CN102593488A - 一种可无人值守的燃料电池测试系统 - Google Patents

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马天才
徐先朝
吴伟
徐加忠
卞磊
金秀龙
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Abstract

本发明公开一种无人值守的燃料电池测试系统，包括与燃料电池堆相连的氢气供应系统、空气供应系统、散热系统、电子负载及燃料电池单体电压巡检单元，以及管理氢气供应系统的氢气管理单元、管理空气供应系统的空气管理单元、管理散热系统的散热器驱动单元，以及一与人机接口单元相连，协调以上管理单元工作的燃料系统控制单元。本发明可在无人值守的状况下自动完成测试工作，具备完善的测试资源、控制管理单元和测试功能。

Description

一种可无人值守的燃料电池测试系统
技术领域
本发明涉及一种燃料电池测试技术，更具体地说，是一种可无人值守的燃料电池测试系统。
背景技术
   为应对全球日益严峻的能源形势和环境问题，各国都在积极探索，寻求清洁、高效的新能源解决方案，而氢燃料电池因其燃料来源广、能量转换效率高、污染物零排放、可再生等特点，成为最有希望的技术之一。目前许多企业机构、科研院所都在进行燃料电池技术的研究开发，并逐步向产品化、产业化方向发展。
    测试是进行燃料电池研究的重要手段，通过测试可以找出影响燃料电池系统性能的因素，为系统优化、性能的改进提供依据，也是进行燃料电池系统产品化的重要工作基础，而功能齐全、界面友好的测试系统无疑会给测试工作带来很大的便利。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃料电池测试系统，利用该测试系统，可以对燃料电池系统进行全方位测试，并可在无人值守的状况下自动完成测试工作。该测试系统具备完善的测试资源、控制管理单元和测试功能。
为实现上述目的，本发明提出一种可无人值守的燃料电池测试系统，包括与燃料电池堆相连的氢气供应系统、空气供应系统、散热系统、电子负载及燃料电池单体电压巡检单元，以及管理氢气供应系统的氢气管理单元、管理空气供应系统的空气管理单元、管理散热系统的散热器驱动单元，以及一与人机接口单元相连，协调以上所述管理单元工作的燃料系统控制单元。
作为本发明的进一步特征，所述燃料电池单体电压巡检单元、氢气管理单元、空气管理单元、散热器驱动单元及燃料系统控制单元之间通过CAN通信网络进行信息传输。
作为本发明的进一步特征，所述氢气供应系统由高压储氢装置提供高压氢气，经过高压减压阀、中压减压阀后再经氢进阀、氢气增湿器后为燃料电池系统提供氢气供应
    作为本发明的进一步特征，所述氢气供应系统内部还集成有温度传感器、氢气压力传感器、氢气浓度传感器。
 作为本发明的进一步特征，所述空气供应系统包含风机、空气增湿器、温度传感器。
作为本发明的进一步特征，所述散热系统包含冷却水循环系统、水泵、散热器、温度传感器、压力传感器。
 由于采用以上技术方案，利用本发明的测试系统，可以对燃料电池系统进行全方位测试，并可在无人值守的状况下自动完成测试工作。
附图说明
    下面根据附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
    图1为本发明的结构图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种可无人值守的燃料电池测试系统，包括与燃料电池堆1相连的氢气供应系统2、空气供应系统5、散热系统3、电子负载4及燃料电池单体电压巡检单元（CVM）9，以及管理氢气供应系统2的氢气管理单元(HMU)6、管理空气供应系统5的空气管理单元(AMU)10、管理散热系统3的散热器驱动单元(DCU)8，以及一与人机接口单元(HMI)11相连，协调以上所述管理单元工作的燃料系统控制单元（SCU）7。
其中氢气供应系统2、空气供应系统5、散热系统3、电子负载4为测试资源；氢气管理单元（HMU）6、空气管理单元（AMU）10、散热器驱动单元（DCU）8、燃料电池单体电压巡检单元（CVM）9、燃料电池系统控制单元（SCU）7以及人机接口单元（HMI）11为控制管理单元；测试功能包括执行器控制功能、数据采集、通信功能、数据存储、报表生成，及故障报警、故障自处理和自保护功能，并可在人机接口预设测试需求，测试系统即可在无人职守的状况下自动完成测试工作。
所述燃料电池单体电压巡检单元(CVM)9、氢气管理单元(HMU)6、空气管理单元(AMU)10、散热器驱动单元(DCU)8及燃料系统控制单元(SCU)7之间通过CAN通信网络进行信息传输。
其中氢气供应系统2由高压储氢装置提供高压氢气，经过高压减压阀、中压减压阀后转化为合适的压力，并经氢进阀、氢气增湿器后为燃料电池系统提供氢气供应，经燃料电池堆后的少量剩余氢气经过氢气预处理装置后排放，氢气供应系统2内部还集成了温度传感器、氢气压力传感器、氢气浓度传感器等；空气供应系统5主要由风机、空气增湿器构成，为燃料电池提供空气，经燃料电池堆后经过空气预处理装置后排出，空气供应系统10内部集成了温度传感器等；散热系统3主要由冷却水循环系统、水泵、散热器构成，为燃料电池堆的正常工作保持合适的工作温度，其内部还集成了温度传感器、压力传感器等；燃料电池堆外部连接电子负载，用于模拟各种实时工况，测试燃料电池的带载输出能力。
氢气管理单元（HMU）6用于对氢气供应系统2进行管理，主要功能包括对各氢阀控制、氢气压力采集、氢气浓度检测等；
空气管理单元（AMU）10用于对空气供应系统5进行管理，主要功能包括调节风机转速，根据带载状况控制风量等；
散热器驱动单元（DCU）8用于对散热系统3进行管理，主要功能包括调节散热装置的实时工况，使循环冷却水保持合适的温度，为燃料电池系统提供最佳运行条件；
燃料电池堆电压巡检单元（CVM）9用于检测燃料电池堆实时单体电压，具备良好的可扩展性，根据测试电堆的不同要求，可适用于几十片单体至上千片单体；
燃料电池系统控制单元（SCU）7用于协调整个测试平台的运行，是整个测试平台的核心控制部件，其主要功能包括响应人机接口的指令，协调各控制管理单元的工作，并将各控制管理单元反馈的实时信息发送至人机接口单元（HMI）11；
人机接口单元（HMI）11用于人机交互，通过人机接口可以操控燃料电池系统控制单元（SCU）7，并实时显示燃料电池系统的工况及参数；人机接口单元（HMI）11是进行测试工作的主要接口，由控制面板和监控界面构成，其中控制面板由测试系统供电接口、运行指示灯、报警装置、急停按钮等构成；监控界面是测试人员的主要操作接口，其主要功能有：设定测试参数、工况要求；显示燃料电池系统实时数据；自动数据存储及报表生成。
本发明测试系统的主要工作过程为：测试人员通过人机接口单元（HMI）11的控制面板为测试系统供电，并通过监控界面设置测试参数及工况要求，可选择人工测试或自动测试功能，人工测试方式下，可以人为手动控制系统实时工作状况，完成相关测试工作；在自动测试方式下，测试系统可根据人机接口单元（HMI）11的预设运行参数自动完成测试工作，人机接口单元（HMI）11将指令发送至CAN通信网络，燃料系统控制单元（SCU）7响应人机接口命令并协调控制HMU氢气管理、AMU空气管理、DCU散热器驱动等控制单元，使燃料电池系统处于运行状态，完成测试任务后自动关闭测试系统，并自动保存测试数据。
当系统发生异常状况时，系统会有故障指示及报警，若属于可自恢复的轻微故障，燃料系统控制单元（SCU）7进行自诊断、自修复，并解除报警；若发生无法自恢复的严重故障时，系统会有故障指示及报警，并自动关闭测试系统，停止测试工作，记录故障信息。
    开启人机接口单元（HMI）11控制面板上的供电单元，为控制单元、监测界面供电；根据测试需求选择人工测试或自动测试，需要进行人工测试时，在监控界面上手动设置测试参数，包括开启供氢系统、空气供应系统、散热系统，设置电子负载工况，可在监测界面上实时查看燃料电池系统运行状况及主要参数，完成测试后手动关闭各系统；需要进行自动测试时，在监控界面上设置好测试要求及工况参数（如测试时间，负载加载要求等），并开启自动测试功能，燃料系统控制单元（SCU）7即可在无人职守状况下使燃料电池系统按预定要求工作；测试完成后，测试人员可根据需要从监测界面调取测试数据及报表，以查看测试状况。
 
