CN204666796U - 燃料电池备用电源系统的监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的燃料电池备用电源系统的监测系统，包括：用于通过LabVIEW构建备用电源系统的测试平台的平台构建模块，所述测试平台包括监测用的可视化界面；用于通过所述可视化界面接收用户设定的工况参数、测试模式的指令信号的工况设定模块；以及初始化模块、数据收发模块、故障处理模块、显示模块；各模块之间通过LabVIEW实现逻辑连接。通过本实用新型的技术方案，通过LabVIEW实现实时数据上传，在电源系统运行正常的情况下通过工况的设定，实现全自动化不间断测试，LabVIEW可视化界面便于直观的对系统进行监测，极大地降低了测试成本和编程时间。

Description

燃料电池备用电源系统的监测系统

技术领域

本实用新型涉及系统监测技术领域，尤其涉及一种燃料电池备用电源系统的监测系统。

背景技术

燃料电池(Fuel cell)是一种主要透过氧或其他氧化剂进行氧化还原反应，把燃料中的化学能转换成电能的电池。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来，它从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电池，但实质上它不能“储电”，而是一个“发电厂”。燃料电池有别于原电池，因为需要穏定的氧和燃料来源，以确保其运作供电。此电池的优点是可以提供不间断的稳定电力，直至燃料耗尽。

燃料电池等温、高效的将化学能转化为电能,工作时不但很少排放大气污染物,而且噪声低,是一种环境友好的发电装置。至今,燃料电池已成功用作双子星座和阿波罗登月飞船的船上电源,Aip-潜艇的动力源。作为民用的发电装置,兆瓦级MCFC、千瓦级PAFC、百瓦级PEMFC均正在示范发电,特别是作为燃料电池汽车的动力源已取得突破性进展，如用UTC的燃料电池发动机为动力的大巴车已运行7000多小时,证明用现在的电池材料制备的燃料电池,可以满足作为汽车动力的要求。但燃料电池在军转民过程中存在的突出矛盾是成本与寿命的矛盾，为降低成本适应民用的要求,达到与具有同样功能的其他产品如内燃机相近价位,电池的可靠性与寿命均难于达到要求，所以对燃料电池的测试数据的积累成为燃料电池系统能否稳定运行的依据。现有用于备用电源系统测试的平台主要存在的不足有：

(1)传统监控软件底层驱动编程过多过于负载，编程复杂，测试成本高；

(2)监控软件功能不足，数据长传、下发实时性能不佳。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种燃料电池备用电源系统的监测系统，能够降低测试成本和编程时间，优化测试流程，且扩展性和通用性好。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种燃料电池备用电源系统的监测系统，包括：

用于通过LabVIEW构建备用电源系统的测试平台的平台构建模块，所述测试平台包括监测用的可视化界面；

用于通过所述可视化界面接收用户设定的工况参数、测试模式的指令信号的工况设定模块；

用于根据所述工况参数和指令信号初始化备用电源系统，将所述备用电源系统状态还原至预设的测试初始状态的初始化模块；

用于通过CAN总线实时获取所述备用电源系统运行过程中的测试数据的数据收发模块；

用于分析所述测试数据确定所述备用电源系统出现的故障类型及故障等级，并根据所述故障类型及故障等级进行对应的调控的故障处理模块；

用于将所述测试数据、故障类型及故障等级通过所述可视化界面进行输出显示的显示模块；

所述监测系统的各模块之间通过LabVIEW实现逻辑连接。

其中，所述工况设定模块，还用于实现手自动测试模式的切换，以及控制工况参数文本调用的工况设定模块；

所述数据收发模块，还用于向所述备用电源系统发送故障控制信号；

所述监测系统还包括：

用于控制CAN总线实现所述测试数据及故障控制信号的传输的通讯模块；

用于实现数据历史回放和数据保存功能的数据保存模块。

其中，所述数据保存模块具体用于，按照设定的变步长实现数据回放，以及将数据自动保存生成设定格式的报表。

其中，所述工况设定模块，还用于在设定时间内根据故障调控结果数据对所述备用电源系统的工况状态进行调整。

其中，所述测试数据包括：单体电池电压、系统压力和系统温度；

所述故障类型包括：单体电池电压过低故障、系统温度过低/过高故障、系统压力过低/过高故障。

实施本实用新型实施例，具有如下有益效果：

本实用新型实施例通过LabVIEW实现备用电源系统的实时数据上传，在电源系统运行正常的情况下通过工况的设定，实现全自动化不间断测试，利用LabVIEW可视化的G语言，直观的对系统进行监测，极大地降低了测试成本和编程时间，扩展性和通用性好；并且在测试过程中通过CAN总线对备用电源系统进行实时监测，将数据自动保存生成报表，在故障状态下通过故障等级判定程序是否继续执行，优化测试流程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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是本实用新型第一实施例的燃料电池备用电源系统的监测方法的流程示意图。

图2是本实用新型第二实施例的燃料电池备用电源系统的监测系统的结构示意图。

图3是本实用新型第二实施例的燃料电池备用电源系统的监测系统的测试流程图。

具体实施方式

下面结合本实用新型的附图对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

第一实施例。

图1是本实用新型第一实施例的燃料电池备用电源系统的监测方法的流程示意图，包括步骤S101-步骤S104.

