[实用新型]一种嵌入式燃料电池控制系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，特别是一种嵌入式燃料电池控制系统。

背景技术

本专利涉及的燃料电池，需要对H₂/O₂气体流量压力、电池对工作温度、湿度进行控制，使其工作在最佳状态，实时监测控制燃料电池运行过程中的各种参数和工作状态，包括燃料气与氧化剂气体的流量、压力、温度，电池电堆的温度、放电电压、电流等；通过对各运行参数的采集分析，采用各种控制算法实时调节和控制燃料电池的工作状态，确保电池电堆连续稳定的工作在其性能的最佳状态，需要控制的参数包括燃料气与氧化剂气体的流量、入口温度和露点温度、湿度以及尾气的排放等；

本专利解决燃料电池运行中出现的氢气泄漏、电池电压异常、电池温度异常、气体失压或超压等异常情况，配合手动关断功能使整个系统安全稳定的运行。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种嵌入式燃料电池控制系统。

本实用新型的目的通过以下技术方案得以实现：

本实用新型一种嵌入式燃料电池控制系统，其主要技术特点在于：主要包括电压电流传感器、信号变换处理电路，所述信号变换处理电路与流量、压力传感器、温度湿度传感去连接，设置一个嵌入式控制器(S3C2410)，所述嵌入式控制器(S3C2410)连接有显示器(LCD)、氢气阀门、温度湿度控制器、氧气、超级电容、信号变换处理电路。

本实用新型的有益效果为：采用嵌入式电池控制器，能实时反映速度，通过监测电池发电系统的电压值来判定是否对超级电容充放电。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明：

附图是本实用新型的燃料电池控制器结构框图

具体实施方式

如图所示该控制器由信号检测电路、信号预处理电路、嵌入式系统控制单元、LCD显示模块、DC/DC模块、执行电路等几部分组成。信号检测与提取电路包括压力、流量信号的提取、温度信号的提取、燃料电池电压电流信号的提取，信号处理电路包括对传感器信号的处理与变换，嵌入式系统完成算法处理，LCD显示电动车和燃料电池的状态信息，包括燃料电池的输出电压/电流和工作温度等。执行电路用来控制燃料电池的供氢阀门、供氧风扇运转等。S3C2410按照负载上的电压量控制MOS管堆超级电容进行的充放电。

整个控制系统的核心是基于嵌入式系统的数据采集与反馈控制。在该测试系统需要采集模拟量共有13路，其中热电耦的温度模块有7路电流信号，气体压力有2路电流信号，气体流量有2路电压信号，电池电压与电流采集则各有1路。在设计中，压力传感器采用了高精度的DC1300-DF型压力变送器，测试精度为0.5％，流量计采用D07-9C质量流量控制计，测试精度1％，控制精度1.5％。系统的模拟量输出共有6路，分别为可控硅的温度模块4路、流量计控制输出2路。而本测试系统的数字采集和控制量是跟系统安全运行相关的一些重要参数，包括供气系统各环节中的水位、各电磁阀的关断、氢气泄露监测等信号。根据以上采集与控制量的分析，在本系统的设计中采用了ADLINKTECH的PCI-9112、PCI-6208V数据采集控制卡：

1)PCI-9112主要用于模拟量的采集、数字量的采集和控制。它是12位110KHz采样率多功能数据采集卡，具有16路单端或8路差分模拟输入通道、16路TTL数字输入和16路TTL数字输出通道、2路12位多路切换模拟输出通道、1通道16位通用定时/计数器、3种触发方式、可编程增益控制。

2)PCI-6208V主要用于模拟量的控制。它是16位8通道模拟量输出控制卡，输出范围±10V，输出范围可编程。

由于本测试系统中的数字量为24V，模拟量输入有9路为电流信号，所以由PCI-9112数据采集卡配合端子板ACLD-9182(16通道隔离数字输入)、ACLD-9138(16通道模拟量输入)来完成系统的输入要求。而输出方面，PCI-9112的8路数字量输出通过端子板ACLD-9185(16通道继电器输出)实现系统对数字量的控制，PCI-6208V的6路模拟量输出则通过端子板ACLD-9137(8通道模拟量输出)实现系统对模拟量的控制要求。