CN110676491B - 一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统，涉及电池测试技术领域。本发明包括大功率燃料电池电堆检测方法，通过对监测数据的对比，进而控制对应的装置对管道内的流体进行调整，而电堆检测系统包括监测单元、编辑单元、虚拟管路单元以及事件模块，编辑单元和事件模块以积木块状图案显示于显示单元上，虚拟管路单元以模拟管路图样呈现于显示单元上，通过编辑单元对检测系统的功能进行编排。本发明中使用者可通过删减增添图形块的方式对检测调控程序进行积木式的可视化编排，极大的降低变更检测调控程序的难度以及增加电堆检测的灵活性。

Description

一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统

技术领域

本发明属于电池测试技术领域，特别是涉及一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统。

背景技术

燃料电池是一种不经过燃烧过程直接以电化学反应方式将燃料（如氢气、天然气等）和氧化剂中的化学能直接转化为电能的高效发电装置，是继水力发电、火力发电、化学发电之后第四种发电方式。燃料电池可以持续发电，且生成物主要是水，基本上不排放有害气体，因此更加清洁环保。与目前在发电厂和乘用车广泛使用的以燃烧为基础的技术相比，燃料电池拥有很多优势。由于其没有传统热机卡诺循环的限制，具有远高于内燃机30%-35%的能源转换效率，燃料电池最高能效转化率超过60%，且具备污染低、无机械震动、噪音低、能适应不同功率要求、可连续性发电、可靠性高等优势性能。

正是由于燃料电池相比于锂电池的优势，同时燃料电池又是一个新兴产业，技术不是很成熟，需要更多的测试来保障燃料电池的开发，所以本发明提供了一个燃料电池测试系统，以便燃料电池的后续测试。

发明内容

本发明的目的在于提供一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统，使用该检测方法能够对燃料电池电堆管路中的信息进行有效的监测，并根据监测的信息作出判断调整，进而维护电堆的正常运行，其所要监测的信息变更时，可增加或删减事件模块，并对事件模块进行预设对比数据的大小进行调节，降低变更检测调控程序的难度以及增加电堆监测的灵活性。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法，包括监测电堆管路系统运行数据，通过事件模块对监测的数据进行处理，根据获取电堆管路系统中信息数据识别其信息种类后将该信息数据添加至与所述信息种类所对应的事件模块进行对比处理，通过该事件模块发送预设指令至控制器调节电堆管路系统中流体，其中该事件模块中用于做对比预设信息的值大小是可调的；添加一事件模块处理一种类信息数据，用于处理不同种类信息数据的事件模块并列或交替运行，并以可拖动的块状图形在交互界面上显示，其中事件模块为可编辑的；持续采集管路系统中各监控器件所测信息数据，识别该信息数据并将该数据与预设信息进行对比；若所采集信息数据与预设信息相符合，管路系统正常运行，否则事件模块继续发送指令至控制器调节管路系统中流体；其中，所测信息数据的识别包括被测流体种类的识别、被测流体压强信息、温度信息或流量信息的识别。

优选地，事件模块包括语句控制块、目标块和比较块，语句控制块、目标块和比较块以可拖动的拼接的块状图形在交互界面上显示；语句控制块包括循环控制语句、条件控制语句、触发控制语句，根据语句控制块类型添加目标块、比较块个数，其中比较块用于将检测的信息数据和预设信息进行比较，目标块根据设定目的发送指令至下位机，下位机根据接收指令控制该事件模块对应的装置处理电堆管路系统中流体，拖动目标块和/或比较块插入语句控制块中对应添加位置，形成对应该目标块目的的事件模块。

优选地，若所采集信息数据超过预设信息的最大值，输出异常信息并发出警示。

优选地，管路系统正常运行时，持续对管理系统中检测器件进行数据采集。

优选地，数据采集时，每5s至少采集一次数据。

一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统：

包括监测单元、编辑单元、虚拟管路单元以及事件模块，编辑单元和事件模块以积木块状图案显示于显示单元上，虚拟管路单元以模拟管路图样呈现于显示单元上；所述编辑单元包括开关模块、导入模块、保存模块、输入模块和删除模块，编辑单元则用于编辑事件模块中的语句控制块的添加、删除，编辑目标块中事件选择以及数据编辑。

