CN101202351A - 一种燃料电池温度监视系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料电池温度监视系统,该系统包括温度测量装置(1)、数据处理装置(2)和温度显示装置(3),其中,该系统还包括位置检测装置(18),温度测量装置(1)为一个并且是可移动的非接触式的;位置检测装置(18)用于检测温度测量装置(1)的位置;数据处理装置(2)用于将温度测量装置(1)输出的对应于该位置的表示每个燃料电池单电池的温度的信号转换为温度数据;温度显示装置(3)用于显示温度测量装置(1)的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。本发明提供的燃料电池温度监视系统及其方法在测量燃料电池的众多单电池的流场板的温度时仅使用一个温度测量装置,方法简单,系统构成简单、成本低。

Description

一种燃料电池温度监视系统及其方法
技术领域
本发明涉及燃料电池领域,尤其涉及一种质子交换膜燃料电池温度监视系统及其方法。
背景技术
燃料电池是由燃料和氧化剂互相作用产生电能的装置,可以获得高发电效率。燃料电池系统中,以高分子电解质膜为中心,其两侧设置有阳极和阴极,作为燃料的氢气在上述阳极发生电化学还原反应,作为氧化剂的氧气在阴极发生电化学氧化反应,此时通过生成的电子的移动,产生电能。
质子交换膜燃料电池单元膜电极的工作温度参数对于分析电池的发电性能具有指导意义,监测质子交换膜燃料电池单元膜电极的工作温度参数即可获得电池质子交换膜水合状态。
由于流场板与质子交换膜燃料电池膜电极紧密接触,通常使用单电池的某一流场板(阳极流场板或是阴极流场板)的温度数据作为该单元电池质子交换膜膜电极的温度数据。CN1359546Y公开了一种测定和/或调节燃料电池和/或燃料电池组件的温度的装置和方法,其中至少在一测量点例如燃料电池组件和/或某一范围测定温度并将其传输给用于模拟计算的计算单元,然后计算单元借助于模拟计算确定组件的温度分布并将信息传输给控制装置,通过控制装置可调节组件的温度。当燃料电池堆中的单电池数量众多时,采用相应数量的测定温度的温度测量装置必然造成系统构成以及连线的复杂化,并且系统体积大,出现故障后检修麻烦,也增加了系统的成本,同时相应的测定温度的方法也比较复杂。
发明内容
本发明的目的是针对现有燃料电池温度监视系统结构复杂以及成本高的缺点,提供一种结构简单并且成本低的燃料电池温度监视系统。
本发明的另一目的是针对现有燃料电池温度监视方法步骤复杂的缺点,提供一种更为简单的燃料电池温度监视方法。
本发明提供的燃料电池温度监视系统包括温度测量装置、数据处理装置、和温度显示装置,其中,该系统还包括位置检测装置,温度测量装置为一个并且是可移动的非接触式的,用于分别测量每个燃料电池单电池的温度并输出表示每个燃料电池单电池的温度的信号;位置检测装置用于检测温度测量装置的位置;数据处理装置用于接收位置检测装置检测得到的位置和温度测量装置输出的对应于该位置的表示每个燃料电池单电池的温度的信号并将该信号转换为温度数据;温度显示装置与数据处理装置连接,用于显示温度测量装置的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
本发明提供的燃料电池温度监视方法,其中,该方法包括温度测量步骤、位置检测步骤、数据处理步骤和温度显示步骤;
温度测量步骤,用于利用一个可移动的非接触式的温度测量装置测量燃料电池单电池的温度并获得表示燃料电池单电池温度的信号;
位置检测步骤,用于检测温度测量装置的位置;
数据处理步骤,用于接收位置检测步骤中测得的位置和对应于该位置的温度测量步骤中检测的燃料电池单电池温度信号并将该电信号转化成对应于位置的温度数据;
温度显示步骤,用于显示燃料电池单电池的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
