CN105446288B

CN105446288B - 燃料电池分布式控制系统及控制方法

Info

Publication number: CN105446288B
Application number: CN201510180411.8A
Authority: CN
Inventors: 左彬; 李骁
Original assignee: TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TROOWIN POWER SYSTEM TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2015-04-16
Publication date: 2018-06-22
Anticipated expiration: 2035-04-16
Also published as: CN105446288A

Abstract

本发明提供一种燃料电池分布式控制系统，其包括一组运行检测和控制单元和一个监控器，其中该监控器分别与该运行检测和控制单元可通电地相连接，其中每个该运行检测和控制单元包括一个适用于检测一个燃料电池运行状态的检测装置、一个调控装置和一个分别与该检测装置和该调控装置可通电地相连接的控制器，其中该检测装置能够检测该燃料电池的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该运行检测和控制单元的控制器。

Description

燃料电池分布式控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种燃料电池，尤其涉及一种燃料电池分布式控制系统。本发明还涉及一种燃料电池分布式控制方法。

背景技术

燃料电池(Fuel Cell)是将反应物的化学能直接转化为电能的电化学装置。如图1所示的质子交换膜燃料电池(PEMFC),包含电解质以及连接到电解质两侧的多孔渗水阴极与阳极组成。电池的阴极与阳极多由集流板、反应气体流道、气体扩散层(GDL)、微孔层和催化层组成，在这些部件中，集流板是起收集电子、向外输出电能的部件，其材料一般由导电率高且力学稳定的金属组成；反应气体流道为反应气体提供流动的通道，同时将反应的水排出燃料电池内部；气体扩散层是导电材料制成的多孔合成物，既利于反应物均匀分配和生产物的及时排出，同时传递电子和热量；微孔层是涂布在GDL上的薄层，它可以均匀分配反应气体，提高电堆性能；催化层的作用是使电池内部O₂与燃料发生电化学反应，催化剂的性能直接影响到质子交换膜燃料电池的性能。如图1所示质子交换膜物质流向，燃料电池连续不断地向阳极输送燃料(H₂),向阴极输送氧气(O₂),在电极表面催化剂的作用下发生电化学反应。带电H⁺通过电解质从一个电极转移到另外一个电极，电子通过外部的电路实现电流的循环，形成电流。

如图2所示，传统的燃料利用方式往往需要化学能-热能-动能-电能转换过程，如在火力发电系统中，需要先将化学能转换为热能，热能转换为动能，然后再将动能转换为电能；在内燃机驱动中，需要将化学能转换为热能，然后将热能转换为动能。由于需要热能-动能的能量转换，传统的燃料利用方式往往受到卡诺循环的限制，转换效率低，整体的效率通常为33％-35％,有将近2/3的能量以热能形式在交换过程中损失掉。而在燃料电池反应的过程中，通过电化学反应，燃料的化学能被直接转换为电能，而电化学反应不受到卡诺循环的限制，这样的能量利用方式可以获得更好的化学能-电能转换效率。

另外，燃料电池与蓄电池并不完全相同。燃料电池与蓄电池都是将化学能转换为电能的电化学装置，它们之间最大的不同在于燃料电池是能量转换装置，而蓄电池是一个能量存储装置。理论上，只要不断的给燃料电池供给燃料，燃料电池就可以连续不断的输出电能，这使燃料电池具有更高的功率密度。

燃料电池一般包括燃料电池电堆、燃料H₂供给系统、空气供应系统、冷却散热系统、自动控制系统和电能管理系统。图3所示的是一个常见的风冷质子交换膜燃料电池系统，其包括：氢气供应(氢气瓶),减压阀，进气口电磁阀，氢气压力传感器，出气口电池阀，电堆，温度测量单元，电压测量单元，电流测量单元，通过控制风冷风扇转速实现空气供给和氧气供给，燃料电池输出控制系统，数据采集和保护，性能改善单元。燃料电池控制系统主要工作目的为：1)通过合理的开通燃料电池进气电磁阀和尾气电池阀，保持燃料电池内部H₂供给量在合理范围，并定时排除尾气；2)通过控制风冷风扇，控制氧气供给的同时，控制燃料电池的温度在设定温度范围；3)不间断监控燃料电池的运行状态：输出电压、电流、压力、温度等参数，确保燃料电池运行在安全状态，4)对燃料电池出现的警告信息作出适当处理和反应；5)运行过程中定期改善燃料电池运行性能；6)显示与监控；7)根据系统状态控制燃料电池的电能输出。一个合理的燃料电池控制系统，不但可以使燃料电池在不同工况下实现高效运行，而且还能够可以电池的使用寿命。

传统的燃料电池系统控制与监控往往采用一个控制器，和通过该控制器实现以上描述的所有功能，包括数据存储与预算、算法控制、信息状态监控、控制执行、处理和显示。当只有一个燃料电池电堆时，这种类型控制器，如图3所示的所示控制器，能够最大程度的发挥燃料电池控制系统优点。

但在实际应用中，为了增加燃料电池的输出功率，可能需要多个燃料电池串联或并联使用的。如果仍然采用传统的单个中央处理器的控制器，如图4所示的控制器，则该中央处理器需要监控多个燃料电池单元的状态，处理每个燃料电池单元的数据和执行每个燃料电池单元的控制信息。这种传统的单个中央处理器型控制器在用于多个燃料电池单元串并联形成的燃料电池系统时，具有诸多缺陷。首先，由于多个燃料电池单元的串并联使用，控制器需要监测的参数将呈几何级增加，整个燃料电池系统将需要复杂布线。其次，单个处理器或单数据处理中心的控制器面向多个燃料电池单元的控制方式导致该处理器对接收到的运行状态信号的响应时间过长和增加了整个燃料电池系统的运行风险。整个燃料电池系统包括多个燃料电池单元，因此，单个处理器或单数据处理中心的控制器需要同时针对多个燃料电池单元进行数据处理和控制，这会导致其对接收到的运行状态信号的响应时间过长，以致不能对整个燃料电池系统的运行及时响应，甚至是不可挽回的故障。再次，不利于该控制器控制的多个燃料电池单元串并联形成的燃料电池系统的损坏后修理。当该燃料电池系统发生损坏后，确定损坏部位难度大，修理成本高。还有，当燃料电池系统由多个燃料电池单元串并联形成时，该控制器与传感器之间的信号传输易受到影响和发生错误。组成燃料电池系统的燃料电池单元越多，控制器与传感器之间的信号传输线路越长和越复杂，导致控制器与传感器之间出现信号传输错误的几率变大。最后，具有单个处理器的控制器需要同时针对多个燃料电池单元进行数据处理和控制，因此需要处理器具有强大的数据处理能力、复杂的软件和非常高的稳定性，这将会导致控制器的成本高昂和结构复杂。