步骤S101，采用LabVIEW建立备用电源系统的测试平台，所述测试平台包括监测用的可视化界面。

LabVIEW(Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench，实验室虚拟仪器工程平台)是由美国国家仪器公司所开发的图形化程序编译平台，LabVIEW早期是为了仪器自动控制所设计，属于一种高级编程语言。图形化程序与传统编程语言之不同点在于程序流程采用"数据流"之概念，打破传统之思维模式，使得程序设计者在流程图构思完毕的同时也完成了程序的撰写。换句话说，LabVIEW采用图标代替文本行创建应用程序的图形化编程语言。传统文本编程语言根据语句和指令的先后顺序决定程序执行顺序，而LabVIEW则采用数据流编程方式，程序框图中节点之间的数据流向决定了VI及函数的执行顺序。其中，VI指虚拟仪器，是LabVIEW的程序模块。由于LabVIEW特殊的图形程序简单易懂的开发接口，有利于缩短了测试平台的开发时间，并且方便测试平台的日常维护。而通过可视化界面，为用户的监控和操作提供了方便。

步骤S102，通过所述测试平台的可视化界面接收用户设定的工况参数、测试模式的指令信号，所述测试平台根据所述工况参数和指令信号初始化备用电源系统及其负载。目的在于上电时将备用电源系统状态还原至预设的测试初始状态。

本实施例的测试平台，提供了手动测试和自动测试两种测试模式，用户可通过可视化界面选择启动其中一种测试模式。在自动测试模式下，可实现全自动化7*24小时不间断测试。

步骤S103，所述测试平台通过CAN总线实时获取所述备用电源系统运行过程中的测试数据。

在第一实施例中，可以将自定义的CAN协议脚本导入测试平台上位机进行CAN总线配置，即通过自定义的CAN协议实现测试数据和故障控制信号的传输。

步骤S104，所述测试平台分析所述测试数据确定所述备用电源系统出现的故障类型及故障等级，并根据所述故障类型及故障等级进行对应的调控。

较佳的，本实施例中，所述测试平台通过CAN总线监控所述备用电源系统运行过程中的单体电池电压、系统压力和系统温度等数据，以监测系统是否出现单体电池电压过低故障、系统温度过低/过高故障、系统压力过低/过高故障等故障。进一步的，通过分析实时获取的测试数据，可判断所述备用电源系统当前是否为故障状态，若是，确定所述备用电源系统出现的故障类型及故障等级(可通过设定的故障参数或者故障历史数据等实现)，并根据所述故障类型及故障等级控制所述备用电源系统升降功率或者停机保护。

进一步的，本实施例的燃料电池备用电源系统的监测方法，测试过程中，还将测试数据、故障类型及故障等级通过所述可视化界面进行输出显示，便于用户及时了解备用电源系统是否处于故障状态。为保证燃料电池系统的稳定运行提供测试数据。

本实施例通过Labview编写监测平台及可视化界面，不用通过负载的底层驱动，直接利用Labview的集成完整的图形框图进行编程，调用设定的工况控制备用电源系统运行，监测运行中出现的故障，按照故障类型和等级实现对系统的功率自动升降或者停机保护。

进一步的，所述测试平台还可在设定时间内，根据故障调控结果数据对所述备用电源系统的工况状态进行调整。

通过本实用新型第一实施例，通过LabVIEW实现备用电源系统的实时数据上传，在电源系统运行正常的情况下通过工况的设定，实现全自动化不间断测试，利用LabVIEW可视化的G语言，直观的对系统进行监测，极大地降低了测试成本和编程时间，扩展性和通用性好；并且在测试过程中通过CAN总线对备用电源系统进行实时监测，将数据自动保存生成报表，在故障状态下通过故障等级判定程序是否继续执行，优化测试流程。

第二实施例

第二实施例提供的是燃料电池备用电源系统的监测系统的实施例，本实施例与上述第一实施例属于同一构思，系统实施例中未详尽描述的细节内容，可以参考上述第一实施例。

图2示出了本实用新型第二实施例的燃料电池备用电源系统的监测系统的结构示意图，包括：平台构建模块200、工况设定模块210、初始化模块220、数据收发模块230、通讯模块240、故障处理模块250、显示模块260。下面对各模块进行说明。

