣相對濕度傳感器14，氫氣路進燃料電池堆氫氣溫度傳感器15，空氣路進燃料電池堆空氣相對濕度傳感器16，空氣路進燃料電池堆空氣溫度傳感器17，冷卻流體路進燃料電池堆冷卻流體溫度傳感器18，氫氣路進燃料電池堆壓力傳感器19，空氣路進燃料電池堆壓力20傳感器，冷卻流體路進燃料電池堆壓力傳感器21，空氣路出燃料電池堆空氣溫度傳感器22，氫氣路出燃料電池堆氫氣壓力傳感器23，冷卻流體路出燃料電池堆冷卻流體溫度傳感器24，冷卻流體路出燃料電池堆冷卻流體壓力傳感器25，空氣路出燃料電池堆空氣溫度傳感器26，空氣路出燃料電池堆空氣壓力傳感器27，SVM燃料電池堆工作電壓及各個單電池的工作電壓監(jiān)控28，燃料電池堆工作電流監(jiān)控29，負載自動切斷開關(guān)30，氫氣自動切斷電磁閥31。
上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)遵循以下原理與原則a.燃料電池堆1輸出的功率允許大小值與該燃料電池工作溫度傳感器18的大小有關(guān)，一般可以找到一種功率允許輸出大小與傳感器18值的關(guān)系，傳感器18值越接近額定工作溫度，允許輸出功率越大或越接近額定輸出功率(見圖2)；b.燃料電池堆1輸出的功率與向燃料電池供應的燃料氫氣流量以及空氣流量的匹配關(guān)系，按氫氣計量比1.2計算，空氣計量比2.0計算；c.氫氣相對濕度傳感器14與空氣相對濕度傳感器16分別與氫氣、空氣流量，溫度傳感器15，17及氫氣、空氣壓力有關(guān)(圖3)，一般可以找到該種氣體流量，在某種壓力、溫度條件下達到某種相對濕度的關(guān)系曲線，一般來說，該氣體流量越大，溫度越高，壓力越低，越難達到該氣體高相對濕度值；相反，該氣體流量越小，溫度越低，壓力越高，該氣體較易達到該氣體高相對濕度值(見圖3)。
d.旋轉(zhuǎn)式增濕器旋轉(zhuǎn)速度越快，進燃料電池的氫氣或空氣的溫度與相對濕度都越高。
按照上述燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行的原理或原則，采用燃料電池發(fā)電系統(tǒng)控制器，通過對燃料電池工作溫度、輸出功率需求及對傳感器14、傳感器16、傳感器15、傳感器17、傳感器18值進行監(jiān)控并計算，確定對旋轉(zhuǎn)式增濕器的旋轉(zhuǎn)電機的轉(zhuǎn)速設(shè)定控制，并同時確定對氫氣流量、空氣流量的控制，使燃料電池堆在任何功率輸出要求的功況下實現(xiàn)1.輸出功率與工作溫度的關(guān)聯(lián)控制；2.輸出功率與氫氣流量、空氣流量的關(guān)聯(lián)控制，其中氫氣流量與空氣流量按輸出功率要求計量比分別是1.2、2.0控制氫氣循環(huán)泵電機轉(zhuǎn)速及空氣泵電機轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)；3.氫氣流量與空氣流量分別與相應的可以實現(xiàn)動態(tài)增濕調(diào)解控制的增濕裝置中的電機轉(zhuǎn)速進行并聯(lián)動態(tài)控制，使進入燃料電池堆中的任何流量下的氫氣、空氣都保持最佳相對濕度(70％～95％中間的某一數(shù)值)；4.根據(jù)外界天氣溫度與濕度的情況，調(diào)解與控制方法同第3點，并達到與第3點相同的目的。最終目的是使燃料電池堆在任何功率輸出要求的功況下實現(xiàn)高效能運行與在最佳工作條件下運行，燃料電池堆不但可以有最佳的燃料效率，而且可以大大延長工作壽命。
所以整個燃料電池發(fā)動機或整個發(fā)電系統(tǒng)中的控制子系統(tǒng)對實現(xiàn)燃料電池發(fā)動機或發(fā)電系統(tǒng)的安全、高效能以及長壽命運行是至關(guān)重要的。
在安全保障方面，主要是當燃料電池發(fā)動機或發(fā)電系統(tǒng)中的控制子系統(tǒng)探測到某個工作參數(shù)，如溫度、壓力、濕度、電流、電壓異常時可及時報警，并同時執(zhí)行燃料電池發(fā)動機的自我保護，如切斷負載，切斷燃料氫氣供應。
另一方面當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作為測試燃料電池堆性能的功能使或?qū)θ剂想姵卣麄€發(fā)電系統(tǒng)的運行條件進行診斷時，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的控制子系統(tǒng)必須同時監(jiān)測并顯示所有工作參數(shù)如溫度、壓力、濕度、電壓、單電池電壓等。為了優(yōu)化燃料電池堆或整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行條件時，整個發(fā)電系統(tǒng)的子系統(tǒng)必須隨時可以對運行工作中的任何一個如溫度、壓力、濕度、電流、電壓進行修正。傳統(tǒng)的燃料電池發(fā)動系統(tǒng)控制子系統(tǒng)往往采用集中控制器對整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的許多個監(jiān)測點與控制點分別連接，實現(xiàn)監(jiān)測與控制，如圖4。