申请号为200410017053.0的中国发明专利教导了一种基于CAN通信的燃料电池系统控制方法，该方法将多个传感器、执行机构和控制对象都连接至CAN接口，CAN总线再与控制器连接。在该发明专利申请的技术方案中，其控制器需要接收来自上述部件信息、对收集信息进行处理和根据信息处理结果发送运行指令。该发明专利申请提供的技术方案能够减少模拟信号在整个线路传输的总数量和减小信号传输中的失真。但该发明专利申请并没有解决多个燃料电池单元导致的信号传输量的线性增加。另外，由于该燃料电池系统的所有信号处理数据都需要通过CAN总线传输到指令控制器处理，因此该技术方案也不能很好解决整个燃料电池系统的运行风险。此外，由于该燃料电池系统的所有信号处理数据都需要单个控制器处理，在实际运行中将难以确保所有燃料电池单元的实时控制。还有，由于是通过CAN总线进行数据传输，当燃料电池系统的某个燃料电池单元发生损坏后，难以对损坏燃料电池单元进行定位和替换。最后，该发明专利申请提供的技术方案针对的是水冷燃料电池，其并不适用在风冷燃料电池系统。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够同时适用于水冷燃料电池系统和风冷燃料电池系统。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，以提供燃料电池系统对各个燃料电池单元的响应速度和实时控制。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，从而使得整个燃料电池系统的数据传输量被大幅降低和监控器对每个燃料电池单元的响应时间被明显降低。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，从而大幅降低整个燃料电池系统的运行风险。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，从而使得整个燃料电池系统运行更加稳定和可靠。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，以提高整个燃料电池系统的模块化程度。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统包括一个安全模块，其中该安全模块能够控制燃料电池系统的每个燃料电池单元的燃料，如H₂控制和在收到报警信号时，在该燃料电池分布式控制系统的上位机作出响应之前切断整个燃料电池系统的燃料，如H₂供应和提高燃料电池系统的运行安全。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，从而使得当燃料电池系统的某个燃料电池单元发生损坏时，能够被快速定位和替换。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统提供多种检测燃料电池系统的每个燃料电池单元实时运行手段，以更好地监控燃料电池系统的每个燃料电池单元的实时运行。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制模块，从而使得燃料电池系统的组装更为方便和生产成本更加低廉。本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统包括一个性能改善模块，以确保整个燃料电池系统始终处于相对较佳的运行状态，从而改善燃料电池系统的性能和延长整个燃料电池系统的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个性能改善模块，其中该性能改善模块被分配一个性能改善时序以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元被依次进行运行状态调整，其中该性能改善模块被设置以能够自该控制器接收该性能改善命令和根据该性能改善命令改善该燃料电池的运行性能。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制系统，其中该燃料电池分布式控制系统的该性能改善模块被设置以能够定期和依次对燃料电池系统的每个燃料电池单元的燃料电池进行放电，以降低燃料电池系统的每个燃料电池单元的燃料电池的电压和改善该燃料电池的性能。本发明的另一目的在于提供一种使用上述燃料电池分布式控制系统的燃料电池系统。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法可分别适用于水冷燃料电池系统和风冷燃料电池系统。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别独立控制燃料电池系统的每个燃料电池单元，以对各个燃料电池单元的响应速度和实时控制。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，从而使得整个燃料电池系统的数据传输量被大幅降低。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，从而大幅降低整个燃料电池系统的运行风险。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，从而使得整个燃料电池系统运行更加稳定和可靠。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，以提高整个燃料电池系统的模块化程度。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法进一步包括一个安全检测和控制步骤，其中燃料电池系统在收到一个报警信号时，在该燃料电池分布式控制系统的上位机作出响应之前切断整个燃料电池系统的燃料，如H₂供应，以确保燃料电池系统能够安全运行。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，从而使得当燃料电池系统的某个燃料电池单元发生损坏时，能够被快速定位和替换。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法可提供多种检测燃料电池系统的每个燃料电池单元实时运行手段，以更好地监控燃料电池系统的每个燃料电池单元的实时运行。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够分别为燃料电池系统的每个燃料电池单元提供一个独立的控制，从而使得燃料电池系统的组装更为方便和生产成本更加低廉。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法进一步包括一个性能改良和控制步骤，以确保整个燃料电池系统始终处于相对较佳的运行状态，从而改善燃料电池系统的性能和延长整个燃料电池系统的使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法可分别控制燃料电池系统的各个燃料电池单元的运行。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够减小整个燃料电池系统的数据传输干扰和提高信号传输保真度。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法能够控制燃料电池系统的各个燃料电池单元独立工作，从而监测和控制控制每个燃料电池单元的运行。本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法采用模拟信号数据传输，以确保信号在传输过程中的稳定性。

本发明的另一目的在于提供一种燃料电池分布式控制方法，其中该燃料电池分布式控制方法采用引入模块地址、数据长度、数据区和CRC区的方法，以对模块地址、数据长度、数据区进行CRC计算，和对数据进行二次校验，从而提高通信的稳定性和降低每个燃料电池单元的接入、系统启动等过程的干扰。

本发明的其它优势和特点通过下述的详细说明得以充分体现并可通过所附权利要求中特地指出的手段和装置的组合得以实现。

为实现本发明的上述目的和本发明的其他目的和优势，本发明提供一种燃料电池分布式控制系统，其包括：

一组运行检测和控制单元；和

一个监控器，其中该监控器分别与该运行检测和控制单元可通电地相连接，

其中每个该运行检测和控制单元包括一个适用于检测一个燃料电池运行状态的检测装置、一个调控装置和一个分别与该检测装置和该调控装置可通电地相连接的控制器，其中该检测装置能够检测该燃料电池的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该运行检测和控制单元的控制器，其中该控制器被设置以能够判断该运行状态信号是否为一个异常运行信号和在判断该运行状态信号为一个异常运行信号时，将该异常运行信号发送给该监控器，和根据该异常运行信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第一运行调控指令调整该燃料电池的运行状态，

其中该监控器包括一个数据处理器，其中该数据处理器被设置与该运行检测和控制单元的控制器可通电地连接，其中该数据处理器被设置以能够接收来自该运行检测和控制单元的该异常运行信号后，判断：

对该异常运行信号不作回应；或

根据该异常运行信号向该运行检测和控制单元的该控制器发送一个第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器能够接收该第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器能够根据该第一运行控制指令生成一个第二运行调控指令并将该第二运行调控指令发送至该运行检测和控制单元的该调控装置，以使该调控装置能够根据该第二运行调控指令进一步调整该燃料电池的运行。

本发明还进一步提供一种燃料电池系统，其包括：

一组燃料电池单元；和

一个监控器，其中该监控器分别与该燃料电池单元可通电地相连接，

其中每个该燃料电池单元包括一个燃料电池、一个适用于检测燃料电池运行状态的检测装置、一个调控装置和一个分别与该检测装置和该调控装置可通电地相连接的控制器，其中该检测装置能够检测该燃料电池的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该燃料电池单元的控制器，其中该控制器被设置以能够判断该运行状态信号是否为一个异常运行信号和在判断该运行状态信号为一个异常运行信号时，将该异常运行信号发送给该监控器，和根据该异常运行信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第一运行调控指令调整该燃料电池的运行状态，

