[实用新型]燃料电池远程监测与控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于燃料电池系统领域，涉及燃料电池远程监测与控制系统。

背景技术

燃料电池系统由反应物供给系统、散热系统、电能变化系统、气流控制系统等子系统组成，具有复杂的动态特性，如温度变化、湿度变化、功率变化、性能衰减、反应物浓度变化和单片电池性能分散等。另外，这些参数不但影响燃料电池的正常工作，同时可能导致其不可逆的损坏。如单片性能的分散性对燃料电池的影响：一般情况下质子交换膜燃料电池的单片电池开路电压为0.9V～1.0V，但电压会随着负载的增加而降低，由于单片电池的性能分散性导致个别电池电压急剧下降和不稳定，这将直接影响到整个电池堆的性能和寿命，因此单电池实时巡检对保障电池稳定工作以及增加寿命非常重要。综上，燃料电池中的许多参数都需要检测和控制，同时检测到的数据有助于将来分析燃料电池性能和设计改进燃料电池系统。针对燃料电池需要实时精确的检测与控制系统，目前已经有许多比较复杂的监控系统诞生，但目前的系统存在系统成本较高，体积过大，且监控的不方便等问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于树莓派平台的智能手机燃料电池远程监测与控制系统。通过树莓派上的微型处理器对采集到的燃料电池的电压、电流、温度等参数进行监测，从而对燃料电池的状态进行管理和控制。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

燃料电池远程监测与控制系统，包括单片机、处理器、单体电池电压采集模块；所述单片机与所述单体电池电压采集模块相连，控制单体电池电压采集模块采集燃料电池的状态参数，并通过USB通信发送到所述处理器；所述处理器将采集模块发送过来的数据上传到存储终端，并执行终端发出的控制命令；所述单体电池电压采集模块包括电源模块、多路模拟开关模块和差分放大器模块；所述电源模块为整个电路板供电；所述多路模拟开关模块将2个多路模拟复用器串联，通过并联的二进制地址总线所确定的地址，将多路输入之一切换至公共输出，所有通道均采用先断后合式开关机制，防止同时开关通道时产生瞬间短路现象；所述差分放大器的输入共模电压范围为±270V。

进一步，所述处理器的通用输入/输出(General Purpose Input Output,GPIO)引脚用于控制LED、蜂鸣器、电磁阀，通过与鼠标、键盘、显示器、摄像头相连进行人机交互。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型结合目前的智能化发展趋势提出了基于树莓派平台的智能手机应用监控系统。因为树莓派是一个仅有卡片大小的微型计算机，带有USB接口、有线网络接口、HDMI接口等，再加上目前智能手机的普及，几乎每个人都拥有一部能上网的智能手机，所以通过一个手机来进行燃料电池系统的监控将会非常便捷。用户通过手机终端就可以在任何一个能上网的地方进行燃料电池系统的监测与控制，通过远程检测系统及时发现燃料电池的异常状态，大大地减轻了工作人员的劳动强度。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本实用新型提供如下附图进行说明：

图1为本实用新型总体结构示意图；

图2为单体电池巡检差分放大器隔离法示意图；

图3为改进的差分放大器法示意图；

图4为电源模块结构图；

图5为单体电压采集模块结构图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型的优选实施例进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型硬件主要包括树莓派、Arduino单片机、单体电池电压采集模块，其中树莓派作为整个系统的主控制器，Arduino处理系统中单片机部分的任务。

1.上位机选型

本实施例选用树莓派作为上位机，它是由英国慈善组织“Raspberry Pi基金会”开发的一款基于ARM的仅有信用卡大小的微型电脑主板。

树莓派3代Model B采用博通公式BCM2837作为CPU，使用SD卡作为存储器，内置丰富的接口，包括4个USB2.0和40针扩展接口，并且支持有线和无线方式上网，蓝牙通信，其自身不带显示器，但可以通过HDMI接口输出视频，也可以通过DSI外接液晶显示屏。其官方推荐的操作系统为基于Debian的开源Linux系统Raspbian，支持Python为主要的编程语言。本实施例选择的是最新的树莓派3代Model B版本，相对于Model A+、B、B+和2代B版本在性能和功耗上都用较大的改进。

2.下位机选型