优选地，所述监测单元包括流量控制传感器、温度传感器和压力传感器。

优选地，所述虚拟管路单元包括检测管路段和待检测管路段，所述检测管路段与处于开启状态的事件模块一一对应。

优选地，所述检测管路段高亮显示，检测管路段内有流体流通时着色高亮显示。

本发明具有以下有益效果：

直观：比起文本的编辑模式，图形更加的直观醒目，舍弃了累赘复杂的文字描述，用图形代替。

简单：比起文本的编辑模式，图形块的编辑更加的简单，不需要掌握太多的软件知识就能使用，而不像文本则需要了解一定的编程知识才能够进行编程。

灵活：比起传统的流程，自定义编辑流程更加的灵活，传统的燃料电池电堆检测监测流程只能按照单一的设定程序逐步进行，而自定义流程编辑可以由用户自行使用语句控制块，提供更多的控制语句，供用户自行选择设定。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法流程图；

图2为本发明的一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统框图。

图3为本发明的一种运用于大功率燃料电池电堆管路系统图。

图4为本发明的大功率燃料电池电堆检测系统部分流程图。

图5为本发明的大功率燃料电池电堆检测系统部分流程图。

图6为本发明的大功率燃料电池电堆检测系统编辑界面图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-氮气罐，2-氢气罐，3-二氧化碳罐，4-水罐组，5-四通阀，6-第一进气管道，7-第一加热管道，8-第一增湿罐，9-第一混合罐，10-电堆本体，11-第二混合罐，12-换热器，13-油罐，14-第二加热管道，15-第二增湿罐，16-电池系统，17-液态燃料罐组。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

具体的如图3所示，大功率燃料电池的电堆管路系统，包括氮气罐1、氢气罐2、二氧化碳罐3、水罐组4、第一增湿罐8、第一混合罐9、电堆本体10、第二混合罐11、第二增湿罐15、电池系统16、液态燃料罐组17、电堆本体10、水罐组4、液态燃料罐组17，电堆本体10的两进气口分别联通有第一混合罐9和第二混合罐11，第一混合罐9通过第一加热管道7和第一增湿罐8，第一加热管道7上设有第一三通阀，三通阀的一进气端口分别联通氮气罐1、氢气罐2、二氧化碳罐3，第一加热管道7联通第一混合罐9和电堆本体10。

其中氮气罐1、氢气罐2、二氧化碳罐3并联在第一加热管道7的进气端口，分别在二氧化碳3的管道上安装三通阀进而通过三通阀联通相对应的管道进行输气，输送氮气用于管道系统内的气体吹扫。

氮气罐1的端口联通有第一进气管道6，第一进气管道6上安装有第二三通阀，三通阀的一出气端联通第二加热管道14，第二加热管道14依次联通电堆本体10、第二混合罐11和第二增湿罐15。

第一加热管道7和第二加热管道14则通过电堆本体10溢出热量进行加热或者采用电加热的方式进行加热。

另外的，氮气罐1、氢气罐2和二氧化碳罐3自出气端至第一三通阀之间所连接管道上均安装有电磁阀、流量控制器和单向阀。

通过电磁阀控制管道的通断，流量控制器对气体的进气量进行控制，而单向阀则用于防止与罐体内不相同的气体进行侵染。

第一进气管道6上第二三通阀两侧管段均安装有电磁阀、流量控制器和单向阀，其中第一进气管道6则用于向管路系统内补充空气，由第二三通阀至第二加热管道14的管路段无电磁阀、流量控制器和单向阀。