傳統(tǒng)的集中式控制器對整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的許多個監(jiān)測點與控制點分別連接，實現(xiàn)監(jiān)測與控制。傳統(tǒng)的集中式控制器對整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的許多個監(jiān)測點與控制點分別連接實現(xiàn)監(jiān)測與控制有以下缺陷1、由于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中需要監(jiān)測與控制的物理量太多(如圖1)，集中控制器單片機與傳感器點對點單獨連接，所以，連接線太多、布線太復雜；2、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中集中控制器與傳感器之間一般通過弱電流或弱電壓信號與集中控制器單片機進行數(shù)字模擬信號方式通訊，由于通訊線太多、太雜，很難做到抗干擾，容易發(fā)生通訊與控制出錯。
3、由于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中各個需監(jiān)測與控制的節(jié)點太多，要求中央集中控制器單片機的通訊接口太多，而且其它數(shù)據(jù)運算、存儲、處理功能太強，導致控制器制造困難或價格太昂貴。
4、與控制器單片機聯(lián)接的顯示板屏幕小，往往無法同時顯示多個監(jiān)控參數(shù)，也無法記錄上述大量的數(shù)據(jù)。
5、特別地，當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)作測試燃料電池堆性能的功能使用時，或?qū)θ剂想姵匕l(fā)電系統(tǒng)的運行條件進行診斷時，燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中的控制子系統(tǒng)必須同時監(jiān)測所有工作參數(shù)，如溫度、壓力、濕度、電流、電壓、單電池電壓等，為了優(yōu)化整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行條件時，整個發(fā)電系統(tǒng)的控制子系統(tǒng)必須可以隨時對運行工作參數(shù)中的任何一個如溫度、壓力、濕度、電流、電壓進行修正，上述集中式控制器單片機技術(shù)必須先中止整個燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行，來修改單片機程序，然后重新啟動運行。
6、控制器單片機編程比較復雜，必須由專業(yè)人員完成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種線路簡單、性能可靠的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)一種可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，包括計算機、控制器區(qū)域總線(CAN總線)轉(zhuǎn)換器、燃料電池監(jiān)控裝置，所述的計算機通過CAN總線轉(zhuǎn)換器監(jiān)視、分析、記錄燃料電池監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)信息，并且讀取控制運行參數(shù)、運算控制指令，向發(fā)動機發(fā)送控制指令、控制狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)記錄以及修改控制運行參數(shù)。
所述的燃料電池監(jiān)控裝置包括若干單電池電壓監(jiān)視器、若干壓力、濕度、流量、溫度監(jiān)視器、若干總電壓總電流監(jiān)視器以及控制器。
所述的計算機顯示了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的各個監(jiān)控部件的狀態(tài)；在計算機屏幕上不同的指示點顯示紅色表示相應的監(jiān)控部件工作不正常，顯示藍色表示相應的監(jiān)控部件工作正常。
所述的計算機采用了電壓顯示模塊顯示單電池電壓監(jiān)視器的發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)；顯示了各個溫度、壓力、流量、濕度、電流的數(shù)值，并與設(shè)定報警值比較用紅色表示該數(shù)值不正常，黑色表示該數(shù)值正常；采用了曲線顯示模塊顯示電壓顯示模塊模塊電壓的變化趨勢、顯示了各個溫度變化趨勢、顯示了各個壓力變化趨勢、顯示了各個電流變化等運行參數(shù)變化趨勢。
該系統(tǒng)的計算機記錄了所有的監(jiān)視數(shù)據(jù)，集成在不停止監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄的情況下，可以查閱記錄的監(jiān)測各個運行參數(shù)歷史數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)的計算機提供的數(shù)據(jù)處理方法操作簡單，對各運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行分組顯示，通過簡單的配置可以自動繪制曲線。
