一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置，该控制装置为带有支持实时操作系统的ＣＰＵ、带有ＣＡＮ总线控制器、带有数据存储器和带有若干控制外部设备的控制器输出接口的单片机系统，所述的控制装置通过ＣＡＮ总线与上位ＰＣ机连接通讯。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有控制参数调节方便、系统运行稳定可靠、维护方便，可以满足燃料电池大规模生产调试时的需要等优点。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及燃料电池，尤其涉及一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置。
技术介绍
电化学燃料电池是一种能够将氢及氧化剂转化成电能及反应产物的装置。该装置的内部核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极(MEA)由一张质子交换膜、膜两面夹两张多孔性的可导电的材料，如碳纸组成。在膜与碳纸的两边界面上含有均匀细小分散的引发电化学反应的催化剂，如金属铂催化剂。膜电极两边可用导电物体将发生电化学发应过程中生成的电子，通过外电路引出，构成电流回路。在膜电极的阳极端，燃料可以通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应，失去电子，形成正离子，正离子可通过迁移穿过质子交换膜，到达膜电极的另一端阴极端。在膜电极的阴极端，含有氧化剂(如氧气)的气体，如空气，通过渗透穿过多孔性扩散材料(碳纸)，并在催化剂表面上发生电化学反应得到电子，形成负离子。在阴极端形成的阴离子与阳极端迁移过来的正离子发生反应，形成反应产物。在采用氢气为燃料，含有氧气的空气为氧化剂(或纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区的催化电化学反应就产生了氢正离子(或叫质子)。质子交换膜帮助氢正离子从阳极区迁移到阴极区。除此之外，质子交换膜将含氢气燃料的气流与含氧的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆发式反应。在阴极区，氧气在催化剂表面上得到电子，形成负离子，并与阳极区迁移过来的氢正离子反应，生成反应产物水。在采用氢气、空气(氧气)的质子交换膜燃料电池中，阳极反应与阴极反应可以用以下方程式表达 阳极反应阴极反应在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极(MEA)一般均放在两块导电的极板中间，每块导流极板与膜电极接触的表面通过压铸、冲压或机械铣刻，形成至少一条以上的导流槽。这些导流极板可以上金属材料的极板，也可以是石墨材料的极板。这些导流极板上的流体孔道与导流槽分别将燃料和氧化剂导入膜电极两边的阳极区与阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极，膜电极两边分别是阳极燃料的导流板与阴极氧化剂的导流板。这些导流板既作为电流集流板，也作为膜电极两边的机械支撑，导流板上的导流槽又作为燃料与氧化剂进入阳极、阴极表面的通道，并作为带走燃料电池运行过程中生成的水的通道。为了增大整个质子交换膜燃料电池的总功率，两个或两个以上的单电池通常可通过直叠的方式串联成电池组或通过平铺的方式联成电池组。在直叠、串联式的电池组中，一块极板的两面都可以有导流槽，其中一面可以作为一个膜电极的阳极导流面，而另一面又可作为另一个相邻膜电极的阴极导流面，这种极板叫做双极板。一连串的单电池通过一定方式连在一起而组成一个电池组。电池组通常通过前端板、后端板及拉杆紧固在一起成为一体。一个典型电池组通常包括(1)燃料及氧化剂气体的导流进口和导流通道，将燃料(如氢气、甲醇或甲醇、天然气、汽油经重整后得到的富氢气体)和氧化剂(主要是氧气或空气)均匀地分布到各个阳极、阴极面的导流槽中；(2)冷却流体(如水)的进出口与导流通道，将冷却流体均匀分布到各个电池组内冷却通道中，将燃料电池内氢、氧电化学放热反应生成的热吸收并带出电池组进行散热；(3)燃料与氧化剂气体的出口与相应的导流通道，燃料气体与氧化剂气体在排出时，可携带出燃料电池中生成的液、汽态的水。