水罐组4的出液端联通有水管，水管的出水口处联通四通阀5，四通阀5的两出液端分别联通第一增湿罐8和第二增湿罐15，一出液端和液态燃料罐组17的出液端联通有电池系统16，流入加热管道的介质，加热后在混合罐内高温混合。

水罐组4包括第一水罐和第二水罐，第一水罐和第二水罐联通，在工作中主要由第一水罐向电堆本体10或电池系统16内加湿，第二水罐则用来对第一水罐进行补充，四通阀5上三个出液端口所联通管道上均安装有流量控制器、过滤器、泵和电磁阀，其中流量控制器和电磁阀的作用分别控制水输送量以及输送水管路的贯通，而泵则为水输送提供动力。

包括油罐13，油罐13出油端联通循环油管的进油口，循环油管的出油口联通油罐13的进油口，循环油管依次联通电堆本体10、第一增湿罐8、第二增湿罐15、换热器12，其中换热器12则用于对循环油管内流通的油进行降温，保证油罐内的油温，之后在油流经电堆本体10时对其进行增温、流经第一增湿罐8、第二增湿罐15对其进行增温，保证电堆本体10的正常的温度状态和测试的效果。电池系统是醇类燃料发动机动力系统，通过通入醇类燃料和去离子水后，观察醇类燃料发动机的运行状况。

液态燃料罐组17包括第一液态燃料罐和第二液态燃料罐，第一液态燃料罐和第二液态燃料罐联通；液态燃料罐组17的出液端所联通管路上安装有压力表、单向阀、泵和流量控制传感器。

电堆本体10、电池系统16上进/出气端口处联通管路上均安装有压力变送器。

具体的氮气、氢气和二氧化碳气体流通管路相同，并且三种气体单独输送不混合，经过第一混合罐进入电堆本体10，水罐4中的水则通过泵带动经过四通阀5的三个出水管分别进入第一增湿罐8、第二增湿罐15和电池系统16，之后第一增湿罐8中湿气经第一混合罐9后进入电堆本体10，第二增湿罐15经过第二混合罐11后进入电堆本体10，油罐13的出液端首先经过电堆本体10，再经一三通阀分别输送至第一增湿罐8和第二增湿罐15，吸收电堆本体10的热量为增湿罐加温，其第一增湿罐8和第二增湿罐15之间设有一油回路管道，最终通过第二增湿罐15穿出经换热器12回到油罐13中，其中油分别和水、气不混合，仅仅对增湿罐或电堆本体10进行增或者降温。

具体的如图1所示，一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法：

监测电堆管路系统运行数据，通过事件模块对监测的数据进行处理；

首先需确定针对电堆管路系统中所需要采集的数据进而在检测调控系统适配相应的事件模块，该检测调控系统安装在上位机中，通过上位机向下位机发送命令，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。

其中，添加一事件模块处理一种类信息数据，用于处理不同数据种类信息的事件模块并列或交替运行，即事件模块添加后可对该事件模块所对应的信息进行检测，事件模块是可增加或删减的，并以可拖动的块状图形在交互界面上显示，其中事件模块为可编辑的，即对组成事件模块的语句控制块、目标块和比较块添加、删除、改变排列组合样式以及对语句控制块、目标块上的数值进行编辑，其中语句控制块、目标块和比较块以可拖动的拼接的块状图形在交互界面上显示。

拖动目标块和/或比较块插入语句控制块中对应添加位置形成对应该目标块目的事件模块。

相应的也可变更语句控制块中目标块和/或比较块中输入的数据，形成新的对应该目标块目的事件模块。

根据获取电堆管路系统中信息数据识别其信息种类后将该信息数据添加至与所述信息种类所对应的事件模块进行对比处理，通过该事件模块发送预设指令至控制器调节电堆管路系统中流体，其中该事件模块中用于做对比预设信息的值大小是可调的。

持续采集管路系统中各监控器件所测信息数据，识别该信息数据并将该数据与预设信息进行对比。

若所采集信息数据与预设信息相符合，管路系统正常运行，否则事件模块继续发送指令至控制器调节管路系统中流体，数据采集时，每5s至少采集一次数据，优选的每0.5s采集一次。