对该异常运行信号不作回应；或

本发明还进一步提供一种燃料电池分布式控制方法，其包括如下步骤：

(A)为一个燃料电池系统配置一个监控器和为该燃料电池系统的每个燃料电池配置一个运行检测和控制单元，

其中每个运行检测和控制单元包括一个适用于检测一个燃料电池运行状态的检测装置、一个调控装置和一个分别与该检测装置和该调控装置可通电地相连接的控制器，其中该检测装置能够检测该燃料电池的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该运行检测和控制单元的控制器，该控制器被设置以能够判断该运行状态信号是否为一个异常运行信号和在判断该运行状态信号为一个异常运行信号时，将该异常运行信号发送给该监控器，和根据该异常运行信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第一运行调控指令调整该燃料电池的运行状态，

对该异常运行信号不作回应；或

根据该异常运行信号向该运行检测和控制单元的该控制器发送一个第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器能够接收该第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器能够根据该第一运行控制指令生成一个第二运行调控指令并将该第二运行调控指令发送至该运行检测和控制单元的该调控装置，以使该调控装置能够根据该第二运行调控指令进一步调整该燃料电池的运行。通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

本发明的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现。

附图说明

图1为传统的质子交换膜燃料电池的工作原理示意图。

图2显示的是传统燃料利用和燃料电池燃料利用中的能量转换方式。

图3显示的是一种传统的风冷质子交换膜燃料电池系统。

图4为传统的集中控制器控制型燃料电池系统的各个燃料电池单元的示意图。

图5为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的结构示意图。

图6A为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的燃料电池单元的结构示意图，其中该图显示了该燃料电池单元在正常工作状态下的控制器与调控装置和监控器之间的信号传递。

图6B为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的燃料电池单元的结构示意图，其中该图显示了该燃料电池单元在一个异常工作状态下的控制器与调控装置和监控器之间的信号传递。

图6C为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的燃料电池单元的结构示意图，其中该图显示了该燃料电池单元在另一个异常工作状态下的控制器与调控装置和监控器之间的信号传递。

图7为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的结构示意图，其中该图显示了当该燃料电池系统被停机时，停机命令在该燃料电池系统中的信号传递。

图8为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的监控器的结构示意图。

图9为依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的一个示例性安全控制单元的结构示意图。

图10为依本发明第一较佳实施例的燃料电池分布式控制方法的流程图。

图11为本发明的第二较佳实施例的一种燃料电池分布式控制系统结构图。

图12为本发明的第二较佳实施例的一种燃料电池分布式控制方法流程图。

图13为本发明的第二较佳实施例的一种燃料电池分布式系统在紧急情况时保护系统的方法流程图。

具体实施方式

下述描述被揭露以使本领域技术人员可制造和使用本发明。下述描述中提供的较佳实施例仅作为对本领域技术人员显而易见的示例和修改，其并不构成对本发明范围的限制。下述描述中所定义的一般原理可不背离本发明精神和发明范围地应用于其它实施例、可选替代、修改、等同实施和应用。

参考附图之图5至图9所示，依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统被阐明，其中该燃料电池系统包括一组燃料电池单元10和一个监控器20，其中该监控器20分别与该燃料电池单元10可通电地相连接。

如附图之图5至图6C所示，每个燃料电池单元10包括一个燃料电池11、一个适用于检测燃料电池运行状态的检测装置12、一个调控装置13和一个分别与该检测装置12和该调控装置13可通电地相连接的控制器14，其中该检测装置12能够检测该燃料电池11的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该燃料电池单元10的控制器14，该控制器14被设置从而能够判断该运行状态信号是一个正常运行信号还是一个异常运行信号，如果该控制器14判断该运行状态信号为正常运行信号，则该控制器14对该运行状态信号不作回应；如果该控制器14判断该运行状态信号为异常运行信号，则该控制器14将该运行状态信号发送给该监控器20，和根据该异常运行信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置13，其中该调控装置13被设置以能够根据该第一运行调控指令调整燃料电池11的运行状态，以使其处在正常运行状态。

如附图之图7和图8所示，该监控器20包括一个数据处理器21，其中该数据处理器21被设置与该燃料电池单元10的控制器14可通电地连接，其中该数据处理器21被设置以能够接收来自该燃料电池单元10的运行状态信号，和根据该运行状态信号，确定向该燃料电池单元10的该控制器14发送一个第一运行控制指令，或不向该燃料电池单元10的该控制器14发送一个第一运行控制指令，其中该燃料电池单元10的控制器14能够接收该第一运行控制指令，其中该燃料电池单元10的控制器14能够根据该第一运行控制指令判断生成一个第二运行调控指令并将该第二运行控制指令发送至该燃料电池单元10的该调控装置13。换句话说，该控制器14被设置以能够根据该检测装置12检测到的燃料电池11的运行状态参数，判断该燃料电池11是否正常运行，如果正常运行，则该控制器14不作回应，如果判断该燃料电池11处在异常运行状态，如环境温度或局部温度过高、电流或电压异常，则该控制器14将该运行状态信号向该监控器20发送，且该控制器14将生成一个第一调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置13，其中该调控装置13能够根据该第一运行调控指令以调整燃料电池11的运行和使其处在正常运行状态，如在该燃料电池11的局部温度过高时，加强调控装置13的温度控制器131，如一个散热模块的散热。如果监控器20的数据处理单元21接收到该异常运行信号并根据该异常运行信号向该控制器14发送该第一运行控制指令，则该控制器14将会根据该第一运行控制指令生成一个第二运行调控指令，并将该第二运行控制指令发送至该燃料电池单元10的该调控装置13，以使该调控装置13能够根据该第二运行调控指令进一步调整该燃料电池11的运行和使其处在正常运行状态，如在该燃料电池11的局部温度过高时，加强调控装置13的温度控制器131，如一个散热模块的散热。

进一步地，该监控器20的该数据处理器21也可以接收一个上行命令，该数据处理器21被设置以能够根据该上行命令向该燃料电池单元10的控制器14发送一个第二运行控制指令，该控制器14被设置以能接收该第二运行控制指令，并根据该第二运行控制指令生成一个第三运行调控指令，并将该第三运行调控指令发送至该调控装置13，其中该调控装置13被设置以能够根据该第三运行调控指令调整燃料电池11的运行，以使其处在正常运行状态的运行状态和使其处在预期运行状态。

可以理解的是，本文中的上行命令指的该监控器20的数据处理器21接收到的来自于上位机，如上游控制系统或控制设备的运行命令，或使用者或操作者通过输入设备23，如鼠标或键盘向监控器20的数据处理器21输入的运行命令。