本发明提供的燃料电池温度监视系统测量在燃料电池的众多单电池的流场板的温度时仅使用一个温度测量装置,克服了现有的燃料电池温度监视系统中使用多个温度测量装置而导致燃料电池温度监视系统的构成以及连线复杂、成本高的缺点,提供了一种构成以及连线简单、成本低的燃料电池温度监视系统。此外,由于本发明提供的燃料电池监视方法所对应的燃料电池温度监视系统仅包括一个温度测量装置,避免了现有的燃料电池温度监视方法中由于使用多个温度测量装置而造成的复杂的步骤,提供了一种步骤简单的燃料电池温度监视方法。
附图说明
图1为本发明提供的燃料电池温度监视系统的结构图;
图2为本发明提供的燃料电池温度监视系统的一种具体实施方式的结构图;
图3为本发明提供的燃料电池温度监视系统的另一种具体实施方式的结构图;
图4为本发明提供的燃料电池温度监视系统的又一种具体实施方式的结构图;
图5为本发明提供的燃料电池温度监视系统的驱动控制装置的结构图;
图6为本发明提供的燃料电池温度监视方法的流程图;
图7为本发明提供的燃料电池温度监视方法的一种具体实施方式的流程图;
图8为本发明提供的燃料电池温度监视方法的另一种具体实施方式的流程图;
图9为本发明提供的燃料电池温度监视方法的又一种具体实施方式的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明所提供的燃料电池监视系统及其方法做进一步的说明。
如图1所示,本发明提供的燃料电池温度监视系统包括温度测量装置1、数据处理装置2、和温度显示装置3,其中,该系统还包括位置检测装置18,温度测量装置1为一个并且是可移动的非接触式的,用于分别测量每个燃料电池单电池的温度并输出表示每个燃料电池单电池的温度的信号;位置检测装置18用于检测温度测量装置1的位置;数据处理装置2用于接收位置检测装置18检测得到的位置和温度测量装置1输出的对应于该位置的表示每个燃料电池单电池的温度的信号并将该信号转换为温度数据;温度显示装置3与数据处理装置2连接,用于显示温度测量装置1的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
本发明提供的燃料电池温度监视系统在工作时,由操作者控制温度测量装置1移动以使温度测量装置1可以测量燃料电池的各个单电池的温度,位置检测装置18检测温度测量装置1的位置,温度测量装置1将测量得到的对应于该位置的表示温度的信号传送至数据处理装置2,数据处理装置2接收来自位置检测装置18的位置和来自温度测量装置1的对应于该位置的表示温度的信号,并将该信号转换为温度数据;温度显示装置3显示温度测量装置1的位置和对应于该位置的温度数据。
所述温度测量装置1为一个,并且是可移动的、非接触式的,用于测量燃料电池的单电池的流场板的温度,例如可以为红外测温装置,红外测温装置的构成为本领域技术人员所公知。
位置检测装置18用于检测温度测量装置1的位置,例如,可以为位置传感器。
优选情况下,位置检测装置18检测的温度测量装置1的位置用符号和/或数字表示。
数据处理装置2用于接收来自位置检测装置18的位置和来自温度测量装置1的对应于该位置的表示温度的信号,并将该信号转换为温度数据,数据处理装置2为任意可以接收来自位置检测装置18的位置和来自温度测量装置1的对应于该位置的表示温度的信号的装置,例如,模数转换器。
温度显示装置3与数据处理装置2连接,用于显示温度测量装置1的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。温度显示装置3为任意可以显示温度测量装置1的位置和对应于该位置的温度数据的显示装置,例如,LCD显示屏或LED显示装置。
优选情况下,本发明提供的燃料电池温度监视系统还包括滑动装置4,温度测量装置1与滑动装置4连接,所述温度测量装置1的移动为温度测量装置1沿滑动装置4的滑动。
所述滑动装置4可以为任意可使温度测量装置1沿其滑动的装置。优选情况下,如图2所示,所述滑动装置4包括杆20和支架19,支架19与杆20的两端固定连接以支撑杆20,温度测量装置1与杆20连接,温度测量装置1的移动为温度测量装置1沿杆20的滑动。
如图3所示,本发明提供的燃料电池温度监视系统还可以包括驱动装置11,驱动装置11与杆20活动连接,与温度测量装置1固定连接,用于驱动温度测量装置1沿杆20滑动。所述驱动装置11为任意可以驱动温度测量装置1滑动的驱动装置,例如,电动机。