通過簡單的界面配置計算機的參數(shù)，可以改變單電池電壓顯示模塊每個監(jiān)測點電極的個數(shù)、可以改變電壓顯示模塊監(jiān)測點的個數(shù)、可以改變單電池電壓報警值、可以改變溫度、壓力、流量、濕度的報警值，從而使該系統(tǒng)可以適應燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的變化。
該系統(tǒng)的計算機根據(jù)接受到的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、按控制運行參數(shù)自動運算出控制指令，并發(fā)送給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
該系統(tǒng)的計算機按運行過程顯示并記錄了執(zhí)行的控制指令、控制運行參數(shù)。
該系統(tǒng)的計算機對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進行控制的情況下可以修正控制運行參數(shù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有線路簡單、性能可靠等特點。


圖1為現(xiàn)有的可實現(xiàn)動態(tài)控制運行的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的示意圖；圖2為圖1所示燃料電池堆輸出功率與燃料電池工作溫度的關(guān)系，其中PN是額定輸出功率，T是工作溫度(傳感器18)圖3為圖1所示燃料電池堆100％相對濕度空氣含水量與溫度、壓力關(guān)系圖；圖4為圖1所示燃料電池堆集中控制器與燃料電池發(fā)動機許多個監(jiān)測點與控制點分別連接實現(xiàn)監(jiān)測與控制圖；圖5為本發(fā)明計算機系統(tǒng)采用CAN總線方式對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)實現(xiàn)監(jiān)測與控制圖；圖6為本發(fā)明計算機監(jiān)測系統(tǒng)圖；圖7為本發(fā)明計算機系統(tǒng)顯示燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行狀態(tài)參數(shù)圖；圖8為本發(fā)明計算機系統(tǒng)對燃料電池控制運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行分組顯示圖；圖9為本發(fā)明計算機系統(tǒng)的曲線配制圖；圖10為本發(fā)明計算機系統(tǒng)對燃料電池溫度變化趨勢曲線圖；圖11為本發(fā)明計算機系統(tǒng)顯示了改變每個監(jiān)測點電極個數(shù)的實例圖；圖12為本發(fā)明計算機系統(tǒng)軟件組成圖；圖13為本發(fā)明計算機系統(tǒng)目標溫度數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
本發(fā)明提供了一種用于燃料電池發(fā)電系統(tǒng)監(jiān)視的計算機系統(tǒng)，包含計算機、CAN通訊轉(zhuǎn)換器，所述的計算機接收監(jiān)視、分析、記錄了若干具有CAN總線通訊功能的單電池電壓監(jiān)測器、若干溫度監(jiān)測器、若干總電壓總電流等運行參數(shù)監(jiān)測器、上層控制器等發(fā)送到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。
本發(fā)明的計算機系統(tǒng)在不同的指示點顯示紅色表示相應的監(jiān)控部件工作不正常，顯示藍色表示相應的監(jiān)控部件工作正常。本發(fā)明系統(tǒng)采用了電壓顯示模塊顯示單電池電壓監(jiān)視器的發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)；顯示了各個溫度、流量、濕度、壓力、電流等數(shù)值，并與設(shè)定報警值比較用紅色表示該數(shù)值不正常，黑色表示該數(shù)值正常。本發(fā)明系統(tǒng)采用了曲線顯示模塊顯示電壓顯示模塊模塊電壓的變化趨勢、顯示了各個溫度變化趨勢、顯示了各個壓力變化趨勢、顯示了各個電流等運行參數(shù)變化趨勢等。本發(fā)明系統(tǒng)監(jiān)測、記錄燃料電池發(fā)電系統(tǒng)調(diào)試或性能診斷時的運行狀態(tài)參數(shù)，集成在不停止監(jiān)測數(shù)據(jù)記錄的情況下，可以查閱記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能。本發(fā)明系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)處理方法操作簡單，對數(shù)據(jù)進行分組顯示，通過簡單的配置可以自動繪制曲線。本發(fā)明系統(tǒng)通過簡單的界面配置計算機的參數(shù)，可以改變單電池電壓顯示模塊每個監(jiān)測點電極的個數(shù)、可以改變電壓顯示模塊監(jiān)測點的個數(shù)、可以改變單電池電壓報警值、可以改變溫度等運行參數(shù)報警值，從而使該系統(tǒng)可以適應燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的改變。
