CN104062959A - 一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统 - Google Patents

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顾荣鑫
马天才
张俊
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Abstract

本发明公开了一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，它涉及一种燃料电池控制系统。它包括直流变换器、单体监控单元、空压机单元、散热单元、燃料电池控制器、人机接口、网络控制芯片模块、无线收发模块和天线，直流变换器、单体监控单元、空压机单元、散热单元均与燃料电池控制器相连，人机接口、网络控制芯片模块、无线收发模块均与燃料电池控制器双向连接，无线收发模块与天线双向连接。本发明结构简单，设计合理，将WI-FI Direct技术应用到燃料电池控制系统中，改善了传统的控制方法造成的软硬件资源及人力资源的浪费问题，保障了测试人员的人身安全，实用性更强。

Description

一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统
技术领域
本发明涉及的是一种燃料电池控制系统，具体涉及一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统。
背景技术
WI-FI Direct标准原名“WI-FI peer-to-peer”，即P2P版本的WI-FI，它可以在传统AP网络设备不存在的情况下支持点到点的通信，并且WI-FI Direct设备中的Group Owner可以兼容传统的WI-FI设备，符合WI-FI Direct标准的设备在无需热点、基站、路由或AP的情况下就可以方便的和其他设备实现简单、快速、安全的直连，传输数据或共享文件。
燃料电池系统是一种将化学能直接转换成电能的发电系统，燃料电池系统的控制主要涉及到对系统采集到的电压、电流、温度、压力等信号的实时监控以及调整，从而达到燃料电池系统稳定工作，稳定输出电能的目的，目前燃料电池系统的控制主要依赖于CAN总线连接上位机，开发相应的上位机软件将CAN总线发来的数据显示在上位机上完成实时监控和各项指标调节，以上基于CAN总线的燃料电池系统具有以下不足：
1、燃料电池系统因为硬件升级或硬件端口的改变而带来的软件变更，需要重新开发上位机软件。
2、由于CAN线长度的局限性，测试人员需要在系统十米范围内进行监控，若增长CAN线长度将会减小CAN总线节点之间的通信速度。
3、由于燃料电池系统所使用的燃料的不稳定性，一旦有燃料气体泄露则会产生重大安全隐患。
4、燃料电池系统需要独立的上位机完成实时监控，并且一个测试人员同时只能监控一套系统。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，结构简单，设计合理，将WI-FI Direct技术应用到燃料电池控制系统中，改善了传统的控制方法造成的软硬件资源及人力资源的浪费问题，保障了测试人员的人身安全，实用性更强。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，包括直流变换器、单体监控单元、空压机单元、人机接口和天线；其还包括：
散热单元，用于采集所需要的各项数据，并将采集到的各项数据传输给燃料电池控制器
燃料电池控制器，用于监控燃料电池系统，将氢能转换为系统使用的电能，保持母线电压的稳定；
无线收发模块，用于将燃料电池控制器发送过来的数据通过天线发送出去，并将天线接收到的数据发送给燃料电池控制器；
网络控制芯片模块，用于对原有的燃料电池控制器FCU进行扩展，从而使燃料电池控制器能够进行无线信号传输；
所述直流变换器、单体监控单元、空压机单元、散热单元均与燃料电池控制器相连，人机接口、网络控制芯片模块、无线收发模块均与燃料电池控制器双向连接，无线收发模块与天线双向连接。
作为优选，所述的网络控制芯片模块包括燃料电池控制器、网络芯片、网络变压芯片和RJ45接口，燃料电池控制器与网络芯片双向连接，网络变压芯片均与网络芯片和RJ45接口连接。
作为优选，所述的人机接口包括触摸屏和指示灯。
本发明的有益效果：1、燃料电池系统的硬件升级和端口变更并不会影响传输数据的内容，只要传输数据的标示符不变就不用重新开发上位机软件。
2、由于采用无线数据传输，因此摆脱了冗长的信号线连接，在不影响通信速度的基础上增大了信号传输距离，同时改善了现有的电路线，信号线，水、气管道纵横交错的现状。
3、无线监控与测试完全可以将人与燃料电池系统分隔开来，提高了测试过程中的人员安全性。