如附图之图7所示，该燃料电池系统进一步包括一个安全控制单元30，其中该安全控制单元30包括一个安全控制模块31和一个与该安全控制模块31可通电地连接的燃料供应阀32，其中该燃料供应阀32能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块31进一步分别直接与每个该燃料电池单元10的检测装置12、该控制器14和该调控装置13可通电地相连接，其中该检测装置12能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块31，其中该安全控制模块31能够根据该运行状态信号判断生成一个停机指令并将该停止指令发送至每个该燃料电池单元10的该控制器14、该安全控制单元30的该燃料供应阀32和该监控器20，或判断不生成该停机指令。优选地，该安全控制单元30具有一个紧急按钮33，其中该紧急按钮33分别与每个燃料电池单元10的控制器14、该监控器20的数据处理器21和/或该安全控制单元30的该燃料供应阀32可通电地连接，其中当该紧急按钮33被按下时，该紧急按钮33向每个燃料电池单元10的控制器14、该监控器20的数据处理器21和/或该安全控制单元30的该燃料供应阀32分别发送一个停机命令，以使该每个燃料电池单元10停止运行。更优选地，该燃料电池系统的该监控器20被设置以在该监控器20的该数据处理器21接收到来自该安全控制单元30的该停机指令时，该监控器20的该数据处理器21将向每个燃料电池单元10发送一个停机指令。

值得注意的是该监控器20的该数据处理器21被设置以能够为每个燃料电池单元10分配一个开机时序，以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元10被依次启动运行；向每个燃料电池单元10的控制器14发送一个开机命令或一个关机命令；和/或向每个燃料电池单元10的控制器14发送一个性能改善命令。

如附图之图6A至图6C所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池系统的每个该燃料电池单元10的检测装置12包括但不限于一个用于检测燃料电池11运行温度的温度传感器121、一个用于检测燃料电池单元10的电压的电压传感器122、一个用于检测向该燃料电池11供应的燃料的压力的压力传感器123和/或一个用于检测燃料电池单元10电流的电流传感器124。

可以理解的是，该运行状态信号可以是一个温度信号、一个电压信号、一个压力信号，如反应物氢气的供应压力信号，一个电流信号。优选地，该控制器14包括一个AD转换器，其可将该温度信号、该电压信号、该压力信号和该电流信号转换成对应的数字信号，以便于控制器14或数据处理器21对该运行状态信号进行处理。

如附图之图6A至图6C所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池系统的每个该燃料电池单元11的调控装置13包括但不限于一个用于为燃料电池降温的温度控制器131、一个控制向燃料电池11供应燃料速度的供应控制装置132和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置133。例如，该供应控制装置132可以是一个向该燃料电池系统的每个燃料电池单元10供应反应物，如氢气的氢气供应阀，该排出控制装置133可以是一个控制每个燃料电池单元10的尾气排放的尾气阀。

可以理解的是，该温度控制器131可以是一个用于降温的降温风扇、风扇模组、水冷泵等用于燃料电池冷却的温度控制装置，该供应控制装置132可以是一个控制燃料电池反应物供应的反应物供应阀，该排除控制装置133可以是一个控制该燃料电池反应产物排出的反应产物排出阀。优选地，当该温度控制器131是一个风扇、风扇模组或者水冷泵时，该控制器14被设置以能向该风扇或风扇模组发送一个脉冲宽度调制信号(PWM)，该风扇或风扇模组能够根据该脉冲宽度调制信号调整自身转速，并将实际自身转速反馈至控制器。

如附图之图5至图9所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池系统的每个该燃料电池单元10进一步包括一个性能改善模块15，其中该监控器20的数据处理器21被设置以能够为每个燃料电池单元10分配一个性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元10被依次进行性能改善。优选地，该监控器20的数据处理器21通过该燃料电池单元10的控制器14与该性能改善模块15间接可通电地相连接，从而使得该监控器20的数据处理器21可通过该控制器14向每个该燃料电池单元10的性能改善模块15分配性能改善时序。可选地，该监控器20的数据处理器21与该性能改善模块15直接可通电地相连接和被设置以能够为每个燃料电池单元10分配一个性能改善时序。

值得注意的是，本文中的该性能改善模块15优选为能够定期给燃料电池或燃料电池单元进行脉冲放电的放电模块。更优选地，该性能改善模块15，为一放电模块，根据监控器20的数据处理器21为该性能改善模块15分配的性能改善时序，定时对该燃料电池单元10的燃料电池11进行放电(或脉冲放电)。可以理解的是依本发明第一较佳实施例的该燃料电池系统的每个燃料电池单元10均为一个独立运行的燃料电池单位和被分别独立地实现运行控制，独立地与该燃料电池系统地监控器20实现信息交换和接收来自该监控器20的运行指令，从而使得每个燃料电池单元10能够实现模块化制造和管理，和增加该燃料电池系统的整体运行安全性和可靠性。

如附图之图7和图8所示，该监控器20进一步包括一个显示器22，其中该显示器22与该监控器20的数据处理器21可通电地相连接，其中该数据处理器21被程序化或计算机化，从而能够将来自于该燃料电池系统的燃料电池单元10的控制器14的运行状态监控信息展示在该显示器22。优选地，该监控器20进一步包括一个输入设备23，如鼠标或键盘，其中该输入设备23与该数据处理器21可通电地相连接，以使一个使用者或操作者能够借助该输入设备23与监控器20实现人机互动。

依本发明第一较佳实施例的燃料电池系统的安全控制单元30的安全控制模块31可以是如图9所示的安全控制电路，其中该安全控制电路包括一个检测模块、一个控制模块和一个停机指令生成模块，其中该检测模块由24V电源正极与H₂传感器的常闭触点、急停按钮、继电器K1和24V电源负极串联组成，该控制模块由24V电源正极与检测链路继电器常开触点K1.1、总H₂进气阀和24V电源负极串联组成，该停止指令生成模块由24V电源正极经过检测电路继电器另外一路常开触点K12可通电连接至到各燃料电池单元10的控制器14和该监控器20。

当出现紧急情况时，按下该急停按钮，或者H₂泄露时，该检测模块的电路将断开，该继电器K1失电，该继电器K1对应的常开触点K1.1、K12状态为断开，该继电器K1的一个常开触点K1.1状态为开始，该控制模块的电路被断开，总H₂电磁阀关闭，切断H₂的供给，同时该继电器K1的另一个常开触点K12状态为未断开，该停止指令生成模块将第一时间向各个燃料电池单元10和该监控器20传递一个停机指令。通过该安全控制电路可以在该监控器20向每个燃料电池单元10发送停机指令之前运行切断H₂供给操作，以在最短时间内切断H₂供给和确保整个燃料电池系统的安全运行。

