CN113156315A - 一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统及控制方法，该试验台系统包括氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块、氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块和安全检测及数据存储模块，所述氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块包括指令控制器系统、氢燃料电池系统、12V/24V低压电源系统、供、储能系统、整流、逆变器和电网，所述指令控制器系统的输出端连接有氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统的输入端连接有12V/24V低压电源系统。该试验台系统，具有节能，控制简单，操作方便，适用性广等优点，同时兼容12V和24V的氢燃料电池系统，基本覆盖了市场上所有的氢燃料电池系统的电压平台。
Description
技术领域
本发明涉及氢燃料电池技术领域，具体为一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统及控制方法。
背景技术
随着氢燃料新能源汽车的普及和推广，氢燃料电池系统越来越多的被装配到氢能源汽车上，但是关于氢燃料电池系统的耐久性试验的实验台及控制方法还不完善，本发明基于目前氢燃料电池系统或在未来得以大方面应用，为此，我们提出一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统及控制方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统及控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，包括氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块、氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块和安全检测及数据存储模块，所述氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块包括指令控制器系统、氢燃料电池系统、12V/24V低压电源系统、供、储能系统、整流、逆变器和电网，所述指令控制器系统的输出端连接有氢燃料电池系统，所述氢燃料电池系统的输入端连接有12V/24V低压电源系统，所述氢燃料电池系统的输出端连接有供、储能系统，所述供、储能系统的输出端连接有整流、逆变器，所述整流、逆变器的输出端连接有电网；
所述氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块包括启动开关，关闭开关，电脑配置系统，定时触发系统和指令控制器配置系统，所述指令控制器系统的输出端并联有启动开关和关闭开关，所述指令控制器系统的输入端连接有定时触发系统和指令控制器配置系统，且定时触发系统的输入端连接有电脑配置系统；
所述安全检测及数据存储模块包括数据存储备份装置、安全检测装置和声光报警器，所述氢燃料电池系统的输出端连接有数据存储备份装置，所述指令控制器系统的输出端连接有声光报警器，且指令控制器系统的输入端连接有安全检测装置。
优选的，所述12V/24V低压电源系统为氢燃料电池系统提供电压电源供应。
优选的，所述整流、逆变器将供、储能系统中的直流电流逆变成与电网电流频率和幅值一样的电能将电能输送给电网。
优选的，所述电脑配置系统用于配置自动化关闭与开启命令配置。
优选的，所述数据存储备份装置将整个氢燃料电池系统耐久性试验台系统运行中的数据进行采集并存储起来。
一种基于上述氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法：包括人工控制方法、自动控制方法以及报警方法，其中人工控制方法和自动控制方法，分别单独控制该试验台系统对氢燃料电池系统进行测试，该报警方法用于在该试验台系统通过人工控制方法和自动控制方法进行控制的过程中，监控该试验台系统的状态，保证该试验台系统测试过程中的安全。
优选的，所述人工控制方法包括如下流程：人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；控制指令系统检测启动开关状态；若是启动开关状态为断开，则一直检测开关状态直至为闭合；若是启动开关状态为闭合，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作。
优选的，所述自动控制方法包括如下流程：人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪，操作人根据需要配置电脑配置系统，设定自动开启和关闭条件；定时触发系统根据设定自动开启和关闭条件，当条件触发时，发送开启请求和关闭请求，控制指令系统检测定时触发系统状态；若是没有开启请求，则一直检测定时触发系统状态直至有开启请求，若是有开启请求，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作。
