CN215116486U - 一种燃料电池电堆监测模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃料电池电堆监测模块，包括外壳、继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡，所述继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡安装到所述外壳内，所述PCB板卡上设置有处理器、电源模块、电压监测模块、CAN通信模块、1号‑3号LED指示灯及P1‑P5插座，所述继电器模块与PCB板卡连接，所述电流传感器模块与PCB板卡连接，所述绝缘监测模块与PCB板卡连接，实现了全面监控燃料电池电堆运行的工作情况，包括电堆的工作电压、电堆的工作电流、电堆的绝缘电阻、与负载的连接情况等。

Description

一种燃料电池电堆监测模块

技术领域

本实用新型涉及燃料电池领域，特别涉及一种燃料电池电堆监测模块。

背景技术

随着能源的快速发展，燃料电池已经开始应用在汽车、航空，储能等领域，行业大部分燃料电池电堆存在缺少安装专用的数据监控模块，或监控数据不全面，监控数据不稳定等问题。

实用新型内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本实用新型的主要目的在于解决现有技术的缺陷，本实用新型提供一种安全可靠且传送速度高的燃料电池电堆监测模块。

本实用新型提供一种燃料电池电堆监测模块，包括外壳、继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡，所述继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、 PCB板卡安装到所述外壳内，所述PCB板卡上设置有处理器、电源模块、电压监测模块、CAN通信模块、 1号-3号LED指示灯及P1-P5插座，所述电压监测模块、所述CAN通讯模块、所述电源模块、所述2号LED 指示灯、所述3号LED指示灯、所述P4插座、所述P5插座与所述处理器相连，所述1号LED指示灯与所述电源模块相连，所述P1插座与所述P6插座、所述CAN通讯模块、所述电源模块相连，所述P2插座与所述绝缘监测模块、所述CAN通讯模块相连，所述P3插座与所述电压监测模块、所述继电器模块相连，所述继电器模块与所述绝缘监测模块、所述P7插座、所述P8插座、所述电流传感器模块相连，所述电流传感器模块与所述P8插座、所述P5插座相连，所述绝缘监测模块与所述外壳连接。

本实用新型具有以下优点和有益效果：本实用新型提供一种燃料电池电堆监测模块，可实现燃料电池电堆总电压采集、电流采集、绝缘电阻采集、继电器控制、CAN通讯在线故障诊断、CAN通讯在线升级等诸多功能，所述处理器优选为S9KEAZ64AMLH高性能单片机，该单片机具有功能强大且抗干扰能力强的特点，高达48MHz Arm Cortex M0+内核，单周期32位x 32位乘法器，内置高达128K闪存，高达256B EEPROM，高达16K RAM，外部振荡器，内部时钟源，电源管理模块(PMC)具有三种模式：运行、等待、停止，带复位或中断功能的低电压检测(LVD)，可选择的跳变点，带独立时钟源的看门狗(WDOG)，可编程循环冗余校验模块(CRC)，串行电路调试接口(SWD)，SRAM位带别名区(BITBAND)，位操作引擎(BME)，多达2个SPI模块，多达3个UART模块，多达2个IIC模块，一个CAN模块，一个6通道FlexTimer/PWM(FTM)，两个双通道FlexTimer/PWM(FTM)，一个双通道周期中断定时器(PIT)，一个脉宽定时器(PWT)，一个实时时钟(RTC)，一个16通道12位SAR ADC，带有内部带隙参考通道，在停止模式下运行，可选择的硬件触发器(ADC)，两个模拟比较器，内含一个6位DAC和可编程参考输入(ACMP)，所述电源模块优选为LMR16030PDDAR车规级电源IC，该电源模块内置多种保护功能：如逐周期限流保护、应对功耗过大的热感测和热关断保护以及输出过压保护，所述CAN通信模块优选为JTA1051汽车隔离式CAN收发器，该收发器可抵御高电压冲击，并防止总线的噪音电流进入本地接地。所述电流传感器模块型号可选为HAH1BVW-S06，该传感器用于大功率和低压汽车中直流、交流或脉冲电流的电子测量，在主电路(高功率)和二次电路(电子电路)之间有电流分离，采用霍尔效应，单极5V直流电源供电，电流测量范围±600A，工作温度范围：-40℃-125℃，输出电压：0-5V全比测量(灵敏度和偏移)，所述继电器模块型号可选为EVR600,改继电器模块采用陶瓷钎焊密封技术，无电弧泄露风险，确保不起火、不爆炸，灌封以氢气为主的气体，有效防止触点氧化烧损，接触电阻低且稳定，触点部分可满足IP67防护等级，600A 85℃长时间载流能力，绝缘电阻达1000MΩ (1000VDC)，触点与线圈间耐压4kV，符合IEC 60664-1要求，线圈带节能装置，所述电压监控模块型号优选为AD654，改芯片是一款单芯片V/F转换器，由输入放大器、精密振荡器系统和高电流输出级组成。它只需要一个简单的RC网络，即可设置最高500kHz的任意满量程(FS)频率和最高±30V的任意FS输入电压。在250kHz满量程时，线性误差仅为0.03％，保证工作动态范围为80dB。整体温度系数(不包括外部元件的影响)典型值为±50ppm/℃。AD654采用5V至36V单电源供电，静态电流仅为2.0mA。低漂移(典型值4μV/℃)输入放大器可以直接采用来自热电偶或应变计等的小信号工作，同时提供高输入阻抗(250MΩ)。与大多数V/F转换器不同，AD654提供方波输出，可以驱动最多12个TTL负载、光耦合器、长电缆或类似负载。

