[实用新型]一种面向燃料电池的单片电压高速巡检装置

说明书

技术领域

一种面向燃料电池的单片电压高速巡检装置，涉及采用台式或笔记本电脑对车用燃料电池单片电压进行在线检测和评估，属于工业现场监控装置技术领域。

背景技术

车用燃料电池系统采用分布式控制系统结构，各零部件都具有独立的控制器，各部件之间通过TTCAN网络互相连接，其中燃料电

池电堆还具有独立的内部通讯网络，内部网络采用CAN协议进行通讯。CAN通讯协议满足了系统数据交换量大，可靠性要求高的特点。

燃料电池电堆是由多片极板+催化层+质子交换膜+催化层+极板结构的单片燃料电池串联形成的，相邻两块极板之间的电压差称为燃料电池的单片电压。在燃料电池系统的工作过程中，单片电压是重要的状态参数，它是检测燃料电池负荷、湿度、内部物理化学反应情况的主要参数，对于燃料电池的控制和故障诊断都是不可或缺的。

传统的燃料电池单片巡检系统都是面向规模较小的电堆，在功率要求较高的场合，只能使用多个电堆，通过串联、并联或是混联的方式进行控制，对应的单片电压检测装置也需要多套。本系统针对车用燃料电池单片数量大的特点，对全部540片燃料电池采用单一的监测装置，相比于传统的巡检系统，具有成本低、占用空间少、结构简单的特点。

传统的燃料电池单片巡检系统都是将单片电压信号与燃料电池系统信号分别采集，对两个网络需要采用两套上位机采集软件，而且还需要解决两者之间同步的难题。本系统实现了燃料电池系统网络和燃料电池电堆网络的同步采集，所有的采集过程在一台计算机上完成，并且采集速率达到了每540片0.125秒，满足了燃料电池研发与应用的数据量大、同步性高、采集速率高的需求。本实用新型除了可以完成传统燃料电池单片巡检系统和传统燃料电池监控系统各自的功能之外，还为燃料电池监控提供了监视特定单片的功能，解决了传统系统对于系统工作参数和单片电压无法兼顾的问题，减少了燃料电池试验对于试验人员的需求。相比于传统的采集方式，这种采集方式具有成本低、信号同步性好、维护简单的特点。

测试系统的上位机部分采用LabVIEW等软件开发，支持台式机PCI插槽和笔记本电脑PCMCIA插槽的CAN通讯卡。基于台式机和笔记本的数据记录算法，可以按照用户的需求，分别以文件大小或是数据量的方式控制单个采集文件的大小，并能自动跳过已经存在的文件，避免数据的损失。利用计算机强大的数据处理和存储能力，能够连续采集数据，不需要定时清理。

测试系统的下位机部分是燃料电池单片电压采集模块，使用高精度的高速燃料电池单片电压采集模块，采集精度达到0.01V，完全可以满足燃料电池监控的需求。采集模块可以根据燃料电池电堆的大小进行灵活配置。

发明内容

本实用新型的目的在于针对目前车用燃料电池对于单片电压巡检系统的需求，提供一种低成本、易维护、可配置、同步性好、速率高的单片电压巡检系统，以满足燃料电池研发与应用的需要。

本实用新型由负责监控的上位机部分和负责燃料电池单片电压巡检的下位机部分组成，上位机部分包括带CAN卡接口的上位机、双路CAN卡；下位机部分包括带CAN卡接口的燃料电池控制器、带CAN卡接口的燃料电池单片巡检控制器、信号转换及供电一体化子板以及高速燃料电池单片电压采集子板；

一种面向燃料电池的单片电压高速巡检装置，

a)上位机的双路CAN卡的第一个输入端口1，通过标准CAN电缆与下位机燃料电池单片巡检控制器的CAN口连接；

b)上位机的双路CAN卡的第二个输入端口2，通过标准CAN电缆与下位机燃料电池控制器的CANB口连接；

c)下位机燃料电池单片巡检控制器的CANB口，通过标准CAN电缆与下位机高速燃料电池单片电压采集子板的CAN口连接；

d)下位机燃料电池单片巡检控制器的电源接口，通过电缆与下位机信号转换及供电一体化子板的5VDC供电端口相连；

e)下位机高速燃料电池单片电压采集子板的电源接口，通过电缆与下位机信号转换及供电一体化子板的12VDC供电端口相连；

f)下位机高速燃料电池单片电压采集子板的信号输入端口，通过排线与下位机信号转换及供电一体化子板的信号输出端口相连；

g)下位机信号转换及供电一体化子板的信号输入端口，通过排线与燃料电池极板相连；

h)下位机信号转换及供电一体化子板的供电接口，通过电缆与车用蓄电池的电极相连。