优选的，所述报警方法包括如下流程：人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；控制指令系统检测安全检测装置状态；若是安全检测装置没有报警，则一直检测安全检测装置状态直至有报警；若是有报警，则控制指令系统发送氢燃料电池系统关闭命令，并进行声光报警；氢燃料电池系统开始关机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该氢燃料电池系统耐久性试验台系统，具有节能，控制简单，操作方便，适用性广等优点，同时兼容12V和24V的氢燃料电池系统，基本覆盖了市场上所有的氢燃料电池系统的电压平台，适用范围广；能提供氢燃料电池系统的启动所需的高压能耗，同时还能将氢燃料电池系统所产生的电能存储起来，方便下次利用，节省能量；能提供电能转换装置，能将存储的电能转换为电网可利用的电能，输送给电网，达到节约能量，提高能量利用效率的目的；能提供电能转换装置，能将电网的电能转换为储能装置可利用的电能，输送给储能装置，极大的方便了氢燃料电池系统耐久性试验台系统使用，不需要额外再接充电装置，给储能装置补充能量；能提供电能转换装置，具有人工控制功能，能实现人为控制氢燃料电池系统的开启与关闭，操作方便；具有自动控制功能，能实现根据所需工况的配置文件自动控制氢燃料电池系统的开启与关闭，实现自动控制功能；在氢燃料电池系统自带安全保护功能情况下，额外设计一个安全检测装置，使得氢燃料电池系统耐久性试验台系统更加安全可靠；提供数据存储备份装置，能实时获取氢燃料电池系统耐久性试验数据，自动完成氢燃料电池系统耐久性试验数据备份，供相关人员分析。
附图说明
图1为本发明一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的原理图；
图2为本发明一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的人工控制方法的流程图；
图3为本发明一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的自动控制方法的流程图；
图4为本发明一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的报警方法的流程图。
图中：130、指令控制器系统；140、氢燃料电池系统；150、12V/24V低压电源系统；160、供、储能系统；170、整流、逆变器；180、电网；210、启动开关；220、关闭开关；230、电脑配置系统；240、定时触发系统；250、指令控制器配置系统；310、数据存储备份装置；320、安全检测装置；330、声光报警器。
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做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，本发明提供一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，包括氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块、氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块和安全检测及数据存储模块，氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块包括指令控制器系统130、氢燃料电池系统140、12V/24V低压电源系统150、供、储能系统160、整流、逆变器170和电网180，指令控制器系统130的输出端连接有氢燃料电池系统140，氢燃料电池系统140的输入端连接有12V/24V低压电源系统150，氢燃料电池系统140的输出端连接有供、储能系统160，供、储能系统160的输出端连接有整流、逆变器170，整流、逆变器170的输出端连接有电网180；其中，指令控制器系统130负责接收外部信号后，控制氢燃料电池系统140的启动和关闭；控制氢燃料电池系统140为待测的氢燃料电池系统；12V/24V低压电源系统150负责为氢燃料电池系统140提供电压电源供应，且能根据氢燃料电池系统140的电压平台实现12V和24V两种电源模式切换；高压供能、储能系统160能够为氢燃料电池系统140提供启动所需的能量，同时能够存储氢燃料电池系统140启动后所产生的电能；整流、逆变器170能将供能、储能系统160中的直流电流逆变成与电网180电流频率和幅值一样的电能将电能输送给电网180，同时将电网180的电能整流成直流电给供、储能系统160补充电量；电网180吸收逆变器输送过来的电能或者向整流器输送电能；
氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块包括启动开关210、关闭开关220、电脑配置系统230、定时触发系统240和指令控制器配置系统250；指令控制器系统130的输出端并联有启动开关210和关闭开关220，指令控制器系统130的输入端连接有定时触发系统240和指令控制器配置系统250，且定时触发系统240的输入端连接有电脑配置系统230；其中，当指令控制系统130收到指令开关状态为闭合时，指令控制器系统130会向氢燃料电池系统140发送启动命令，当检测到关闭开关状态为闭合时，指令控制器系统130会向氢燃料电池系统140发送关闭命令；当启动开关210与关闭开关220状态同时为闭合时，指令控制器系统130会向氢燃料电池系统140发送关闭命令；关闭开关220处理优先级大于启动开关210，该优先级排序配置于指令控制器配置系统250中；230电脑配置系统用于配置自动化关闭与开启命令配置，定时触发系统240用于当达到相应计时状态时，给出相应指令给指令控制器系统130；指令控制器系统130收到定时触发系统240相应指令时，进行氢燃料电池系统开关机操作，其中，当人工操作信号与自动操作信号同时存在时，人工操作信号的优先级大于自动操作信号，该优先级排序配置于指令控制器配置系统250中；
安全检测及数据存储模块包括数据存储备份装置310、安全检测装置320和声光报警器330，氢燃料电池系统140的输出端连接有数据存储备份装置310，指令控制器系统130的输出端连接有声光报警器330，且指令控制器系统130的输入端连接有安全检测装置320；其中，数据存储备份装置310负责将整个氢燃料电池系统耐久性试验台系统运行中的数据进行采集并存储起来，方便相关人员分析和调用数据；安全检测装置320负责监测整个氢燃料电池系统耐久性试验台系统的运行状态，包括氢气安全，功率器件温度和功率器件负载情况，当氢燃料电池系统耐久性试验台系统的运行状态异常时及时发送报警状态给指令控制系统130，指令控制系统130控制氢燃料电池系统140关闭，同时安全检测装置会进行声光报警，提醒工作人员离开。当人工控制，自动控制和报警状态同时发生时，报警状态的优先级依次大于人工控制，大于自动控制；该优先级排序配置于指令控制器配置系统250中；声光报警器330会在安全检测装置检测到报警时，指令控制系统130会控制声光报警器330开始工作，进行声光报警。
本发明的还提供一种基于上述氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法：包括人工控制方法、自动控制方法以及报警方法，其中人工控制方法和自动控制方法，分别单独控制该试验台系统对氢燃料电池系统进行测试，该报警方法用于在该试验台系统通过人工控制方法和自动控制方法进行控制的过程中，监控该试验台系统的状态，保证该试验台系统测试过程中的安全。
具体地，请参考图2，所述人工控制方法包括如下步骤：
步骤一、人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；
步骤二、控制指令系统检测启动开关状态；若是启动开关状态为断开，则一直检测开关状态直至为闭合；
步骤三、若是启动开关状态为闭合，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作；
工作流程：氢燃料电池系统启动时需要外部提供启动所需的电能，此时供、储能系统可以为氢燃料电池启动提供电能；当氢燃料电池系统启动后会源源不断产生电能，所产生的电能将会存储至供、储能系统中，若是供、储能系统中电能储备较多时，此时供、储能系统的电能通过逆变器转换为能被电网吸收的交流电，最终输出给电网，当供、储能系统中电能储备较少时，电网的电能通过整流器，转换成能被供、储能系统所吸收的电能，被供、储能系统存储起来，完成供、储能系统的补电。
步骤四、控制指令系统检测关闭开关状态；若是关闭开关状态为断开，则一直检测开关状态直至为闭合；
步骤五、若是关闭开关状态为闭合，则控制指令系统发送氢燃料电池系统关闭命令，氢燃料电池系统开始关机。流程跳转至步骤一，进行循环控制。
请参考图3，所述自动控制方法包括如下步骤：
步骤一、人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；
自动化控制配置流程：操作人根据需要配置电脑配置系统，设定自动开启和关闭条件；定时触发系统根据设定自动开启和关闭条件，当条件触发时，发送开启请求和关闭请求。
步骤二、控制指令系统检测定时触发系统状态；若是没有开启请求，则一直检测定时触发系统状态直至有开启请求；
步骤三、若是有开启请求，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作；
工作流程：
氢燃料电池系统启动时需要外部提供启动所需的电能，此时供、储能系统可以为氢燃料电池启动提供电能；当氢燃料电池系统启动后会源源不断产生电能，所产生的电能将会存储至供、储能系统中，若是供、储能系统中电能储备较多时，此时供、储能系统的电能通过逆变器转换为能被电网吸收的交流电，最终输出给电网，当供、储能系统中电能储备较少时，电网的电能通过整流器，转换成能被供、储能系统所吸收的电能，被供、储能系统存储起来，完成供、储能系统的补电。
步骤四、控制指令系统检测定时触发系统状态；若是没有关闭请求，则一直检测定时触发系统状态直至有关闭请求；
步骤五、若是有关闭请求，则控制指令系统发送氢燃料电池系统关闭命令，氢燃料电池系统开始关机，流程跳转至步骤一，进行循环控制。
请参考图4，所述报警方法包括如下步骤：
步骤一、人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；
步骤二、控制指令系统检测安全检测装置状态；若是安全检测装置没有报警，则一直检测安全检测装置状态直至有报警；
步骤三、若是有报警，则控制指令系统发送氢燃料电池系统关闭命令，并进行声光报警；