如圖5，本發(fā)明系統(tǒng)包括使計算機系統(tǒng)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)連接的CAN轉(zhuǎn)換器、計算機及計算機上的軟件組成，通過CAN總線轉(zhuǎn)換器與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)接，采用CAN總線通訊方式實現(xiàn)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的通訊。計算機接收監(jiān)視、分析、記錄了若干單電池電壓監(jiān)視器、若干溫度監(jiān)視器、若干總電池電壓電流監(jiān)視器、控制器等發(fā)送到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)信息。
如圖6分析顯示若干單電池電壓監(jiān)視器、若干溫度監(jiān)視器、若干總電壓電流監(jiān)視器、控制器等運行參數(shù)的數(shù)據(jù)信息。
如圖6，在不同的指示點顯示紅色表示相應的監(jiān)控部件工作不正常，顯示藍色表示相應的監(jiān)控部件工作不正常。采用這樣的方法可以對發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)視器、控制器是否工作進行監(jiān)視，方便及時發(fā)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)的問題。
如圖6，本發(fā)明的計算機監(jiān)測系統(tǒng)顯示單電池電壓監(jiān)測器發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)；顯示了各個溫度、壓力、電流等運行參數(shù)數(shù)值，并與設(shè)定報警值比較用紅色表示該數(shù)值不正常，黑色表示該數(shù)值正常。測試者可以迅速看到燃料電池出現(xiàn)的問題，以便采取措施。
如圖6，本發(fā)明的計算機監(jiān)測系統(tǒng)還具備各種重要物理量動態(tài)變化曲線顯示各個模塊電壓的變化趨勢、顯示了各個溫度變化趨勢、顯示了各個壓力變化趨勢、顯示了各個電流變化趨勢等運行參數(shù)變化趨勢。
如圖7系統(tǒng)記錄了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)調(diào)試時運行狀態(tài)參數(shù)，在不停止監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄的情況下，可以查閱記錄的監(jiān)測數(shù)據(jù)的功能。
系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)處理方法操作簡單，如圖8對數(shù)據(jù)進行分組顯示，如圖9通過簡單的配置可以自動繪制曲線，如圖10顯示了溫度變化趨勢的曲線。
通過簡單的界面配置計算機的參數(shù)，可以改變單電池電壓顯示模塊每個監(jiān)測點電極的個數(shù)、如圖7可以改變電壓顯示模塊監(jiān)測點的個數(shù)、可以改變單電池電壓報警值、可以改變溫度等運行參數(shù)報警值，從而使該系統(tǒng)可以適應燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的改變。如圖11顯示了改變每個監(jiān)測點電極的個數(shù)的實例圖。
此外，以上實施方式僅是示例性的。
本發(fā)明用作對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進行控制時的具體實施方法本發(fā)明提供一種可以允許測試者不停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的情況下修改所有控制參數(shù)的計算機系統(tǒng)。
本發(fā)明提供所采用的技術(shù)方案是包括使計算機系統(tǒng)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)連接的CAN轉(zhuǎn)換器、計算機及計算機上的軟件組成，該系統(tǒng)的軟件包括用來接收燃料電池發(fā)電系統(tǒng)發(fā)出的狀態(tài)數(shù)據(jù)、讀取控制參數(shù)、運算控制指令、向發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送控制指令、控制狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)記錄、修改控制參數(shù)的軟件。
本發(fā)明系統(tǒng)為燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測試提供以下功能1、本發(fā)明系統(tǒng)根據(jù)控制參數(shù)表自動控制燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的運行。
