專(zhuān)利名稱(chēng)：燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及燃料電池應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
燃料電池作為一種新型能源，目前已經(jīng)被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用，其作為一種新型能源，雖然其轉(zhuǎn)化效率很高，但在通常情況下，氫氣的貯存和使用存在一定的危險(xiǎn)。如果發(fā)現(xiàn)電路中有個(gè)別電路接觸不好發(fā)生火花時(shí)，在這個(gè)時(shí)候又遇到有氫氣泄露的情況，很容易發(fā)生起火，這樣燃料電池系統(tǒng)就存在一定的危險(xiǎn)性，為了避免這種情況的發(fā)生，必須先了解那些因素會(huì)影響燃料電池氫氣泄露。針對(duì)電堆本身來(lái)說(shuō)，氫的泄漏點(diǎn)主要有兩處，第一處是氫氣供給接口，另外一處是多片電堆的層疊間隙處。當(dāng)電堆受到外部機(jī)械撞擊時(shí)，其自身的機(jī)械機(jī)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化，造成原有密封結(jié)構(gòu)的破壞，導(dǎo)致氫氣泄漏。而電堆的氫氣供給接口除了在被破壞時(shí)會(huì)導(dǎo)致泄漏之外，也要考慮氫氣供氣系統(tǒng)失效導(dǎo)致氫氣供給壓力過(guò)高而帶來(lái)的不穩(wěn)定因素。針對(duì)目前燃料電池的應(yīng)用中所存在的安全隱患，有必要提出一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)燃料電池在使用過(guò)程中存在的一些安全隱患，提出一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，為燃料電池提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，并將周?chē)h(huán)境及機(jī)柜的動(dòng)態(tài)環(huán)境有一個(gè)總體的監(jiān)控和上傳。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明提供了一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其包括中央處理單元、第一擴(kuò)展模塊、第二擴(kuò)展模塊、通信模塊、人機(jī)界面和多個(gè)傳感器，所述第一擴(kuò)展模塊、所述第二擴(kuò)展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機(jī)界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個(gè)傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴(kuò)展模塊和第二擴(kuò)展模塊相連。優(yōu)選地，所述第一擴(kuò)展模塊直接與所述中央處理單元連接，所述第二擴(kuò)展模塊與所述第一擴(kuò)展模塊連接。優(yōu)選地，所述多個(gè)傳感器中包括與所述中央處理單元連接的水浸傳感器、鐵門(mén)門(mén)磁傳感器、煙霧傳感器和傾角撞擊傳感器。優(yōu)選地，所述多個(gè)傳感器中包括與所述第一擴(kuò)展模塊連接的電池溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥后壓力傳感器和環(huán)境濕度傳感器。優(yōu)選地，當(dāng)所述電池溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥后壓力傳感器和環(huán)境濕度傳感器中任何一個(gè)檢測(cè)到異常時(shí)，所述燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出嚴(yán)重告警信號(hào)，同時(shí)由中央處理單元發(fā)出關(guān)閉信號(hào)停止燃料電池工作。優(yōu)選地，還包括與所述中央處理單元、所述第一擴(kuò)展模塊或第二擴(kuò)展模塊連接的對(duì)燃料電池運(yùn)行溫度、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行監(jiān)控的傳感器。優(yōu)選地，所述多個(gè)傳感器中包括與所述第二擴(kuò)展模塊相連的氫氣濃度傳感器。
優(yōu)選地，所述通信模塊為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。
優(yōu)選地，所述中央處理單元將得到的告警信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到相關(guān)人員的手中。優(yōu)選地，所述人機(jī)界面包括可編程控制器，可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理單元進(jìn)行程序設(shè)定。本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，為燃料電池提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，并將周?chē)h(huán)境及機(jī)柜的動(dòng)態(tài)環(huán)境有一個(gè)總體的監(jiān)控和上傳，對(duì)于監(jiān)控到的一些重要的異常信息，可以發(fā)出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)指令來(lái)關(guān)閉燃料電池，實(shí)現(xiàn)安全、高效地對(duì)燃料電池的工作環(huán)境進(jìn)行安全監(jiān)控。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的燃料電池組件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明，使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢(shì)將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。下面結(jié)合圖1和圖2對(duì)本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)的具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)包括中央處理單元100、第一擴(kuò)展模塊200、第二擴(kuò)展模塊300、通信模塊400、人機(jī)界面500和多個(gè)傳感器，第一擴(kuò)展模塊200、 第二擴(kuò)展模塊300與中央處理單元100直接或間接連接，通信模塊400、人機(jī)界面500與中央處理單元100直接連接，多個(gè)傳感器分別與中央處理單元100、第一擴(kuò)展模塊200和第二擴(kuò)展模塊300相連。