通常，将所有燃料、氧化剂、冷却流体的进出口都开在燃料电池组的一个端板上或两个端板上。质子交换膜燃料电池既可以用作车、船等运载工具的动力系统，又可用作移动式或固定式发电站。质子交换膜燃料电池一般由若干个单电池组成，将这些单电池以串联或并联的方式连接起来构成质子交换膜燃料电池堆，将质子交换膜燃料电池堆与其他运行支持系统组合起来构成整个质子交换膜燃料电池发电系统。燃料电池发电系统一般由以下几个部分组成1.燃料电池堆；2.燃料氢气供应子系统；3.空气供应子系统；4.冷却散热子系统5.自动控制及电能输出子系统。燃料电池系统控制装置是自动控制及电能输出子系统中的一个重要部分。图1是一种现有上海神力科技有限公司专利技术(中国专利号200420021056.7)中的燃料电池控制装置。图中包括PC机1，控制器2，燃料电池系统控制部件3，CAN总线4。在燃料电池系统控制部件3中包括风机5，散热风扇7、电磁阀6等装置。上述现有的燃料电池系统控制装置在使用中，仍存在以下不足之处1.当燃料电池系统交付用户后，如果需要调整燃料电池系统控制参数，不得不让单片机编程人员编制程序重新烧录到单片机中。同时现有的燃料电池控制器采用查表的方法得到控制参数，这样的数据表非常庞大繁琐，如果需要更改控制参数必须由单片机编程人员到现场完成，维护不便。2.燃料电池系统在调试过程中，必须先用PC机对燃料电池系统进行调试，调试完成后，再编制单片机程序，并需再次对燃料电池系统进行调试以验证单片机程序是否正确，调试过程复杂、繁琐。具体而言，在整个调试过程中，首先必须编制复杂的PC上位机程序。PC上位机程序根据需实现的单片机程序的功能运算出单片机系统可以执行的控制指令，发送给控制装置。PC机需不断地运算、发送控制指令以适应外界参数的改变，通讯数据量非常大。此外，还需要利用PC机控制燃料电池系统在各种工况下运行，来收集合适的控制参数。当用PC机来调试燃料电池系统完成后，再编制单片机控制程序，然后由单片机来控制燃料电池运行。燃料电池系统还需再一次模拟在各种工况下运行，用来验证控制程序是否正确。如果有一个控制参数设置错误，将不得不停机重新编制控制程序，然后继续测试。直至所有的控制程序、控制参数得以验证。这个过程必须由专业的PC机编程人员编制复杂的PC机程序，由专业的单片机编程人员编制复杂的单片机控制程序。3.PC机的可靠性较差。在由PC机控制调试的过程中，一旦发生死机，将不得不中断测试，甚至造成严重的后果。
技术实现思路
本技术的目的就是在原专利技术(中国专利号200420021056.7)基础上改进并克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置，其特征在于，该控制装置为带有支持实时操作系统的CPU、带有CAN总线控制器、带有数据存储器和带有若干控制外部设备的控制器输出接口的单片机系统，所述的控制装置通过CAN总线与上位PC机连接通讯。所述的控制装置内部建立了控制燃料电池系统工作的多个数学模型，燃料电池可以在不停机的情况下通过函数运算修改、存储多个模型的控制参数，所述的多个控制参数在燃料电池系统重新启动后仍然存在。所述的控制装置具有对燃料电池系统的自动控制模式和手动控制模式，自动控制模式和手动控制模式可以相互切换，针对燃料电池系统中不同的控制设备，可以同时采用不同的控制模式。所述的控制装置可对燃料电池系统故障进行处理。所述的控制装置可对燃料电池系统自动保护和原因存储保护，当燃料电池系统发生严重故障时，所述的控制装置自动关闭燃料电池系统，并自动记录存储系统关闭原因。所述的控制装置可对控制参数自动校验，防止控制参数值超出正常范围，造成控制出错；同时，所述的控制装置中存储有最初设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可以在线修改及存储控制参数的燃料电池控制装置，其特征在于，该控制装置为带有支持实时操作系统的ＣＰＵ、带有ＣＡＮ总线控制器、带有数据存储器和带有若干控制外部设备的控制器输出接口的单片机系统，所述的控制装置通过ＣＡＮ总线与上位ＰＣ机连接通讯。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王立明，付明竹，葛栩栩，胡里清，
申请(专利权)人：上海神力科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]