2、本發(fā)明系統(tǒng)顯示并記錄了使用的控制狀態(tài)、控制指令。
3、本發(fā)明系統(tǒng)可以在不停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測試的情況下，修改控制參數(shù)表。
4、本發(fā)明系統(tǒng)作相應的改變，可以允許在不停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)測試的情況下，選擇不同的控制模式。
本發(fā)明系統(tǒng)可以模擬燃料電池發(fā)電系統(tǒng)控制器對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制來進行調(diào)試，同時可以在調(diào)試過程中進一步的優(yōu)化控制參數(shù)。
如圖5本發(fā)明系統(tǒng)括使計算機系統(tǒng)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)連接的CAN轉(zhuǎn)換器、計算機及計算機上的軟件組成，通過CAN總線轉(zhuǎn)換器與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)接，采用CAN總線通訊方式實現(xiàn)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的通訊。通過CAN總線轉(zhuǎn)換器與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)接，采用CAN總線通訊方式實現(xiàn)與燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的通訊。
如圖12，本發(fā)明系統(tǒng)軟件包括接收數(shù)據(jù)、讀取控制參數(shù)、運算控制指令、向發(fā)電系統(tǒng)發(fā)送控制指令、控制狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)記錄、修改控制參數(shù)等軟件組成。
接收數(shù)據(jù)分析來自燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，得到全自動控制需要的數(shù)據(jù)。
讀取控制參數(shù)讀取根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)，按格式存儲的控制參數(shù)。
運算控制指令根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)、控制參數(shù)表、運算出燃料電池發(fā)電系統(tǒng)可以識別的控制指令。
發(fā)送控制指令根據(jù)不同的控制部件把控制指令以不同的方式發(fā)送給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
控制狀態(tài)顯示顯示了在執(zhí)行的控制參數(shù)、發(fā)給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制指令，方便測試者知道當前的控制狀態(tài)。
控制狀態(tài)記錄記錄了在執(zhí)行的控制參數(shù)、發(fā)給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的控制指令，便于在測試后對控制模型、控制參數(shù)進行評價。
修改控制參數(shù)在不停止燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行的情況下，可以修改控制參數(shù)。
下面以根據(jù)燃料電池發(fā)電系統(tǒng)輸出功率控制發(fā)電系統(tǒng)溫度為例，進一步說明本發(fā)明系統(tǒng)的實施過程。
本發(fā)明系統(tǒng)接收到燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的當前輸出功率和當前溫度后，根據(jù)輸出功率讀取當前需要控制的目標溫度數(shù)據(jù)，根據(jù)發(fā)電系統(tǒng)當前溫度和控制目標溫度運算出需要開啟幾個散熱風扇，并計算轉(zhuǎn)換為控制指令發(fā)送給發(fā)電系統(tǒng)。在屏幕顯示當前發(fā)電系統(tǒng)的溫度、控制目標溫度、散熱風扇開啟個數(shù)。存儲當前發(fā)電系統(tǒng)的溫度、控制目標溫度、散熱風扇開啟個數(shù)數(shù)據(jù)。
如圖13，測試者通過更改控制參數(shù)表中的目標溫度數(shù)據(jù)，例如把36KW對應的控制溫度改為75℃并存盤。當燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的輸出功率為36KW時，系統(tǒng)會讀取控制目標溫度為75℃并按該控制目標進行控制。
如圖6，當選擇手動控制模式時，可以人工對風機頻率、各類電磁閥開啟頻率、控制溫度等運行參數(shù)進行人工控制。當選擇全自動整車控制時，計算機將把控制權(quán)轉(zhuǎn)移給如圖5的運行指令控制節(jié)點。
以上實施方式僅是示例性的。
權(quán)利要求