依本发明第一较佳实施例，该燃料电池单元10的该控制器14的主要作用在于：

A)通过该温度传感器121、该电压传感器122、该压力传感器123、该电流传感器124检测和监控该燃料电池单元10的燃料电池11的运行状态，并根据其检测到的运行状态参数通过该调节装置13的温度控制器131，如风扇、水泵，来调节和控制该燃料电池单元10的燃料电池11的实际运行温度在设定工作温度范围内；

B)接收该监控器20的开停机命令，按照该监控器20分配的控制时序控制该燃料电池单元10的运行，如打开/关闭燃料进气阀，和打开/关闭该尾气阀；

C)接收该监控器20的运行性能改善命令，并根据该性能改善命令将相应燃料电池单元10与性能改善模块15可通电地相连接，以在运行过程中改善燃料电池单元10的性能；

D)接收该安全控制单元30发出的停机指令，和收到该停机指令后立即中断该燃料电池单元10的运行和电力输出，依次关闭该进气阀与该尾气阀，执行停机过程。

该监控器20的显示器23能够显示整个燃料电池系统的运行信息，且该监控器20还能够监控每个燃料电池单元10的运行状态、接受开关机按钮命令。该监控器20还可通过以下几个方面协调整个燃料电池系统的运行：

A)给每个该燃料电池单元10分配一个尾气电磁阀开通时基，使每个该燃料电池单元10的电磁阀按照一定的时间顺序依次导通，和保证每个该燃料电池单元10在该尾气阀导通时压力一致；

B)给每个该燃料电池单元10分配一个性能改善时序，使每个该燃料电池单元10与该性能改善模块15之间按照一定的时间顺序依次连接和对每个该燃料电池单元10进行性能改善，防止多个该燃料电池单元10同时改善性能，以致影响整个燃料电池系统的电力输出；

C)本发明燃料电池系统可采用一个燃料供应通路，如一个气路对该燃料电池系统的所有燃料电池单元10供应燃料，如H₂，该监控器20还可采集总H₂压力，并将检测到的H₂压力传输给各个燃料电池单元10，从而可以取消燃料电池单元10的H₂压力传感器和降低整个燃料电池系统的制造成本；

D)接收到该安全控制单元30发出的停机指令后，将该停机指令发送给各个燃料电池单元10，从而使每个燃料电池单元10收到一个冗余停机指令。

依本发明第一较佳实施例，本发明还进一步提供一种燃料电池分布式控制系统，其包括一组运行检测和控制单元和一个监控器20，其中该监控器20分别与该运行检测和控制单元可通电地相连接，其中每个该运行检测和控制单元包括一个燃料电池11、一个适用于检测燃料电池运行状态的检测装置12、一个调控装置13和一个分别与该检测装置12和该调控装置13可通电地相连接的控制器14，其中该检测装置12能够检测该燃料电池11的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该运行检测和控制单元的控制器14，该控制器14被设置从而能够将该运行状态信号发送给该监控器20，和根据该运行状态信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置13，其中该调控装置13能够根据该第一运行调控指令调整燃料电池11的运行状态，其中该监控器20包括一个数据处理器21，其中该数据处理器21被设置与该运行检测和控制单元的控制器14可通电地连接，其中该数据处理器21被设置以能够接收来自该运行检测和控制单元的运行状态信号和根据该运行状态信号向该运行检测和控制单元的该控制器14发送一个第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器14能够接收该第一运行控制指令，其中该运行检测和控制单元的控制器14能够根据该第一运行控制指令判断生成一个第二运行调控指令并将该第二第一运行控制指令发送至该运行检测和控制单元的该调控装置13，或判断不生成该第二运行调控指令。

如附图之图7至图9所示，该燃料电池分布式控制系统进一步包括一个安全控制单元30，其中该安全控制单元30包括一个安全控制模块31和一个与该安全控制模块31可通电地连接的燃料供应阀32，其中该燃料供应阀32能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块31进一步分别直接与每个该运行检测和控制单元的检测装置12、该控制器14和该调控装置13可通电地相连接，其中该检测装置12能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块31，其中该安全控制模块31能够根据该运行状态信号判断生成一个停机指令并将该停止指令发送至每个该运行检测和控制单元的该控制器14、该安全控制单元30的该燃料供应阀32和该监控器20，或判断不生成该停机指令。优选地，该安全控制单元30具有一个紧急按钮33，其中该紧急按钮33分别与每个运行检测和控制单元的控制器14、该监控器20的数据处理器21和/或该安全控制单元30的该燃料供应阀32可通电地连接，其中当该紧急按钮33被按下时，该紧急按钮33向每个运行检测和控制单元的控制器14、该监控器20的数据处理器21和/或该安全控制单元30的该燃料供应阀32分别发送一个停机命令，以使该每个运行检测和控制单元停止运行。更优选地，该燃料电池分布式控制系统的该监控器20被设置以在该监控器20的该数据处理器21接收到来自该安全控制单元30的该停机指令时，该监控器20的该数据处理器21将向每个运行检测和控制单元发送一个停机指令。

值得注意的是该监控器20的该数据处理器21被设置以能够为每个运行检测和控制单元分配一个开机时序，以使该燃料电池分布式控制系统的每个运行检测和控制单元被依次启动运行；向每个运行检测和控制单元的控制器14发送一个开机命令或一个关机命令；和/或向每个运行检测和控制单元的控制器14发送一个性能改善命令。

如附图之图6A至图6C所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池分布式控制系统的每个该运行检测和控制单元的检测装置12包括但不限于一个用于检测燃料电池11运行温度的温度传感器121、一个用于检测运行检测和控制单元的电压的电压传感器122、一个用于检测向该燃料电池11供应的燃料的压力的压力传感器123和/或一个用于检测运行检测和控制单元电流的电流传感器124。

如附图之图6所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池分布式控制系统的每个该运行检测和控制单元的调控装置13包括但不限于一个用于为燃料电池降温的温度控制器131、一个控制向燃料电池11供应燃料速度的供应控制装置132和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置133。

如附图之图6所示，依本发明第一较佳实施例的该燃料电池分布式控制系统的进一步包括一个性能改善模块15，其中该监控器20的数据处理器21被设置以能够为通过每个运行检测和控制单元的控制器14向该性能改善模块15分配一个运行性能改善时序状态调整时序，以使该燃料电池分布式控制系统的每个运行检测和控制单元被依次进行运行状态调整。当然，该监控器20的数据处理器21也可直接向该性能改善模块15分配一个性能改善调整时序，以使该燃料电池分布式控制系统的每个运行检测和控制单元，或每个燃料电池单元的运行状态被依次调整。

可以理解的是依本发明第一较佳实施例的该燃料电池分布式控制系统的每个运行检测和控制单元均为一个独立运行的燃料电池单位和被分别独立地实现运行控制，独立地与该燃料电池分布式控制系统地监控器20实现信息交换和接收来自该监控器20的运行指令，从而使得每个运行检测和控制单元能够实现模块化制造和管理，和增加该燃料电池系统的整体运行安全性和可靠性。