   但是，上述的具体实施方式只是示例性的，是为了更好的使本领域技术人员能够理解本专利，不能理解为是对本专利包括范围的限制；只要是根据本专利所揭示精神的所作的任何等同变更或修饰，均落入本专利包括的范围。

Claims (6)

1.一种可无人值守的燃料电池测试系统，其特征在于：包括与燃料电池堆相连的氢气供应系统、空气供应系统、散热系统、电子负载及燃料电池单体电压巡检单元，以及管理氢气供应系统的氢气管理单元、管理空气供应系统的空气管理单元、管理散热系统的散热器驱动单元，以及一与人机接口单元相连，协调以上所述管理单元工作的燃料系统控制单元。
2.根据权利要求1所述的燃料电池测试系统，其特征在于：所述燃料电池单体电压巡检单元、氢气管理单元、空气管理单元、散热器驱动单元及燃料系统控制单元之间通过CAN通信网络进行信息传输。
3.根据权利要求2所述的燃料电池测试系统，其特征在于：所述氢气供应系统由高压储氢装置提供高压氢气，经过高压减压阀、中压减压阀后再经氢进阀、氢气增湿器后为燃料电池系统提供氢气供应。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料电池测试系统，其特征在于：所述氢气供应系统内部集成有温度传感器、氢气压力传感器、氢气浓度传感器。
5.根据权利要求4所述的燃料电池测试系统，其特征在于：所述空气供应系统包含风机、空气增湿器、温度传感器。
6.根据权利要求5所述的燃料电池测试系统，其特征在于：所述散热系统包含冷却水循环系统、水泵、散热器、温度传感器、压力传感器。
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