1.一種可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，包括計算機、控制器區(qū)域總線(CAN總線)轉(zhuǎn)換器、燃料電池監(jiān)控裝置，所述的計算機通過CAN總線轉(zhuǎn)換器監(jiān)視、分析、記錄燃料電池監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)信息，并且讀取控制運行參數(shù)、運算控制指令，向發(fā)動機發(fā)送控制指令、控制狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)記錄以及修改控制運行參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述的燃料電池監(jiān)控裝置包括若干單電池電壓監(jiān)視器、若干濕度、壓力、流量、溫度監(jiān)視器、若干總電壓總電流監(jiān)視器以及控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述的計算機顯示了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)CAN總線網(wǎng)絡(luò)上的各個監(jiān)控部件的狀態(tài)；在計算機屏幕上不同的指示點顯示紅色表示相應的監(jiān)控部件工作不正常，顯示藍色表示相應的監(jiān)控部件工作正常。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，所述的計算機采用了電壓顯示模塊顯示單電池電壓監(jiān)視器的發(fā)送的電壓數(shù)據(jù)；顯示了各個溫度、壓力、流量、濕度、電流的數(shù)值，并與設(shè)定報警值比較用紅色表示該數(shù)值不正常，黑色表示該數(shù)值正常；采用了曲線顯示模塊顯示電壓顯示模塊模塊電壓的變化趨勢、顯示了各個溫度變化趨勢、顯示了各個壓力變化趨勢、顯示了各個電流變化等運行參數(shù)變化趨勢。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的計算機記錄了所有的監(jiān)視數(shù)據(jù)，集成在不停止監(jiān)視數(shù)據(jù)記錄的情況下，可以查閱記錄的監(jiān)測各個運行參數(shù)歷史數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的計算機提供的數(shù)據(jù)處理方法操作簡單，對各運行參數(shù)數(shù)據(jù)進行分組顯示，通過簡單的配置可以自動繪制曲線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，通過簡單的界面配置計算機的參數(shù)，可以改變單電池電壓顯示模塊每個監(jiān)測點電極的個數(shù)、可以改變電壓顯示模塊監(jiān)測點的個數(shù)、可以改變單電池電壓報警值、可以改變壓力、流量、濕度、溫度的報警值，從而使該系統(tǒng)可以適應燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的變化。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的計算機根據(jù)接受到的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)、按控制運行參數(shù)自動運算出控制指令，并發(fā)送給燃料電池發(fā)電系統(tǒng)。
9.據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的計算機按運行過程顯示并記錄了執(zhí)行的控制指令、控制運行參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)的計算機對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)進行控制的情況下可以修正控制運行參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可對燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行進行監(jiān)測與控制的計算機系統(tǒng)，包括計算機、控制器區(qū)域總線(CAN總線)轉(zhuǎn)換器、燃料電池監(jiān)控裝置，所述的計算機通過CAN總線轉(zhuǎn)換器監(jiān)視、分析、記錄燃料電池監(jiān)控裝置的數(shù)據(jù)信息，并且讀取控制運行參數(shù)、運算控制指令，向發(fā)動機發(fā)送控制指令、控制狀態(tài)顯示、控制狀態(tài)記錄以及修改控制運行參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有線路簡單、性能可靠等特點。
文檔編號G06F13/10GK1680894SQ200410017449
公開日2005年10月12日 申請日期2004年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月5日
發(fā)明者葛栩栩, 傅明竹, 胡里清 申請人:上海神力科技有限公司