所述平台构建模块200用于通过LabVIEW构建备用电源系统的测试平台，所述测试平台包括监测用的可视化界面。

所述工况设定模块210，用于实现手自动测试模式的切换，接收用户设定的工况参数，以及控制工况参数文本调用。

所述初始化模块220用于对备用电源系统及其负载进行初始化，将所述备用电源系统状态还原至预设的测试初始状态。

所述数据收发模块230用于接收所述备用电源系统运行过程中的测试数据，以及向所述备用电源系统发送故障控制信号。

所述通讯模块240用于控制CAN总线实现所述测试数据及故障控制信号的传输。还用于通过预先定义的CAN协议进行CAN总线配置，通过所述CAN协议实现测试数据和系统控制信号的传输。

所述故障处理模块250用于分析所述测试数据确定所述备用电源系统出现的故障类型及故障等级，并根据所述故障类型及故障等级进行对应调控。例如，当监测出现单体电池电压过低、系统温度过低/过高、系统压力过低/过高等故障，进一步确定当前故障的等级(可通过设定的故障参数或者故障历史数据等实现)，并根据所述故障类型及故障等级控制所述备用电源系统升降功率或者停机保护。

所述显示模块260，用于将所述测试数据、故障类型及故障等级通过所述可视化界面进行输出显示。

在第二实施例中，所述监测系统的各模块之间通过LabVIEW实现逻辑连接。通过LabVIEW建立系统中各个模块的联系，以及编写所述可视化界面，不用通过负载的底层驱动，直接利用LabVIEW的集成完整的图形框图进行编程，调用设定的工况控制备用电源系统运行，监测运行中出现的故障，按照故障类型和等级实现对系统的功率自动升降或者停机保护。

优选的，第二实施例的燃料电池备用电源系统的监测系统还包括：用于实现数据历史回放和数据保存功能的数据保存模块270，具体可按照设定的变步长实现数据回放，以及将数据自动保存生成设定格式的报表。便于测试历史数据的分析和调用。所述工况设定模块210还用于在设定时间内根据故障调控结果数据对所述备用电源系统的工况状态进行调整。

如图3所示，采用本实施例的测试系统的执行测试的流程具体为：

L1、染料电池备用电源系统及其负载上电初始化。

L2、染料电池备用电源系统进行自检，确定是否处于运行状态，若是，进入下一流程，否则，结束。

L3、通过可视化界面接收用户数据或操作指令，同时获取系统运行全过程中设定类别的测试数据，分析所述测速数据，若判断所述染料电池备用电源系统处于故障状态，进入流程L6。

L4、根据用户数据或操作指令设定染料电池备用电源系统的工况参数。

L5、保存设定的工况参数。

L6、确定当前故障的类型和故障等级，对所述染料电池备用电源系统进行升降功率或者停机保护等调控。

与现有监测软件相比，本实施例的监测系统能够反映燃料电池备用电源系统的全过程运行流程，并极大地降低了测试成本，扩展性和通用性好，通过LabVIEW自带的底层驱动建立模块与模块的数据交互、将数据实时保存，为控制策略的优化提供完整的测试数据。

需要说明的是，本实施例的监测系统可通过现有的硬件设备进行特定组合和电性连接实现，其功能的实现不依赖与特定的计算机软件程序。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利要求范围，因此，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池备用电源系统的监测系统，其特征在于，包括：

用于通过LabVIEW构建备用电源系统的测试平台的平台构建模块，所述测试平台包括监测用的可视化界面；

用于通过所述可视化界面接收用户设定的工况参数、测试模式的指令信号的工况设定模块；

用于根据所述工况参数和指令信号初始化备用电源系统，将所述备用电源系统状态还原至预设的测试初始状态的初始化模块；

用于通过CAN总线实时获取所述备用电源系统运行过程中的测试数据的数据收发模块；

用于分析所述测试数据确定所述备用电源系统出现的故障类型及故障等级，并根据所述故障类型及故障等级进行对应的调控的故障处理模块；

用于将所述测试数据、故障类型及故障等级通过所述可视化界面进行输出显示的显示模块；

所述监测系统的各模块之间通过LabVIEW实现逻辑连接。

2.如权利要求1所述燃料电池备用电源系统的监测系统，其特征在于，所述工况设定模块，还用于实现手自动测试模式的切换，以及控制工况参数文本调用的工况设定模块；

所述数据收发模块，还用于向所述备用电源系统发送故障控制信号；

所述监测系统还包括：

用于控制CAN总线实现所述测试数据及故障控制信号的传输的通讯模块；

用于实现数据历史回放和数据保存功能的数据保存模块。

3.如权利要求2所述燃料电池备用电源系统的监测系统，其特征在于，所述数据保存模块具体用于，按照设定的变步长实现数据回放，以及将数据自动保存生成设定格式的报表。

4.如权利要求1所述燃料电池备用电源系统的监测系统，其特征在于，所述工况设定模块，还用于在设定时间内根据故障调控结果数据对所述备用电源系统的工况状态进行调整。

5.如权利要求1所述燃料电池备用电源系统的监测系统，其特征在于，所述测试数据包括：单体电池电压、系统压力和系统温度；

所述故障类型包括：单体电池电压过低故障、系统温度过低/过高故障、系统压力过低/过高故障。