步骤四、氢燃料电池系统开始关机。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，包括氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块、氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块和安全检测及数据存储模块，其特征在于：所述氢燃料电池系统耐久性试验台执行模块包括指令控制器系统(130)、氢燃料电池系统(140)、12V/24V低压电源系统(150)、供、储能系统(160)、整流、逆变器(170)和电网(180)，所述指令控制器系统(130)的输出端连接有氢燃料电池系统(140)，所述氢燃料电池系统(140)的输入端连接有12V/24V低压电源系统(150)，所述氢燃料电池系统(140)的输出端连接有供、储能系统(160)，所述供、储能系统(160)的输出端连接有整流、逆变器(170)，所述整流、逆变器(170)的输出端连接有电网(180)；
所述氢燃料电池系统耐久性试验台控制模块包括启动开关(210)，关闭开关(220)，电脑配置系统(230)，定时触发系统(240)和指令控制器配置系统(250)，所述指令控制器系统(130)的输出端并联有启动开关(210)和关闭开关(220)，所述指令控制器系统(130)的输入端连接有定时触发系统(240)和指令控制器配置系统(250)，且定时触发系统(240)的输入端连接有电脑配置系统(230)；
所述安全检测及数据存储模块包括数据存储备份装置(310)、安全检测装置(320)和声光报警器(330)，所述氢燃料电池系统(140)的输出端连接有数据存储备份装置(310)，所述指令控制器系统(130)的输出端连接有声光报警器(330)，且指令控制器系统(130)的输入端连接有安全检测装置(320)。
2.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，其特征在于：所述12V/24V低压电源系统(150)为氢燃料电池系统(140)提供电压电源供应。
3.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，其特征在于：所述整流、逆变器(170)将供、储能系统(160)中的直流电流逆变成与电网(180)电流频率和幅值一样的电能将电能输送给电网(180)。
4.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，其特征在于：所述电脑配置系统(230)用于配置自动化关闭与开启命令配置。
5.根据权利要求1所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统，其特征在于：所述数据存储备份装置(310)将整个氢燃料电池系统耐久性试验台系统运行中的数据进行采集并存储起来。
6.一种基于权利要求1所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法，其特征在于：该控制方法包括人工控制方法、自动控制方法以及报警方法，其中人工控制方法和自动控制方法，分别单独控制该试验台系统对氢燃料电池系统进线测试，该报警方法用于在该试验台系统通过人工控制方法和自动控制方法进行控制的过程中，监控该试验台系统的状态，保证该试验台系统测试过程中的安全。
7.根据权利要求6所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法，其特征在于：人工控制方法包括如下流程：人工将一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统统准备就绪；控制指令系统检测启动开关状态；若是启动开关状态为断开，则一直检测开关状态直至为闭合；若是启动开关状态为闭合，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作。
8.根据权利要求6所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法，其特征在于：自动控制方法包括如下流程：人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪，操作人根据需要配置电脑配置系统，设定自动开启和关闭条件；定时触发系统根据设定自动开启和关闭条件，当条件触发时，发送开启请求和关闭请求，控制指令系统检测定时触发系统状态；若是没有开启请求，则一直检测定时触发系统状态直至有开启请求，若是有开启请求，则控制指令系统发送氢燃料电池系统启动命令，氢燃料电池系统开始工作。
9.根据权利要求6所述的一种氢燃料电池系统耐久性试验台系统的控制方法，其特征在于：所述报警方法包括如下流程：人工将氢燃料电池系统耐久性试验台系统启动后，氢燃料电池系统耐久性试验台系统准备就绪；控制指令系统检测安全检测装置状态；若是安全检测装置没有报警，则一直检测安全检测装置状态直至有报警；若是有报警，则控制指令系统发送氢燃料电池系统关闭命令，并进行声光报警；氢燃料电池系统开始关机。
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