其中，所测数据信息的识别包括被测流体种类的识别、被测流体压强信息、温度信息或流量信息的识别，即流体的调控包括温度、流量和压力的调控。

在对电堆进行检测时，设定相应的事件模块组成一个检测调控系统用于采集电堆管路系统中的数据，将采集的数据和预设数据进行比对，并根据对比结果进行调整。

若所采集信息数据超过预设信息的最大值，输出异常信息并发出警示。

异常信息输出方式包括在上位机上显示该异常数据，并发出警告声音。

具体的，事件模块包括语句控制块、目标块和比较块。

语句控制块包括循环控制语句、条件控制语句、触发控制语句，循环控制语句、条件控制语句、触发控制语句相互独立，根据语句控制块类型添加目标块、比较块个数，其中比较块用于将检测的信息数据和预设信息进行比较，目标块根据设定目的发送指令至下位机，下位机根据接收指令控制该事件模块对应的装置处理电堆管路系统中流体。

即对应大功率燃料电池的电堆管路系统中：目标块的数值设置为可编辑的，例如可在目标块编辑设置流量值、温度值、泵的转速、流量的运行模式以及设置泵和电磁阀之间是否有联动关系等，进而能够通过数值的设置直接对下位机所控制的装置进行控制；比较块可以对从下位机获得到的压力值、流量值、温度值、泵的转速，进行比较判断；语句控制块则增加了流程编辑的多样性，其中语句控制块中的循环控制语句根据目标块的设定对管路系统进循环监测，在循环监测中监测到符合目标块设定时，则下位机执行相应命令，而条件控制语句的条件控制中，在管路系统中持续监测，若其中出现目标块的设定值则下位机执行相应命令，触发控制语句中触发控制，管路系统中出现符合该目标块设定，响应该触发控制。

其中在上位机检测的过程中，数据采集持续进行，常见的用于大功率燃料电池电堆的流体为氢气、二氧化碳、去离子水、空气、液体甲烷。

具体的，以如图4中一个事件为例，可添加相应的目标块设置所需达到目的数值，开始流程后设置燃料罐的储液系统为开启状态，氢气流量为21.0L/min，电池系统水泵转速为66.0r/min，则监测电堆中运行数据，此时如果氢气流量值大于100.0L/min并且阴极堆前2温度等于155.0℃则对应设置电池系统水泵联动模式为不联动，燃料罐储液系统为关闭状态，电池系统的水泵转速为1000.0r/min，结束流程。

如图5中一个事件为例：整个过程中则设定氢气流量大于34.0L/min并且阴极堆前2温度等于66.0℃时可设置导热油罐要达到的温度值为55.0℃。

如图6所示的编辑界面图，可点击流程编辑模块，并选中获取器件从而在获取器件中得到相应的无具体数值的温度值块、流量值块、压力值块等，可通过依次打开的控制语句块、开始结束块，选中所需对应块添加至空白处进行编辑。

具体的如图2所示，一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统，包括监测单元、编辑单元、虚拟管路单元以及事件模块，编辑单元和事件模块以积木块状图案显示于显示单元上，虚拟管路单元以模拟管路图样呈现于显示单元上，编辑单元包括开关模块、导入模块、保存模块、输入模块和删除模块，编辑单元则用于编辑事件模块中的语句控制块的添加、删除；编辑目标块执行电器件的选择以及数据编辑，执行电器件为管路中的泵、阀和加热器。

显示单元为一显示屏，事件模块以积木块的显示图形呈现在显示屏上，用户可以在这里对图形块进行编辑，类型与搭积木的形式一致，可以自由对图形块进行拖拽，任意摆放，这种形式的编程对于用户来说更加的简洁，不需要对于专业的编程知识有过多的了解，就能进行编程。游戏式的编程模式与死板的纯文本编程相比更加的灵活，也可以加深用户对流程的印象。