4、WI-FI Direct标准支持一对多的通信，因此一个测试人员可以同时监控和测试2-3台燃料电池系统，大大节约了人力资源。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明网络控制芯片模块的结构框图；
图3为本发明的应用场景图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-3，本具体实施方式采用以下技术方案：一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，包括直流变换器DCDC、单体监控单元CVM、空压机单元CMP、散热单元DCU、燃料电池控制器FCU、人机接口HMI、网络控制芯片模块A、无线收发模块B和天线C，直流变换器DCDC、单体监控单元CVM、空压机单元CMP、散热单元DCU均与燃料电池控制器FCU相连，直流变换器DCDC、单体监控单元CVM、空压机单元CMP、散热单元DCU分别采集所需要的各项数据，并将采集到的各项数据传输给燃料电池控制器FCU，通过执行器执行FCU下达的命令；人机接口HMI、网络控制芯片模块A、无线收发模块B均与燃料电池控制器FCU双向连接，无线收发模块B与天线C双向连接，无线收发模块B主要是将燃料电池控制器FCU发送过来 的数据通过天线C发送出去，并将天线C接收到的数据发送给燃料电池控制器FCU。
值得注意的是，所述的网络控制芯片模块A包括燃料电池控制器D、网络芯片E、网络变压芯片F和RJ45接口G，燃料电池控制器D与网络芯片E双向连接，网络变压芯片F均与网络芯片E和RJ45接口G连接。
此外，所述的人机接口HMI包括触摸屏和指示灯，触摸屏为用户提供系统运行参数和详细的报警信息，指示灯主要是在触摸屏处于低功耗状态下为系统提供基本的运行信息，即待机指示、运行指示及故障指示。
本具体实施方式的监控对象主要包括电堆输出电压、电流，单体电压、电流，DCDC输出电压、电流，负载电压、电流，水进、水出温度，DCDC工作温度，风机转速，散热风扇开度等，燃料电池系统包括燃料电池电堆、风机、水泵、氢气供气阀门、氢气排气阀门、散热器、加湿器和功率DCDC，燃料电池控制器用于监控燃料电池系统，将氢能转换为系统使用的电能，保持母线电压的稳定。
燃料电池控制器FCU的主要控制功能为：处理采集到的数据，控制系统启停，调节执行器及被控单元状态，系统运行中的常规控制，系统故障诊断及自恢复；网络控制芯片模块A主要是对原有的燃料电池控制器FCU进行扩展，从而使燃料电池控制器FCU能够进行无线信号传输；图2所示的网络控制芯片模块A主要作用是对燃料电池控制器FCU进行扩展，使其能够接收和发送无线信号；图3为此控制系统的应用场景图，测试人员只要使用一台笔记本电脑或者平板电脑甚至是手机即可同时对2-3套燃料电池系统进行实时监控，并且只要在网络覆盖范围内即可进行有效监控。
本具体实施方式结构简单，设计合理，将WI-FI Direct技术应用到燃料电池控制系统中，改善了传统的控制方法造成的软硬件资源及人力资源的浪费问题，保提高了测试过程中人员的人身安全，实用性更强。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本 行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，其特征在于，包括直流变换器(DCDC)、单体监控单元(CVM)、空压机单元(CMP)、人机接口(HMI)和天线(C)；其还包括：
散热单元(DCU)，用于采集所需要的各项数据，并将采集到的各项数据传输给燃料电池控制器
燃料电池控制器(FCU)，用于监控燃料电池系统，将氢能转换为系统使用的电能，保持母线电压的稳定；
无线收发模块(B)，用于将燃料电池控制器FCU发送过来的数据通过天线(C)发送出去，并将天线(C)接收到的数据发送给燃料电池控制器；
网络控制芯片模块(A)，用于对原有的燃料电池控制器FCU进行扩展，从而使燃料电池控制器(FCU)能够进行无线信号传输；
所述直流变换器(DCDC)、单体监控单元(CVM)、空压机单元(CMP)、散热单元(DCU)均与燃料电池控制器(FCU)相连，人机接口(HMI)、网络控制芯片模块(A)、无线收发模块(B)均与燃料电池控制器(FCU)双向连接，无线收发模块(B)与天线(C)双向连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，其特征在于，所述的网络控制芯片模块(A)包括燃料电池控制器(D)、网络芯片(E)、网络变压芯片(F)和RJ45接口(G)，燃料电池控制器(D)与网络芯片(E)双向连接，网络变压芯片(F)均与网络芯片(E)和RJ45接口(G)连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于WI-FI Direct的燃料电池无线控制系统，其特征在于，所述的人机接口(HMI)包括触摸屏和指示灯。
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