如图4所示,当本发明提供的系统包括驱动装置11时,该系统还可以包括驱动控制装置12,所述驱动控制装置12用于向驱动装置11发出驱动或停止温度测量装置1的指令;驱动装置11接收驱动控制装置12发出的指令,驱动温度测量装置1移动或使温度测量装置1保持静止。所述驱动控制装置12为任意可以向驱动装置11发出指令的控制装置,例如,单片机或PLC。
优选情况下,所述驱动控制装置12还预先设定每次驱动温度测量装置1的移动距离和停留时间,驱动装置11按照该设定的移动距离和停留时间,控制温度测量装置1的移动距离和保持静止的时间。
优选情况下,位置感应装置18在驱动装置11驱动温度测量装置1进行下一次移动前的停留时间确定温度测量装置1的位置。
根据一种具体的实施方式,预先为温度测量装置1设定两个移动终止点,在此两个移动终止点上,温度测量装置1可以测量燃料电池的两端的单电池的温度。如图5所示,所述驱动控制装置12还可以包括运动方向控制单元14,用于使得驱动控制装置12还控制温度测量装置1移动的方向;
当位置检测装置18检测到温度测量装置1移动至终止点时,运动方向控制单元14使得驱动控制装置12向驱动装置11发出反向驱动或停止驱动温度测量装置1的指令,驱动装置11按照该设定的移动距离和停留时间,反向驱动温度测量装置1移动或保持静止。
根据一种具体的实施方式,预先为温度测量装置1设定一个移动复位点,在此移动复位点上,温度测量装置1可以测量燃料电池的一端的单电池的温度。如图5所示,所述驱动控制装置12还可以包括运动方向控制单元14,用于使得驱动控制装置12还控制温度测量装置1移动的方向;
当位置检测装置18检测到温度测量装置1到达设定的复位点时,运动方向控制单元14使得驱动控制装置12向驱动装置11发出复位指令,驱动装置11驱动温度测量装置1移动至初始点,并重新驱动温度测量装置1按照该设定的移动距离和停留时间,驱动温度测量装置1移动或保持静止。
优选情况下,所述数据处理装置2、位置检测装置18、驱动控制装置12中的一个或几个可以集成在单片机上。
本发明提供了一种燃料电池温度监视方法,其中,如图6所示,该方法包括温度测量步骤、位置检测步骤、数据处理步骤和温度显示步骤;
温度测量步骤,用于利用一个可移动的非接触式的温度测量装置1测量燃料电池单电池的温度并获得表示燃料电池单电池温度的信号;
位置检测步骤,用于检测温度测量装置1的位置;
数据处理步骤,用于将位置检测步骤中测得的位置和对应于该位置的温度测量步骤中检测的燃料电池单电池温度信号转化成对应于该位置的温度数据;
温度显示步骤,用于显示燃料电池单电池的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
如图7所示,本发明提供的燃料电池温度监视方法还可以包括驱动控制步骤,用于控制温度测量装置1的移动或使温度测量装置1保持静止。
优选情况下,预先在驱动控制步骤设定每次温度测量装置1的移动距离和停留时间,温度测量装置1按照该设定的移动距离和停留时间移动距离或保持静止。
优选情况下,在温度测量装置1进行下一次移动前的停留时间,位置感应步骤确定温度测量装置1的位置。
优选情况下,所述驱动控制步骤还包括运动方向控制步骤,用于控制温度测量装置1移动的方向;
如图8所示,当位置感应步骤检测到温度测量装置1到达移动终止点时,向驱动控制步骤发出反向驱动温度测量装置1的信号;驱动控制步骤控制温度测量装置1按照设定的距离和停留时间反向移动或保持停止;
如图9所示,或者当位置感应步骤检测到温度测量装置1到达设定的移动复位点时,向驱动控制步骤发出复位信号,驱动控制步骤接收复位信号控制温度测量装置1移动至另一端,并重新控制温度测量装置1按照设定的距离和停留时间移动或保持静止。

Claims (12)