如附图之图7和图8所示，该监控器20进一步包括一个显示器22，其中该显示器22与该监控器20的数据处理器21可通电地相连接，其中该数据处理器21被程序化或计算机化，从而能够将来自于该燃料电池分布式控制系统的运行检测和控制单元的控制器14的运行状态监控信息展示在该显示器22。优选地，该监控器20的数据处理器21还具有输入端口211，以使一个使用者和操作者能够借助输入设备，如鼠标、键盘等与监控器20实现人机互动。

如附图之图10所示，本发明还进一步提供一种燃料电池分布式控制方法，其包括以下步骤：

(A)为一个燃料电池系统配置一个监控器和为该燃料电池系统的每个燃料电池配置一个运行检测和控制单元；

(B)为该燃料电池系统配置一个安全控制单元；和

(C)为该燃料电池系统配置一个性能改善模块。

值得注意的是，该监控器20与每个该燃料电池单元10的控制器14(或模块)之间采用CAN总线进行数据传输，其传输格式为：

1	2	3	4
				模块地址	数据长度	数据区	CRC区

本该CAN传输系统在CAN协议自身循环冗余校验(CRC)和邮箱地址(ID)基础上，引入模块地址、数据长度、数据区和CRC区。其中系统设计时会为每个CAN节点分配一个模块地址，数据区中包含了信息数据外，还包含了部分控制协调信息，CRC区将模块地址、数据长度、数据区进行CRC计算，对数据进行二次校验。基于该协议同心，可以提供通信的可靠性，降低某个模块接入、系统启动等过程的干扰。

参考附图之图11至图13所示，依本发明第二较佳实施例的燃料电池分布式控制系统被阐明，其包括N个模块10、一系统监控20和一安全链30，其中N大于等于2，每所述模块10均为一个独立运行的小系统，控制一个燃料电池电堆，与所述系统监控20之间实现信息交换，所述系统监控20用于显示每个电堆的信息，实现人机交互，接收上位的启动与停止命令，协调各个所述模块10之间的运行状态，所述安全链30用于H2泄露时或者按下急停时进行紧急停机，增加安全性。

如图11所示，在本实施例中，每所述模块10分别为模块1、……、以此类推，模块N，其中N大于等于2。所述模块1包括一控制电路板101、一温度传感器102、一电压传感器103、一尾气阀104、一压力传感器105、一进气阀106、一风扇107、一电流传感器108、一性能改善模块109、一其他部件110和一燃料电池电堆111。如模块1所示的模块在整个系统中有N个，其中N大于等于2，依次类推，所述模块N的结构同模块1，所述模块N包括一控制电路板N01、一温度传感器N02、一电压传感器N03、一尾气阀N04、一压力传感器N05、一进气阀N06、一风扇N07、一电流传感器N08、一性能改善模块N09、一其他部件N10和一燃料电池电堆N11。

每所述模块10的所述控制电路板101/N01通过CAN总线与所述系统监控20连接，每所述模块10的所述控制电路板101/N01和所述系统监控20通过输入点接收所述安全链30的状态信息。

采用如图11所示的分布式控制系统，通过CAN总线，将燃料电池电堆分成若干个模块，实现模块化和分布式控制。在本实施例中，以所述模块1为例来说明各个元件的连接方式，并以所述模块1为例说明每个模块燃料电池控制的方法，其他N-1个所述模块和所述模块1相同。

所述温度传感器102、所述电压传感器103、所述压力传感器105和所述电流传感器108均通过模拟信号线与所述控制电路板101相连接，所述控制电路板101通过自带AD转换器获得燃料电池电堆的温度、电池总电压、H₂压力和输出电流；所述尾气阀104、所述进气阀106通过控制信号线与所述控制电路板101相连接，以控制所述尾气阀104和所述进气阀106的打开与关闭；所述风扇107和所述控制电路板101之间通过电源线和信号线进行连接，一方面，所述控制电路板101控制所述风扇107电源的通断，另一方面，所述控制电路板101通过PWM控制所述风扇107的转速，并通过转速反馈信号获得所述风扇107实际转速；所述性能改善模块109与所述控制电路板101之间通过控制信号线连接；所述其他部件110与所述控制电路板101之间通过控制信号线或者通信线连接，其中所述其他部件110可以是直流接触器、局部指示灯、DC/DC转换器和每个电池cell电压监控的一种或者几种，根据实际的系统进行增减；所述控制电路板101通过输入端口in与所述安全链30的信息链路连接。

所述安全链30包括一检测链路、一执行链路和一信息传递链路，其中所述检测链路由24V电源正极与H₂传感器的常闭触点、急停按钮、继电器K1和24V电源负极串联组成，所述执行链路由24V电源正极与检测链路继电器常开触点K1.1、总H₂进气阀和24V电源负极串联组成，所述信息传递链路由24V电源正极经过检测电路继电器另外一路常开触点K12到各个所述模块10的所述控制电路板101的输入点和所述系统监控20的输入点。

当出现紧急情况时，按下所述急停按钮，或者H₂泄露时，所述检测电路将断开，所述继电器K1失电，所述继电器K1对应的常开触点K1.1、K12状态为开，所述继电器K1的一个常开触点K1.1状态为开始，所述执行链路断开，总H₂电磁阀关闭，切断H₂的供给，同时所述继电器K1的另一个常开触点K12状态未开，所述信息传递链路将第一时间给各个所述模块10和所述系统监控20传递所述安全链30断开的信息。通过所述安全链30可以最快切断H₂的供给，并快于CAN总线给每所述模块10发送停机命令，保证系统的安全性。

图12所示为本实施例提供的燃料电池分布式控制方法流程图，图13所示为本实施例提供的燃料电池分布式控制系统在燃料电池系统出现紧急情况时保护系统的方法流程图。如图12和图13所示：

所述模块1的所述控制电路板101的主要控制功能为：

A)所述控制电路板101通过所述温度传感器102、所述电压传感器103、所述压力传感器105、所述电流传感器108监控燃料电池的运行状态，根据这些运行状态计算出燃料电池的工作温度，通过控制所述风扇107的转速，使燃料电池的实际温度控制在工作温度附近；

B)所述控制电路板101接收所述系统监控20的开停机命令，按照控制时序控制所述进气阀106的开关，并定时打开所述尾气阀104；

C)所述控制电路板101接收所述系统监控20的性能改善命令，将所述模块1的燃料电池与所述性能改善模块109连接，在运行过程中改善燃料电池的性能；

D)所述控制电路板101接收所述安全链30断开的命令后，立即断开输出，关闭所述进气阀106与所述尾气阀104，执行停机过程。

所述系统监控20与每个所述模块10之间通过CAN总线连接，通过所述输入口in与所述安全链30的所述信息链路连接。所述系统监控20除了显示整个系统的信息，监控每所述模块10的状态以及接受开关机按钮命令以外，还从以下几个方面协调整个系统的运行：