附图说明

图一为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块内部电气原理图。

图二为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述电源模块电路图。

图三为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述处理器电路图。

图四为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述CAN通讯模块电路图。

图五为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述电流传感器模块电路图。

图六为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述电压监控模块电路图。

图七为本实用新型一种燃料电池电堆监测模块所述继电器模块电路图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图堆本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好的理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基础，以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本文中为部件所编序号本身，例如“P1”、“P2”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。

为了解决行业大部分燃料电池电堆存在缺少安装专用的数据监控模块，或监控数据不全面，监控数据不稳定等问题，本发明以下各实施例中提供了一种燃料电池电堆监测模块，该模块可以全范围监测燃料电池电堆的输出电压、输出电流、绝缘电阻和与负载端连接情况。

如图1所示：本实用新型施例的一种燃料电池电堆监测模块，包括外壳、继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡，所述继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡安装到所述外壳内，所述PCB板卡上设置有处理器、电源模块、电压监测模块、 CAN通信模块、1号-3号LED指示灯及P1-P5插座。

如图2所示：所述电源模块由电源主芯片LMR16030PDDAR及其外围电路组成，当电源芯片U14第二引脚有9-36V的电压输入时,电源芯片U14第八引脚则有5V电压输出，通过第一电容、第二电阻点亮D8 LED 指示灯，1号LED指示灯则为电源指示灯，同时5V电源给所述处理器模块及所述电流传感器模块进行供电。

如图3所示：所述处理器由单片机S9KEAZ64AMLH及其外围电路组成，单片机U1第50和第49引脚与所述电压模块连接，实时采集两引脚电压，当电压超过设定阈值，单片机U1发出控制指令，所述继电器模块接收指令，执行动作，关闭继电器，实现燃料电池电堆过电压保护与欠电压保护，单片机U1第33 引脚与所述电流传感器模块连接，实时采集电流数据，当电流超过阈值，单片机U1发出控制指令，所述继电器模块接收指令，执行动作，关闭继电器，实现燃料电池电堆过电流保护，单片机U1第51和第52 引脚与所述绝缘监测模块连接，单所述绝缘监测模块发出漏电报文，所述处理器U1接收报文，单片机U1 发出控制指令，所述继电器模块接收指令，执行动作，关闭继电器，实现燃料电池电堆过漏电保护，单片机U1第43引脚通过第一电阻、第二MOS管连接所述第二LED指示灯D3，当单片机通讯成功，第43引脚发出高电平，MOS Q1导通，D3点亮，则为通讯指示灯，单片机U1第35引脚通过第一电阻、第二MOS 管连接所述第二LED指示灯D3，当出现过电压故障、欠电压故障、过电流故障或漏电故障时，第35引脚发出高电平，MOS Q3导通，D4点亮，则为故障指示灯。

如图4所示：所述CAN通讯模块由JTA1051汽车隔离式CAN收发器及其外围电路组成。

如图5所示：所述电流传感器模块由HAH1BVW-S06及其外围电路组成。

如图6所示：所述电压监测模块由AD654压频转换芯片及其外围电路组成。

如图7所示：所述继电器模块由继电器型号EVR600及其外围电路组成。

需要说明的是：以上实施方式只是示例性的，不能理解为是对本实用新型保护范围的限制；只要是根据本专利原理之内所作的任何等同变更或修饰，均落入本实用新型保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于：包括外壳、继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡，所述继电器模块、电流传感器模块、绝缘监测模块、外壳上多个插座、PCB板卡安装到所述外壳内。

2.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述PCB板卡上设置有处理器、电源模块、电压监测模块、CAN通讯模块、1号-3号LED指示灯及P1-P5插座。

3.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述处理器与所述电压监测模块、所述CAN通讯模块、所述电源模块、所述2号LED指示灯、所述3号LED指示灯、所述P4插座和所述P5插座相连。

4.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述电源模块与所述1号LED指示灯相连。

5.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述P1插座与所述CAN通讯模块、所述电源模块相连。

6.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述P2插座与所述CAN通讯模块相连。

7.根据权利要求2所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述P3插座与所述电压监测模块相连。

8.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述继电器模块与所述绝缘监测模块、所述电流传感器模块相连。

9.根据权利要求1所述的一种燃料电池电堆监测模块，其特征在于，所述绝缘监测模块与所述外壳连接。

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