CN110213950B - 一种水冷电堆散热风扇控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水冷电堆散热风扇控制系统，包括主控制器、子控制器、温度变送器、报警器及散热装置，子控制器分别与温度变送器和散热装置电性连接，并与主控制器通讯连接，主控制器与报警器连接；子控制器采集温度变送器感测的散热装置出口温度信息、接收主控制器的报文，并根据报文判断主控制器及主控制器与子控制器之间的通讯是否正常工作，若正常工作则根据报文中的指令控制散热风扇的运行，并返回给主控制器一帧报文，否则代替主控制器控制散热风扇的运行；主控制器未接收到子控制器的返回报文或者根据返回报文判断子控制器不正常工作时，启动报警器。能够解决风扇控制系统因控制器出现异常或通讯故障而导致风扇控制不稳定的问题。
Description
技术领域
本发明属于水冷电堆风扇控制系统技术领域，具体涉及一种水冷电堆散热风扇控制系统。
背景技术
水冷电堆在发电过程中会产生大量的热，而热量通过散热风扇系统带走，目前的散热系统常因本身出现异常或通讯故障而导致风扇控制不稳定或不工作，从而无法发挥散热作用，控制效果不理想；而燃料电池的冷却不均将会造成风扇设备的严重损坏，进而造成燃料电池系统的停机，使得风扇和电堆的使用寿命和效率都受到很大影响。
发明内容
本发明提供一种水冷电堆散热风扇控制系统，能够解决风扇控制系统因控制器出现异常或通讯故障而导致风扇控制不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种水冷电堆散热风扇控制系统，包括主控制器、子控制器、第一温度变送器、报警器及散热装置，所述子控制器分别与第一温度变送器和散热装置电性连接，并与主控制器通讯连接，所述主控制器与报警器电性连接；
所述第一温度变送器安装在散热装置出口上，用以实时感测出口温度，并将温度信号传输给子控制器；
所述子控制器接收主控制器发送的报文，并根据该报文判断主控制器、主控制器与子控制器之间的通讯是否正常工作，若判断为正常工作，则根据该报文中的指令控制散热装置的运行，并返回给主控制器一帧报文，否则，子控制器根据第一温度变送器根据采集的温度信息代替主控制器控制散热装置的运行；
所述主控制器在未接收到子控制器的返回报文，或者根据返回报文判断子控制器不正常工作时，启动报警器。
作为上述方案的优选，所述散热装置包括散热器和散热风扇，所述散热风扇设于散热器的上方，且与散热器固定连接，多个所述散热风扇并联连接后与子控制器电性连接，散热器上设有进水部和出水部。
作为上述方案的优选，还包括第二温度变送器，所述第二温度变送器设于水冷电堆出口上，并与主控制器连接，所述主控制器根据第二温度变送器传输来的温度信息进行PID调节，生成PID调节后的指令，并将该指令及主控制器的状态信息周期性地通过心跳报文发送给子控制器。
作为上述方案的优选，所述子控制器根据心跳报文中的心跳字节停止变化判断主控制器与子控制器之间的通讯故障，根据第一温度变送器的温度信号与主控制器的指令报文信号对比不一致判断主控制器不正常工作。
作为上述方案的优选，所述子控制器中写有两个PID控制程序，分别为基于主控制器控制散热风扇的A级PID控制程序和第一基于温度变送器控制散热风扇的B级PID控制程序，当子控制器判断主控制器及通讯均正常工作时，调用A级PID控制程序，否则，调用B级PID控制程序。
作为上述方案的优选，所述子控制器基于CAN2.0协议与主控制器通讯连接。
由于具有上述结构，本发明的有益效果在于：
该水冷电堆散热风扇控制系统包括主控制器、子控制器，正常情况下，由主控制器通过子控制器控制所有风扇的运行；当主控制器故障或主控制与子控制器之间的通讯故障时，子控制器基于其采集到的温度变送器的温度信号，代替主控制器控制风扇的运行，将风扇出口温度稳定在设定值允许范围内，保证风扇始终保持一定的速度运行，以防止温度过高损坏电堆，进而增加了系统的可靠性，同时延长了风扇的使用寿命；当主控制器无法通讯到子控制器或判断出子控制器不工作时，主控制器将会给出报警响应，并做出相应的措施，比如停止整个电堆系统的运行，以保证系统的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明水冷电堆散热风扇控制系统的结构示意图；
图2为本发明散热装置的结构示意图；
图3为本发明水冷电堆散热风扇控制系统的工作流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图3，本实施例提供一种水冷电堆散热风扇控制系统，包括主控制器1、子控制器2、第一温度变送器3、第二温度变送器4、散热装置5及报警器6，所述子控制器2分别与第一温度变送器3和散热装置5电性连接，并基于CAN2.0协议与主控制器1通讯连接，所述主控制器1与报警器6电性连接；