本實(shí)施例中，第一擴(kuò)展模塊200直接與中央處理單元100連接，第二擴(kuò)展模塊300 與第一擴(kuò)展模塊200連接。如圖1所示，本實(shí)施例的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)中，多個(gè)傳感器中包括與中央處理單元100連接的水浸傳感器601、鐵門(mén)門(mén)磁傳感器602、煙霧傳感器603 和傾角撞擊傳感器604，水浸傳感器601、鐵門(mén)門(mén)磁傳感器602、煙霧傳感器603和傾角撞擊傳感器604分別對(duì)環(huán)境中是否水浸、鐵門(mén)門(mén)磁狀態(tài)、環(huán)境中煙霧含量和傾角是否遭到撞擊進(jìn)行監(jiān)測(cè)。另外，多個(gè)傳感器中包括與第一擴(kuò)展模塊200連接的電池溫度傳感器605、環(huán)境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器607、氣體閥后壓力傳感器608和環(huán)境濕度傳感器609， 電池溫度傳感器605、環(huán)境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器607、氣體閥后壓力傳感器 608和環(huán)境濕度傳感器609分別對(duì)燃料電池的溫度、環(huán)境的溫度、氣體閥前的壓力、氣體閥后的壓力和環(huán)境濕度進(jìn)行監(jiān)測(cè)。優(yōu)選地，本實(shí)施例中，每個(gè)燃料電池單元中各設(shè)置一個(gè)電池溫度傳感器605，本實(shí)施例中，如圖2所示，采用四個(gè)燃料電池單元，每個(gè)燃料電池單元分別與直流電量變送器相連(電流)和直流電量變送器(電壓)相連，四個(gè)燃料電池單元并聯(lián)連
4接，通過(guò)一個(gè)直流電量變送器(總電壓)為外部提供電源。本實(shí)施例中，當(dāng)電池溫度傳感器605、環(huán)境溫度傳感器606、氣體閥前壓力傳感器 607、氣體閥后壓力傳感器608和環(huán)境濕度傳感器609中任何一個(gè)檢測(cè)到異常時(shí)，燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出嚴(yán)重告警信號(hào)，同時(shí)由中央處理單元100發(fā)出關(guān)閉信號(hào)停止燃料電池工作。優(yōu)選地，本實(shí)施例的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)還包括與中央處理單元100、第一擴(kuò)展模塊 200或第二擴(kuò)展模塊300連接的對(duì)燃料電池運(yùn)行溫度、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行監(jiān)控的傳感器(未圖示)。如圖1所示，多個(gè)傳感器中還包括與第二擴(kuò)展模塊300相連的氫氣濃度傳感器 610，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境中氫氣的濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)
本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)中，優(yōu)選地，通信模塊400為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊，例如采用G-BOX模塊。優(yōu)選地，中央處理單元100將得到的告警信號(hào)通過(guò)無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到相關(guān)人員的手中。另外，優(yōu)選地，提供系統(tǒng)和用戶之間進(jìn)行交互和信息交換的人機(jī)界面 500包括可編程控制器PLC，可編程控制器PLC可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理單元100進(jìn)行程序設(shè)定。本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)中，可以將監(jiān)控部分分為A、B、C三類(lèi)，具體劃分如下所述。A類(lèi)包括水浸傳感器、鐵門(mén)門(mén)磁傳感器、煙霧傳感器、傾斜撞擊傳感器。這類(lèi)傳感器能夠?qū)υO(shè)備的動(dòng)態(tài)工作環(huán)境有一個(gè)實(shí)時(shí)的監(jiān)控，能夠初步保證柜內(nèi)設(shè)備的安全和電氣設(shè)備的電氣穩(wěn)定性。同時(shí)，傾斜撞擊傳感器和煙霧傳感器能一定程度上的防止氫燃料爆炸。B類(lèi)包括環(huán)境溫度傳感器、環(huán)境濕度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥后壓力傳感器、氫氣濃度傳感器。這類(lèi)傳感器屬于嚴(yán)重告警信號(hào)，這類(lèi)信號(hào)的輸出能夠影響燃料電池是否啟動(dòng)和停止的一個(gè)標(biāo)志。環(huán)境溫度傳感器和環(huán)境濕度傳感器能夠檢測(cè)電子設(shè)備一個(gè)運(yùn)行環(huán)境溫度，由于控制電路較多，優(yōu)選地，為了不影響控制電路的性能，盡量減少燃料電池控制系統(tǒng)及燃料電池對(duì)溫度的要求。氣體閥前壓力傳感器能夠檢測(cè)氫氣瓶氫氣存余量是否正常。氣體閥后壓力傳感器能夠防止燃料電池質(zhì)子交換膜被氫氣沖破。氫氣濃度傳感器可以防止發(fā)生氫氣爆炸。C類(lèi)包括對(duì)各組燃料電池單元中的電堆溫度、電堆輸出電壓、電堆輸出電流進(jìn)行檢測(cè)。各組燃料電池單元在運(yùn)行過(guò)程中，要對(duì)燃料電池的當(dāng)前運(yùn)行溫度、輸出電壓、輸出電流進(jìn)行監(jiān)控。由于在該系統(tǒng)中使用到均流功能，多以一旦發(fā)現(xiàn)某一路的燃料電池輸出電流和電壓出現(xiàn)與其他幾路不一致或相差太遠(yuǎn)時(shí)，中央處理單元100會(huì)發(fā)出相應(yīng)的停止信號(hào)停止相應(yīng)的燃料電池單元。當(dāng)有告警信號(hào)發(fā)出時(shí)，中央處理單元100會(huì)將得到的告警信號(hào)通過(guò)通信模塊傳送到相關(guān)人員的手中。