1.一种燃料电池温度监视系统,该系统包括温度测量装置(1)、数据处理装置(2)和温度显示装置(3),其特征在于,该系统还包括位置检测装置(18),温度测量装置(1)为一个并且是可移动的非接触式的温度测量装置,用于分别测量每个燃料电池单电池的温度并输出表示每个燃料电池单电池的温度的信号;位置检测装置(18)用于检测温度测量装置(1)的位置;数据处理装置(2)用于接收位置检测装置(18)检测得到的位置和温度测量装置(1)输出的对应于该位置的表示每个燃料电池单电池的温度的信号并将该信号转换为温度数据;温度显示装置(3)与数据处理装置(2)连接,用于显示温度测量装置(1)的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,位置检测装置(18)检测的温度测量装置(1)的位置用符号和/或数字表示。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其特征在于,该系统还包括滑动装置(4),温度测量装置(1)与滑动装置(4)连接,所述温度测量装置(1)的移动为温度测量装置(1)沿滑动装置(4)的滑动。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述滑动装置(4)包括杆(20)和支架(19),支架(19)与杆(20)的两端固定连接以支撑杆(20),温度测量装置(1)与杆(20)连接,温度测量装置(1)的移动为温度测量装置(1)沿杆(20)的滑动。
5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,该系统还包括驱动装置(11),驱动装置(11)与杆(20)活动连接,与温度测量装置(1)固定连接,用于驱动温度测量装置(1)沿杆(20)滑动。
6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,该系统还包括驱动控制装置(12),所述驱动控制装置(12)用于向驱动装置(11)发出驱动或停止温度测量装置(1)的指令;驱动装置(11)接收驱动控制装置(12)发出的指令,驱动温度测量装置(1)移动或使温度测量装置(1)保持静止。
7.根据权利要求6所述的系统,其特征在于,驱动控制装置(12)还预先设定每次驱动温度测量装置(1)的移动距离和停留时间,驱动装置(11)按照该设定的移动距离和停留时间,控制温度测量装置(1)的移动距离和保持静止的时间。
8.根据权利要求7所述的系统,其特征在于,位置检测装置(18)在驱动装置(11)驱动温度测量装置(1)进行下一次移动前的停留时间确定温度测量装置(1)的位置。
9.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,驱动控制装置(12)还包括运动方向控制单元(14),用于使得驱动控制装置(12)还控制温度测量装置(1)移动的方向;
当位置检测装置(18)检测到温度测量装置(1)移动至终止点时,运动方向控制单元(14)使得驱动控制装置(12)向驱动装置(11)发出反向驱动或停止驱动温度测量装置(1)的指令,驱动装置(11)按照该设定的移动距离和停留时间,反向驱动温度测量装置(1)移动或保持静止。
10.根据权利要求8所述的系统,其特征在于,驱动控制装置(12)还包括运动方向控制单元(14),用于使得驱动控制装置(12)还控制温度测量装置(1)移动的方向;
当位置检测装置(18)检测到温度测量装置(1)到达设定的复位点时,运动方向控制单元(14)使得驱动控制装置(12)向驱动装置(11)发出复位指令,驱动装置(11)驱动温度测量装置(1)移动至初始点,并重新驱动温度测量装置(1)按照该设定的移动距离和停留时间,驱动温度测量装置(1)移动或保持静止。
11.根据权利要求6、7、9、10中任一项所述的系统,其特征在于,所述数据处理装置(2)、位置检测装置(18)、驱动控制装置(12)中的一个或几个集成在单片机上。
12.一种燃料电池温度监视方法,其特征在于,该方法包括温度测量步骤、位置检测步骤、数据处理步骤和温度显示步骤;
温度测量步骤,用于利用一个可移动的非接触式的温度测量装置(1)测量燃料电池单电池的温度并获得表示燃料电池单电池温度的信号;
位置检测步骤,用于检测温度测量装置(1)的位置;
数据处理步骤,用于将位置检测步骤中测得的位置和对应于该位置的温度测量步骤中检测的燃料电池单电池温度信号转化成对应于该位置的温度数据;
温度显示步骤,用于显示燃料电池单电池的位置和对应于该位置的燃料电池单电池的温度数据。
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