A)所述系统监控20给每所述模块10分配一尾气电磁阀开通时基，使每个所述模块10的电池阀按照一定的时间顺序依次导通，保证每个堆在所述尾气阀导通时压力一致；

B)所述系统监控20给每个所述模块10分配一性能改善时基，使每个所述模块10与所述性能改善模块109之间按照一定的时间顺序依次进行改善性能，防止多个模块同时改善性能影响整个系统输出的电气性能指标；

C)作为本发明的一种改进，当一个系统采用一个气路对燃料电池多个模块进行H₂供应时，所述系统监控20可以采集总的H₂压力，并将H₂压力通过CAN总线传输给各个所述模块10，可以取消各个所述模块10的H₂压力传感器，进一步减小系统成本，即设置一总压力传感器于所述系统监控和所述模块10之间；

D)所述系统监控20接收到所述安全链30的断开信息后，将通过CAN总线给各个所述模块10一个冗余的停机指令。

所述系统监控20与每所述模块10之间采用CAN总线进行数据传输，其传输格式为：

1	2	3	4
				模块地址	数据长度	数据区	CRC区

本系统在CAN协议自身循环冗余校验(CRC)和邮箱地址(ID)基础上，引入模块地址、数据长度、数据区和CRC区。其中系统设计时会为每个CAN节点分配一个模块地址，数据区中包含了信息数据外，还包含了部分控制协调信息，CRC区将模块地址、数据长度、数据区进行CRC计算，对数据进行二次校验。基于该协议同心，可以提供通信的可靠性，降低某个模块接入、系统启动等过程的干扰。

如图12和图13所示，燃料电池分布式控制方法，步骤如下：

(a)分配N个模块，使每所述模块均包括一个所述燃料电池电堆和一各所述控制电路板，其中N大于等于2；

(b)将所述系统监控连接于每所述电路控制板，以独立监控每所述模块；

(c)监测每所述模块的电池电堆的信息状态，并进行分析计算；和

(d)所述系统监控根据分析计算结果对每所述控制模块进行调节控制。

其中在上述步骤中，所述系统监控根据计算出的所述电池电堆的工作温度，控制所述风扇的转速，控制所述电池电堆的实际温度在工作温度附近；所述控制电路板接收所述系统监控的开停机命令，按照时序控制所述进气阀的开与关，并定时打开所述尾气阀；所述控制电路板接收所述系统监控的性能改善命令，控制所述性能改善模块，在系统运行过程中改善所述电池电堆的性能，将每所述模块调节控制到最佳状态。

进一步包括步骤(e)藉由所述安全链对系统进行保护，当出现紧急情况，按下急停按钮时或燃料泄露时，所述检测链路将断开，导致所述执行链路断开，切断燃料的供给，同时，所述信息传递链路将第一时间传递所述安全链断开的信息给每所述模块和所述系统监控，所述控制电路板接收所述安全链断开的命令后，立即断开输出，关闭每所述进气阀和每所述尾气阀，执行停机过程。

本领域技术人员会明白附图中所示的和以上所描述的本发明实施例仅是对本发明的示例而不是限制。

由此可以看到本发明目的可被充分有效完成。用于解释本发明功能和结构原理的该实施例已被充分说明和描述，且本发明不受基于这些实施例原理基础上的改变的限制。因此，本发明包括涵盖在附属权利要求书要求范围和精神之内的所有修改。

Claims

1.一种燃料电池分布式控制系统，其特征在于，包括：

一组运行检测和控制单元，其中燃料电池系统的每个燃料电池均被配置该运行检测和控制单元；和

其中每个该运行检测和控制单元包括一个适用于检测燃料电池运行状态的检测装置、一个调控装置和一个分别与该检测装置和该调控装置可通电地相连接的控制器，其中该检测装置能够检测该燃料电池的至少一个运行状态参数，和将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该运行检测和控制单元的控制器，其中该控制器被设置以能够判断该运行状态信号是否为一个异常运行信号和在判断该运行状态信号为一个异常运行信号时，将该异常运行信号发送给该监控器，和根据该异常运行信号生成一个第一运行调控指令并将该第一运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第一运行调控指令调整该燃料电池的运行状态，

对该异常运行信号不作回应；或

2.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置以能够接收一个上行命令和根据该上行命令向该燃料电池单元的该控制器发送一个第二运行控制指令，其中该控制器被设置以能接收该第二运行控制指令和根据该第二运行控制指令生成一个第三运行调控指令，并将该第三运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第三运行调控指令调整燃料电池的运行以调整燃料电池的运行。

3.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，进一步包括一个安全控制单元，其中该安全控制单元包括一个安全控制模块和一个与该安全控制模块可通电地连接的燃料供应阀，其中该燃料供应阀能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块进一步分别直接与每个该运行检测和控制单元的检测装置、该控制器和该调控装置可通电地相连接，其中该检测装置能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块，其中该安全控制模块能够根据该运行状态信号判断：

生成一个停机指令并将该停止指令发送至每个该运行检测和控制单元的该控制器、该安全控制单元的该燃料供应阀和该监控器，或

不生成该停机指令。

4.根据权利要求2所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，进一步包括一个安全控制单元，其中该安全控制单元包括一个安全控制模块和一个与该安全控制模块可通电地连接的燃料供应阀，其中该燃料供应阀能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块进一步分别直接与每个该运行检测和控制单元的检测装置、该控制器和该调控装置可通电地相连接，其中该检测装置能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块，其中该安全控制模块能够根据该运行状态信号判断：

不生成该停机指令。

5.根据权利要求3所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个运行检测和控制单元发送一个停机指令。

6.根据权利要求4所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个运行检测和控制单元发送一个停机指令。

7.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

以能够为每个运行检测和控制单元分配一个开机时序，以使该燃料电池系统的每个运行检测和控制单元被依次启动运行；

以能够向每个运行检测和控制单元的控制器发送一个开机命令或一个关机命令；和/或

以能够向每个运行检测和控制单元的控制器发送一个性能改善命令；或其组合。

8.根据权利要求6所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

9.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个燃料电池单元进一步包括一个性能改善模块，其中该监控器的数据处理器被设置以能够为每个运行检测和控制单元的该性能改善模块分配一个运行性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个运行检测和控制单元能够依次进行运行性能改善，其中该性能改善模块被设置以能够自该控制器接收该性能改善命令和根据该性能改善命令改善该燃料电池的运行性能。

10.根据权利要求8所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个燃料电池单元进一步包括一个性能改善模块，其中该监控器的数据处理器被设置以能够为每个运行检测和控制单元的该性能改善模块分配一个运行性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个运行检测和控制单元能够依次进行运行性能改善，其中该性能改善模块被设置以能够自该控制器接收该性能改善命令和根据该性能改善命令改善该燃料电池的运行性能。