所述第一温度变送器3安装在散热装置5出口上，用以实时感测出口温度，并将温度信息传输给子控制器2；
所述散热装置5包括散热器51和散热风扇52，所述散热风扇52设于散热器51的上方，且与散热器51固定连接，多个所述散热风扇52并联连接后与子控制器2电性连接，散热器51内部设有散热管，散热器51上设有进水部511和出水部512。冷却液经进水部511进入散热器51，经散热器内的散热管后从出水部512流出，从而达到散热调温的效果。
所述第二温度变送器4设于水冷电堆出口上，并与主控制器1连接，主控制器1中写有控制整个水冷电堆系统正常运行的一套完整的控制程序，主控制器1内控制程序中的一个子程序根据第二温度变送器4传输来的温度信息进行PID调节，生成PID调节后的指令，并将该指令及主控制器的状态信息周期性地通过心跳报文发送给子控制器2；
所述子控制器2中写有两个PID控制程序，分别为基于主控制器1控制散热风扇52的A级PID控制程序和基于第一温度变送器3控制散热风扇52的B级PID控制程序。
子控制器2接收主控制器1发送的心跳报文，并根据该心跳报文判断主控制器1、主控制器1与子控制器2之间的通讯是否正常工作，此心跳报文中有一个心跳字节从0到255变化代表通讯正常，该心跳字节不变化则代表通讯故障；子控制器2分析心跳报文的其它字节，将指令报文信号与采集到的第一温度变送器3的温度信号进行对比，判断两者是否一致，进而判断主控制器1是否正常工作，若一致则主控制器1工作正常，不一致则主控制器1工作不正常。
若子控制器2判断出主控制器1正常工作且通讯正常，则调用A级PID控制程序，根据接收到的心跳报文中的指令控制散热风扇52的运行，并返回给主控制器1一帧报文(报文包括子控制器的状态字节和心跳字节)，将散热装置5出口温度稳定在设定值允许范围内，保证散热风扇52始终保持一定的速度运行，避免因为出口温度达到设定值后停下来，影响水冷燃料电池的性能，减少风扇的使用寿命；当子控制器2基于第一温度变送器3的温度信号与主控制器1的指令报文信号判断出主控制器1不正常工作，或者基于主控制器1的心跳字节停止变化判断出通讯故障时，子控制器2调用B级PID控制程序，根据采集的温度信息代替主控制器1控制散热风扇的运行，将散热装置5出口温度稳定在设定值允许范围内，防止温度过高损坏电堆，进而增加系统的可靠性。
所述主控制器1在未接收到子控制器2的返回报文，或者根据返回报文判断子控制器2不正常工作时，启动报警器6，给出报警响应，并做出相应的措施，比如停止整个电堆系统的运行，以保证系统的安全性。
本实施例中，温度变送器的采用型号为XNYDL201310-31的NTC温度变送器。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种水冷电堆散热风扇控制系统，其特征在于：包括主控制器、子控制器、第一温度变送器、报警器及散热装置，所述子控制器分别与第一温度变送器和散热装置电性连接，并与主控制器通讯连接，所述主控制器与报警器电性连接；
所述第一温度变送器安装在散热装置出口上，用以实时感测出口温度，并将温度信号传输给子控制器；
所述子控制器接收主控制器发送的报文，并根据该报文判断主控制器、主控制器与子控制器之间的通讯是否正常工作，若判断为正常工作，则根据该报文中的指令控制散热装置的运行，并返回给主控制器一帧报文，否则，子控制器根据第一温度变送器根据采集的温度信息代替主控制器控制散热装置的运行；
所述主控制器在未接收到子控制器的返回报文，或者根据返回报文判断子控制器不正常工作时，启动报警器；
还包括第二温度变送器，所述第二温度变送器设于水冷电堆出口上，并与主控制器连接，所述主控制器根据第二温度变送器传输来的温度信息进行PID调节，生成PID调节后的指令，并将该指令及主控制器的状态信息周期性地通过心跳报文发送给子控制器。
2.根据权利要求1所述的水冷电堆散热风扇控制系统，其特征在于：所述散热装置包括散热器和散热风扇，所述散热风扇设于散热器的上方，且与散热器固定连接，多个所述散热风扇并联连接后与子控制器电性连接，散热器上设有进水部和出水部。
3.根据权利要求1所述的水冷电堆散热风扇控制系统，其特征在于：所述子控制器根据心跳报文中的心跳字节停止变化判断主控制器与子控制器之间的通讯故障，根据第一温度变送器的温度信号与主控制器的指令报文信号对比不一致判断主控制器不正常工作。
4.根据权利要求3所述的水冷电堆散热风扇控制系统，其特征在于：所述子控制器中写有两个PID控制程序，分别为基于主控制器控制散热风扇的A级PID控制程序和基于第一温度变送器控制散热风扇的B级PID控制程序，当子控制器判断主控制器及通讯均正常工作时，调用A级PID控制程序，否则，调用B级PID控制程序。
5.根据权利要求1所述的水冷电堆散热风扇控制系统，其特征在于：所述子控制器基于CAN2.0协议与主控制器通讯连接。
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