监测单元包括流量控制传感器、温度传感器和压力传感器。

在通过上位机在操作界面上观察时，检测管路段高亮显示，检测管路段内有流体流通时附着颜色并高亮显示。

虚拟管路单元包括检测管路段和待检测管路段，检测管路段与处于开启状态的事件模块一一对应。

管路系统正常运行时，持续对管理系统中检测器件进行数据采集，其中检测器对应管路系统中所安装的流量控制传感器、温度传感器和压力传感器，具体的流量控制传感器为质量流量控制仪，温度传感器为热电偶温度传感器。

值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。

另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质，如ROM/RAM、磁盘或光盘等。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法，其特征在于，包括：

监测电堆管路系统运行数据，通过事件模块对监测的数据进行处理；

根据获取电堆管路系统中信息数据识别其信息种类后将该信息数据添加至与所述信息种类所对应的事件模块进行对比处理，通过该事件模块发送预设指令至控制器调节电堆管路系统中流体，其中该事件模块中用于做对比预设信息的值大小是可调的；

添加一事件模块处理一种类信息数据，用于处理不同种类信息数据的事件模块并列或交替运行，并以可拖动的块状图形在交互界面上显示，其中事件模块为可编辑的；

事件模块包括语句控制块、目标块和比较块，语句控制块、目标块和比较块以可拖动的拼接的块状图形在交互界面上显示；

语句控制块包括循环控制语句、条件控制语句、触发控制语句，根据语句控制块类型添加目标块、比较块个数，其中比较块用于将检测的信息数据和预设信息进行比较，目标块根据设定目的发送指令至下位机，下位机根据接收指令控制该事件模块对应的装置处理电堆管路系统中流体；

拖动目标块和/或比较块插入语句控制块中对应添加位置，形成对应该目标块目的的事件模块；

持续采集管路系统中各监控器件所测信息数据，识别该信息数据并将该数据与预设信息进行对比；

若所采集信息数据与预设信息相符合，管路系统正常运行，否则事件模块继续发送指令至控制器调节管路系统中流体；

其中，所测信息数据的识别包括被测流体种类的识别、被测流体压强信息、温度信息或流量信息的识别。

2.根据权利要求1所述的一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法，其特征在于，若所采集信息数据超过预设信息的最大值，输出异常信息并发出警示。

3.根据权利要求2所述的一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法，其特征在于，所述管路系统正常运行时，持续对管理系统中检测器件进行数据采集。

4.根据权利要求3所述的一种运用于大功率燃料电池电堆检测方法及其系统，其特征在于，数据采集时，每5s至少采集一次数据。

5.一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统，其特征在于，包括监测单元、编辑单元、虚拟管路单元、事件模块以及显示单元，编辑单元和事件模块以积木块状图案显示于显示单元上，虚拟管路单元以模拟管路图样呈现于显示单元上，所述监测单元包括流量控制传感器、温度传感器和压力传感器；

所述事件模块包括语句控制块、目标块和比较块，语句控制块包括循环控制语句、条件控制语句、触发控制语句，根据语句控制块类型添加目标块、比较块个数，目标块根据设定目的发送指令至下位机，下位机根据接收指令控制该事件模块对应的装置处理电堆管路系统中流体，比较块用于将检测的信息数据和预设信息进行比较；

所述编辑单元包括用于编辑事件模块的开关模块、导入模块、保存模块、输入模块和删除模块，编辑单元则用于编辑事件模块中的语句控制块的添加、删除、用于编辑目标块中事件选择以及数据编辑。

6.根据权利要求5所述的一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统，其特征在于，虚拟管路单元包括检测管路段和待检测管路段，所述检测管路段与处于开启状态的事件模块一一对应。

7.根据权利要求6所述的一种运用于大功率燃料电池电堆检测系统，其特征在于，所述检测管路段高亮显示，检测管路段内有流体流通时着色高亮显示。

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