CN204680722U - 一种燃料电池发动机控制系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种燃料电池发动机控制系统，提高了信号传输的可靠性和精确性，具备故障诊断功能，能够防短路和断路故障。温度传感器用于检测电池周围环境温度并将检测到的信号转化为电流信号传输至信号调理电路，信号调理电路用于对信号进行放大及数字转换。压力传感器用于检测电池周围环境压力，光耦隔离电路Ⅰ用于对信号进行隔离传输，防止干扰。流量计Ⅰ用于检测压缩机内的空气流量。流量计Ⅱ用于检测流经阀门的氢气的流量。驱动电路用于调节压缩机、泵和阀门的开关及工作功率。检测电路对驱动电路的短路和断路信号进行检测。单片机接收信号并对信号进行处理后控制压缩机、泵和阀门的工作状态。

Description

一种燃料电池发动机控制系统
技术领域
本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种燃料电池发动机控制系统。
背景技术
燃料电池发动机作为一种新型的绿色动力源,由于高效率和低排放等众多优点,逐渐成为了车载发动机的研发重点。燃料电池发动机是基于负载的输出,对于整车而言具有良好的控制性。同时,燃料电池发动机的能量输出为电能,简化了传统汽车的传动和调速结构。控制系统对于整车动力系统与结构设计的优化和控制智能化有巨大的推动作用。尽管燃料电池发动机与内燃机相比具有众多优点,但是前者要取代后者成为汽车发动机的主流还存在很多困难。而现阶段阻碍燃料电池发动机市场化的首要问题就是其可靠性。由于氢气的活性,一旦出现故障很有可能造成燃烧,甚至人员伤亡等危险,燃料电池发动机只有具备更高的可靠性,为整车提供更优良的动力性,才可能获得更大的推广应用。
实用新型内容
本实用新型主要解决的技术问题是：提供一种燃料电池发动机控制系统，对单片机的输入输出数据进行隔离传输，提高了信号传输的可靠性，提高了信号处理的精确性，具备故障诊断功能，能够防短路和断路故障。
为解决上述技术问题，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种燃料电池发动机控制系统，包括温度传感器、信号调理电路、压力传感器、电池、电池监测模块、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、光耦隔离电路Ⅰ、单片机、驱动电路、检测电路、压缩机、泵、阀门、光耦隔离电路Ⅱ、CAN总线和触控显示模块，对单片机的输入输出数据进行隔离传输，提高了信号传输的可靠性，提高了信号处理的精确性，具备故障诊断功能，能够防短路和断路故障。
信号调理电路一端与温度传感器相连，另一端与单片机相连，温度传感器用于检测电池周围环境温度并将检测到的信号转化为电流信号传输至信号调理电路，信号调理电路用于对信号进行放大及数字转换。压力传感器与光耦隔离电路Ⅰ相连，压力传感器用于检测电池周围环境压力并将压力信号转化为电流信号传递至单片机，光耦隔离电路Ⅰ用于对信号进行隔离传输，防止干扰。电池监测模块一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与电池相连，电池用于发电，电池监测模块用于对电池电量、电压进行监测。流量计Ⅰ一端与压缩机相连，另一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，流量计Ⅰ用于检测压缩机内的空气流量。流量计Ⅱ一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与阀门相连，流量计Ⅱ用于检测流经阀门的氢气的流量。驱动电路一端与单片机相连，另一端连接有压缩机、泵和阀门，驱动电路用于调节压缩机、泵和阀门的开关及工作功率。泵用于传输冷却水至电池。检测电路一端与驱动电路相连，另一端与单片机相连，检测电路对驱动电路的短路和断路信号进行检测，并将反馈信号传递至单片机。单片机接收信号并对信号进行处理后控制压缩机、泵和阀门的工作状态。光耦隔离电路Ⅱ一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连，光耦隔离电路Ⅱ用于对信号进行隔离传输，防止干扰。CAN总线用于单片机与触控显示模块之间的网路通讯通道。触控显示模块用于提供显示界面，控制单片机的工作模式。
作为本方案的进一步优化，本实用新型一种燃料电池发动机控制系统所述的温度传感器选用西安骊创电子科技有限公司生产的温度传感器，其型号为GWR-1。
作为本方案的进一步优化，本实用新型一种燃料电池发动机控制系统所述的压力传感器选用西门子股份公司生产的压力传感器，其型号为QBE2002-P10。
作为本方案的进一步优化，本实用新型一种燃料电池发动机控制系统所述的流量计Ⅰ和流量计Ⅱ都选用双环热工仪表有限公司生产的流量计，其型号为DK800-6。
作为本方案的进一步优化，本实用新型一种燃料电池发动机控制系统所述的单片机选用德尔福派克电气公司生产的单片机，其型号为EC86473-11B1。
本实用新型一种燃料电池发动机控制系统的有益效果为：
a.具备抗干扰能力，信号传输可靠；
b.可精确检测调节燃料电池的运行状况；
c.采用CAN总线通讯，系统的容错能力强。
附图说明
图1为本实用新型一种燃料电池发动机控制系统的系统框图。
具体实施方式
在图1中，本实用新型涉及一种控制系统，更具体地说涉及一种燃料电池发动机控制系统，包括温度传感器、信号调理电路、压力传感器、电池、电池监测模块、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、光耦隔离电路Ⅰ、单片机、驱动电路、检测电路、压缩机、泵、阀门、光耦隔离电路Ⅱ、CAN总线和触控显示模块，对单片机的输入输出数据进行隔离传输，提高了信号传输的可靠性，提高了信号处理的精确性，具备故障诊断功能，能够防短路和断路故障。
