[实用新型]一种分布式燃料电池控制系统

说明书

本实用新型公开了一种分布式燃料电池控制系统，包括主控单元、氢气控制子系统控制器、空气控制子系统控制器、冷却控制子系统控制器、单片电压采集子系统控制器和功率变化子系统控制器；所述主控单元通过一级网络分别并列与氢气控制子系统控制器、空气控制子系统控制器、冷却控制子系统控制器、单片电压采集子系统控制器和功率变化子系统控制器通信连接。本实用新型能够简化燃料电池控制系统的复杂线路，简化操作，便于故障排查；能够使燃料电池控制系统的可靠性高、可维护性好。

技术领域

本实用新型属于燃料电池技术领域，尤其涉及一种分布式燃料电池控制系统。

背景技术

燃料电池系统是一种复杂的电化学装置，由数百片单电池共同构成燃料电池电堆，在其中通入氢气和氧气/空气即可在内部通过电化学反应产生电能。在燃料电池系统中，除了电堆系统，还包括氢气系统、空气系统、冷却系统、单片电压采集系统，功率变换系统和主控单元，各系统间协同工作，共同实现燃料电池按控制指令稳定发电。

现有的燃料电池系统仅有1个集中式控制器，由主控制器直接发送数字、模拟、频率等信号，或直接控制驱动器，并同时采集由各子系统中零部件传回的信号。但现有的集中式控制器的系统复杂程度较高，线路数量庞大，容易出错，且难以排查故障，此外集中式控制器需要同时处理的数据量较大，导致对处理器的运算能力要求较高。虽然目前有少量对燃料电池系统进行分布式控制的技术，但是现有的这些分布式控制系统的子系统存在耦合程度高、不便于维护等问题。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种分布式燃料电池控制系统，能够简化燃料电池控制系统的复杂线路，简化操作，便于故障排查；能够使燃料电池控制系统的可靠性高、可维护性好。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种分布式燃料电池控制系统，包括主控单元、氢气控制子系统控制器、空气控制子系统控制器、冷却控制子系统控制器、单片电压采集子系统控制器和功率变化子系统控制器；所述主控单元通过一级网络分别并列与氢气控制子系统控制器、空气控制子系统控制器、冷却控制子系统控制器、单片电压采集子系统控制器和功率变化子系统控制器通信连接；

所述氢气控制子系统控制器电连接燃料电池氢气单元传感器和氢气调节阀，并通过二级网络连接氢气循环泵的控制器；

所述空气控制子系统控制器电连接燃料电池空气单元传感器，并通过二级网络连接空气压缩机控制器；

所述冷却控制子系统控制器电连接冷却单元传感器，并通过二级网络连接冷却装置控制器；

所述单片电压采集子系统控制器通过二级网络连接燃料电池电堆中单片电池的电压采集装置；

所述功率变化子系统控制器通过二级网络连接燃料电池电堆电输出端的变换器。

进一步的是，所述一级网络和二级网络均采用CAN网络。

进一步的是，所述燃料电池氢气单元传感器包括系统氢气入口压力传感器、电堆氢气入口压力传感器、氢气流量传感器、尾排氢气浓度传感器和箱体氢气浓度传感器；

所述氢气调节阀设置在输入氢气管路上；所述氢气入口压力传感器设置在氢气调节阀后方的氢气管路上；所述电堆氢气入口压力传感器和氢气流量传感器设置在燃料电池电堆氢气入口处；所述尾排氢气浓度传感器设置在燃料电池气体排放管路出口处；所述箱体氢气浓度传感器设置在燃料电池箱体内。

进一步的是，所述燃料电池空气单元传感器包括环境压力传感器、环境温度传感器、电堆空气入口压力传感器、电堆空气出口压力传感器、电堆空气入口温度传感器和空气流量传感器；

所述环境压力传感器和环境温度传感器设置在燃料电池箱体内；所述电堆空气入口压力传感器和电堆空气入口温度传感器设置在燃料电池电堆空气入口处；所述空气流量传感器设置在燃料电池电堆的输入空气管路上；所述电堆空气出口压力传感器设置在燃料电池电堆空气出口处。