11.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的检测装置包括一个用于检测和控制单元运行温度的温度传感器、一个用于检测运行检测和控制单元电压的电压传感器、一个用于检测向该运行检测和控制单元供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测运行检测和控制单元电流的电流传感器或其组合。

12.根据权利要求10所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的检测装置包括一个用于检测运行检测和控制单元运行温度的温度传感器、一个用于检测运行检测和控制单元电压的电压传感器、一个用于检测向该运行检测和控制单元供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测运行检测和控制单元电流的电流传感器或其组合。

13.根据权利要求1所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

14.根据权利要求12所述的燃料电池分布式控制系统，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

15.一种燃料电池分布式控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

对该异常运行信号不作回应；或

16.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

(B)为该燃料电池系统配置一个安全控制单元，

其中该安全控制单元包括一个安全控制模块和一个与该安全控制模块可通电地连接的燃料供应阀，其中该燃料供应阀能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块进一步分别直接与每个该运行检测和控制单元的检测装置、该控制器和该调控装置可通电地相连接，其中该检测装置能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块，其中该安全控制模块能够根据该运行状态信号判断

不生成该停机指令。

17.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置以能够接收一个上行命令和根据该上行命令向该燃料电池单元的该控制器发送一个第二运行控制指令，其中该控制器被设置以能接收该第二运行控制指令和根据该第二运行控制指令生成一个第三运行调控指令，并将该第三运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第三运行调控指令调整燃料电池的运行以调整燃料电池的运行。

18.根据权利要求16所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置以能够接收一个上行命令和根据该上行命令向该燃料电池单元的该控制器发送一个第二运行控制指令，其中该控制器被设置以能接收该第二运行控制指令和根据该第二运行控制指令生成一个第三运行调控指令，并将该第三运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第三运行调控指令调整燃料电池的运行以调整燃料电池的运行。

19.根据权利要求16所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个运行检测和控制单元发送一个停机指令。

20.根据权利要求18所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个运行检测和控制单元发送一个停机指令。

21.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

22.根据权利要求20所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

23.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的检测装置包括一个用于检测运行检测和控制单元运行温度的温度传感器、一个用于检测运行检测和控制单元电压的电压传感器、一个用于检测向该运行检测和控制单元供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测运行检测和控制单元电流的电流传感器或其组合。

24.根据权利要求22所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的检测装置包括一个用于检测运行检测和控制单元运行温度的温度传感器、一个用于检测运行检测和控制单元电压的电压传感器、一个用于检测向该运行检测和控制单元供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测运行检测和控制单元电流的电流传感器或其组合。

25.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

26.根据权利要求24所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，每个该运行检测和控制单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

27.根据权利要求15所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

(C)为该燃料电池系统的每个燃料电池单元配置一个性能改善模块，

其中该监控器的数据处理器被设置以能够为每个性能改善模块分配一个运行性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个性能改善模块依次调整各个燃料电池的运行。

28.根据权利要求26所述的燃料电池分布式控制方法，其特征在于，进一步包括以下步骤：

29.一种燃料电池系统，其特征在于，包括：

一组燃料电池单元；和

对该异常运行信号不作回应；或

30.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置以能够接收一个上行命令和根据该上行命令向该燃料电池单元的该控制器发送一个第二运行控制指令，其中该控制器被设置以能接收该第二运行控制指令和根据该第二运行控制指令生成一个第三运行调控指令，并将该第三运行调控指令发送至该调控装置，其中该调控装置被设置以能够根据该第三运行调控指令调整燃料电池的运行以调整燃料电池的运行。

31.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，进一步包括一个安全控制单元，其中该安全控制单元包括一个安全控制模块和一个与该安全控制模块可通电地连接的燃料供应阀，其中该燃料供应阀能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块进一步分别直接与每个该燃料电池单元的检测装置、该控制器和该调控装置可通电地相连接，其中该检测装置能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块，其中该安全控制模块能够根据该运行状态信号判断

生成一个停机指令并将该停止指令发送至每个该燃料电池单元的该控制器、该安全控制单元的该燃料供应阀和该监控器，或

不生成该停机指令。

32.根据权利要求30所述的燃料电池系统，其特征在于，进一步包括一个安全控制单元，其中该安全控制单元包括一个安全控制模块和一个与该安全控制模块可通电地连接的燃料供应阀，其中该燃料供应阀能够控制该燃料电池系统的燃料供应，其中该安全控制模块进一步分别直接与每个该燃料电池单元的检测装置、该控制器和该调控装置可通电地相连接，其中该检测装置能够将该检测到的运行状态参数信息转化成一个运行状态信号并将该运行状态信号发送给该安全控制模块，其中该安全控制模块能够根据该运行状态信号判断

不生成该停机指令。

33.根据权利要求31所述的燃料电池系统，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个燃料电池单元发送一个停机指令。

34.根据权利要求32所述的燃料电池系统，其特征在于，该监控器被设置以在该监控器的该数据处理器接收到来自该安全控制单元的该停机指令时，该监控器的该数据处理器将向每个燃料电池单元发送一个停机指令。

35.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

以能够为每个燃料电池单元分配一个开机时序，以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元被依次启动运行；

以能够向每个燃料电池单元的控制器发送一个开机命令或一个关机命令；和/或

以能够向每个燃料电池单元的控制器发送一个性能改善命令；或其组合。

36.根据权利要求34所述的燃料电池系统，其特征在于，该监控器的该数据处理器被设置

37.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，每个该燃料电池单元的检测装置包括一个用于检测燃料电池运行温度的温度传感器、一个用于检测燃料电池单元电压的电压传感器、一个用于检测向该燃料电池供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测燃料电池单元电流的电流传感器或其组合。

38.根据权利要求36所述的燃料电池系统，其特征在于，每个该燃料电池单元的检测装置包括一个用于检测燃料电池运行温度的温度传感器、一个用于检测燃料电池单元电压的电压传感器、一个用于检测向该燃料电池供应的燃料的压力的压力传感器和/或一个用于检测燃料电池单元电流的电流传感器或其组合。

39.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，每个该燃料电池单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

40.根据权利要求38所述的燃料电池系统，其特征在于，每个该燃料电池单元的调控装置包括一个用于为燃料电池降温的温度控制器、一个控制向燃料电池供应燃料速度的供应控制装置和/或一个用于控制反应产物排出速度的排出控制装置或其组合。

41.根据权利要求29所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统的每个燃料电池单元进一步包括一个性能改善模块，其中该监控器的数据处理器被设置以能够为每个燃料电池单元的该性能改善模块分配一个运行性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元被依次进行运行性能改善。

42.根据权利要求40所述的燃料电池系统，其特征在于，所述燃料电池系统的每个燃料电池单元进一步包括一个性能改善模块，其中该监控器的数据处理器被设置以能够为每个燃料电池单元的该性能改善模块分配一个运行性能改善时序，以使该燃料电池系统的每个燃料电池单元被依次进行运行性能改善。