信号调理电路一端与温度传感器相连，另一端与单片机相连，温度传感器用于检测电池周围环境温度并将检测到的信号转化为电流信号传输至信号调理电路，信号调理电路用于对信号进行放大及数字转换。温度传感器选用西安骊创电子科技有限公司生产的温度传感器，其型号为GWR-1。GWR-1型温度传感器为负温度型电阻式温度传感器，温度传感器输出的电流大小与环境温度成反比，单片机根据接收到的电流的大小对温度的高低进行判断。由于传感器会引入杂波干扰，利用信号调理电路对信号进行放大处理，提高输入信号的功率，且把模拟信号转化为数字信号供单片机识别。
压力传感器与光耦隔离电路Ⅰ相连，压力传感器用于检测电池周围环境压力并将压力信号转化为电流信号传递至单片机，光耦隔离电路Ⅰ用于对信号进行隔离传输，防止干扰。压力传感器选用西门子股份公司生产的压力传感器，其型号为QBE2002-P10。压力传感器采集电池运行的环境压力信号，便于单片机及时调整氢气和空气的传输流量。QBE2002-P10压力传感器采样精度高，使得单片机的控制精度提升。
流量计Ⅰ和流量计Ⅱ都选用双环热工仪表有限公司生产的流量计，其型号为DK800-6。电池监测模块一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与电池相连，电池用于发电，电池监测模块用于对电池电量、电压进行监测。流量计Ⅰ一端与压缩机相连，另一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，流量计Ⅰ用于检测压缩机内的空气流量。流量计Ⅱ一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与阀门相连，流量计Ⅱ用于检测流经阀门的氢气的流量。驱动电路一端与单片机相连，另一端连接有压缩机、泵和阀门，驱动电路用于调节压缩机、泵和阀门的开关及工作功率。单片机接收信号并对信号进行处理后控制压缩机、泵和阀门的工作状态。泵用于传输冷却水至电池。单片机选用德尔福派克电气公司生产的单片机，其型号为EC86473-11B1。单片机为发动机专用单片机，对发动机信号的处理具备高适应性和高可靠性。电池的工作状态与氢气和氧气的比例有很大关系，氢气过多，电池的质子交换膜可能会产生永久性损坏，使得电池失效，而采用流量计Ⅱ对氢气的流量进行实时检测和反馈，提高氢气传输控制精度，避免电池失效。单片机根据流量计Ⅰ的信号调节压缩机功率，进而调节空气输入量，根据流量计Ⅱ的信号调节阀门开度，进而调节氢气输入量。
检测电路一端与驱动电路相连，另一端与单片机相连，检测电路对驱动电路的短路和断路信号进行检测，并将反馈信号传递至单片机。采用检测电路实现了短路和断路预警，当出现短路或断路故障，单片机控制压缩机、泵和阀门关闭。
光耦隔离电路Ⅱ一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连，光耦隔离电路Ⅱ用于对信号进行隔离传输，防止干扰。CAN总线用于单片机与触控显示模块之间的网路通讯通道。触控显示模块用于提供显示界面，控制单片机的工作模式。CAN总线通讯应用在汽车上比较成熟，且采用CAN总线通讯，系统对数据的容错能力较强，提高信号的传输精度。利用触控控制模块输入压缩机、泵或阀门的调节指令，实现手动调节。
当然上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种燃料电池发动机控制系统，包括温度传感器、信号调理电路、压力传感器、电池、电池监测模块、流量计Ⅰ、流量计Ⅱ、光耦隔离电路Ⅰ、单片机、驱动电路、检测电路、压缩机、泵、阀门、光耦隔离电路Ⅱ、CAN总线和触控显示模块，其特征在于：信号调理电路一端与温度传感器相连，另一端与单片机相连，温度传感器用于检测电池周围环境温度并将检测到的信号转化为电流信号传输至信号调理电路，信号调理电路用于对信号进行放大及数字转换；压力传感器与光耦隔离电路Ⅰ相连，压力传感器用于检测电池周围环境压力并将压力信号转化为电流信号传递至单片机，光耦隔离电路Ⅰ用于对信号进行隔离传输，防止干扰；电池监测模块一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与电池相连，电池用于发电，电池监测模块用于对电池电量、电压进行监测；流量计Ⅰ一端与压缩机相连，另一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，流量计Ⅰ用于检测压缩机内的空气流量；流量计Ⅱ一端与光耦隔离电路Ⅰ相连，另一端与阀门相连，流量计Ⅱ用于检测流经阀门的氢气的流量；驱动电路一端与单片机相连，另一端连接有压缩机、泵和阀门，驱动电路用于调节压缩机、泵和阀门的开关及工作功率；检测电路一端与驱动电路相连，另一端与单片机相连，检测电路对驱动电路的短路和断路信号进行检测，并将反馈信号传递至单片机；单片机接收信号并对信号进行处理后控制压缩机、泵和阀门的工作状态；泵用于传输冷却水至电池；光耦隔离电路Ⅱ一端与单片机相连，另一端与CAN总线相连，光耦隔离电路Ⅱ用于对信号进行隔离传输，防止干扰；CAN总线用于单片机与触控显示模块之间的网路通讯通道；触控显示模块用于提供显示界面，控制单片机的工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述温度传感器选用西安骊创电子科技有限公司生产的温度传感器，其型号为GWR-1。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述压力传感器选用西门子股份公司生产的压力传感器，其型号为QBE2002-P10。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述流量计Ⅰ和流量计Ⅱ都选用双环热工仪表有限公司生产的流量计，其型号为DK800-6。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机控制系统，其特征在于：所述单片机选用德尔福派克电气公司生产的单片机，其型号为EC86473-11B1。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN111856290A (zh) * 2020-06-18 2020-10-30 湖北德普电气股份有限公司 一种测试氢燃料电池发动机性能的方法

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