此時(shí)，A類(lèi)信號(hào)在控制系統(tǒng)中屬于一般信號(hào)對(duì)于燃料電池系統(tǒng)的啟動(dòng)沒(méi)有任何聯(lián)系；B類(lèi)信號(hào)在系統(tǒng)中屬于嚴(yán)重告警，一旦出現(xiàn)該信號(hào)，燃料電池系統(tǒng)將不會(huì)啟動(dòng)，并且會(huì)發(fā)送嚴(yán)重告警信號(hào)給相關(guān)人員；C類(lèi)信號(hào)在系統(tǒng)中屬于重要告警，燃料電池系統(tǒng)的運(yùn)行和輸出情況都和重要告警有關(guān)，一旦發(fā)現(xiàn)重要告警，燃料電池系統(tǒng)控制器將自動(dòng)控制個(gè)別燃料電池的中斷運(yùn)行，并且將該燃料電池運(yùn)行情況通過(guò)通信模塊告知相關(guān)人員。本發(fā)明將燃料電池的安全使用提高到一個(gè)新的層次，讓使用者能夠安全放心的使用。本發(fā)明既將燃料電池的啟動(dòng)和中斷控制集成在系統(tǒng)中，并且還將機(jī)柜的周邊環(huán)境安全監(jiān)控集成進(jìn)去，使可燃?xì)怏w的利用更加的安全可靠。本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，為燃料電池提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，并將周?chē)h(huán)境及機(jī)柜的動(dòng)態(tài)環(huán)境有一個(gè)總體的監(jiān)控和上傳，對(duì)于監(jiān)控到的一些重要的異常信息，可以發(fā)出相應(yīng)的開(kāi)關(guān)指令來(lái)關(guān)閉燃料電池，實(shí)現(xiàn)安全、高效地對(duì)燃料電池的工作環(huán)境進(jìn)行安全監(jiān)控。在以上的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是以上描述僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，因此本發(fā)明不受上面公開(kāi)的具體實(shí)施的限制。同時(shí)任何熟悉本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，包括中央處理單元、第一擴(kuò)展模塊、第二擴(kuò)展模塊、通信模塊、人機(jī)界面和多個(gè)傳感器，所述第一擴(kuò)展模塊、所述第二擴(kuò)展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機(jī)界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個(gè)傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴(kuò)展模塊和第二擴(kuò)展模塊相連。
2.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述第一擴(kuò)展模塊直接與所述中央處理單元連接，所述第二擴(kuò)展模塊與所述第一擴(kuò)展模塊連接。
3.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器中包括與所述中央處理單元連接的水浸傳感器、鐵門(mén)門(mén)磁傳感器、煙霧傳感器和傾角撞擊傳感器。
4.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器中包括與所述第一擴(kuò)展模塊連接的電池溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥后壓力傳感器和環(huán)境濕度傳感器。
5.如權(quán)利要求4所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述電池溫度傳感器、 環(huán)境溫度傳感器、氣體閥前壓力傳感器、氣體閥后壓力傳感器和環(huán)境濕度傳感器中任何一個(gè)檢測(cè)到異常時(shí)，所述燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)出嚴(yán)重告警信號(hào)，同時(shí)由中央處理單元發(fā)出關(guān)閉信號(hào)停止燃料電池工作。
6.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括與所述中央處理單元、所述第一擴(kuò)展模塊或第二擴(kuò)展模塊連接的對(duì)燃料電池運(yùn)行溫度、輸出電壓和輸出電流進(jìn)行監(jiān)控的傳感器。
7.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述多個(gè)傳感器中包括與所述第二擴(kuò)展模塊相連的氫氣濃度傳感器。
8.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述通信模塊為無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊。
9.如權(quán)利要求8所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述中央處理單元將得到的告警信號(hào)通過(guò)所述無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸模塊傳送到相關(guān)人員的手中。
10.如權(quán)利要求1所述的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述人機(jī)界面包括可編程控制器，可以通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)對(duì)中央處理單元進(jìn)行程序設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，其包括中央處理單元、第一擴(kuò)展模塊、第二擴(kuò)展模塊、通信模塊、人機(jī)界面和多個(gè)傳感器，所述第一擴(kuò)展模塊、所述第二擴(kuò)展模塊與所述中央處理單元直接或間接連接，所述通信模塊、所述人機(jī)界面與所述中央處理單元直接連接，所述多個(gè)傳感器分別與所述中央處理單元、所述第一擴(kuò)展模塊和第二擴(kuò)展模塊相連。本發(fā)明的燃料電池安全監(jiān)控系統(tǒng)，為燃料電池提供一個(gè)安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，實(shí)現(xiàn)安全、高效地對(duì)燃料電池的工作環(huán)境進(jìn)行安全監(jiān)控。
文檔編號(hào)G05B19/048GK102385337SQ20111037558
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者成珂, 梁偉, 葛志義, 閆偉, 陳思澄 申請(qǐng)人:南京禾浩通信科技有限公司