燃料電池備用電源系統的監測方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及系統監測技術領域，尤其涉及一種燃料電池備用電源系統的監測方法及系統。
【背景技術】
[0002]燃料電池(Fuel cell)是一種主要透過氧或其他氧化劑進行氧化還原反應，把燃料中的化學能轉換成電能的電池。燃料和空氣分別送進燃料電池，電就被奇妙地生產出來，它從外表上看有正負極和電解質等，像一個蓄電池，但實質上它不能“儲電”，而是一個“發電廠”。燃料電池有別于原電池，因為需要穏定的氧和燃料來源，以確保其運作供電。此電池的優點是可以提供不間斷的穩定電力，直至燃料耗盡。
[0003]燃料電池等溫、高效的將化學能轉化為電能，工作時不但很少排放大氣污染物，而且噪聲低，是一種環境友好的發電裝置。至今，燃料電池已成功用作雙子星座和阿波羅登月飛船的船上電源，Aip-潛艇的動力源。作為民用的發電裝置，兆瓦級MCFC、千瓦級PAFC、百瓦級PEMFC均正在示范發電，特別是作為燃料電池汽車的動力源已取得突破性進展，如用UTC的燃料電池發動機為動力的大巴車已運行7000多小時，證明用現在的電池材料制備的燃料電池，可以滿足作為汽車動力的要求。但燃料電池在軍轉民過程中存在的突出矛盾是成本與壽命的矛盾，為降低成本適應民用的要求，達到與具有同樣功能的其他產品如內燃機相近價位，電池的可靠性與壽命均難于達到要求，所以對燃料電池的測試數據的積累成為燃料電池系統能否穩定運行的依據。現有用于備用電源系統測試的平臺主要存在的不足有:
[0004](I)傳統監控軟件底層驅動編程過多過于負載，編程復雜，測試成本高；
[0005](2)監控軟件功能不足，數據長傳、下發實時性能不佳。

【發明內容】

[0006]本發明的目的在于提出一種燃料電池備用電源系統的監測方法及系統，能夠降低測試成本和編程時間，優化測試流程，且擴展性和通用性好。
[0007]為達此目的，本發明采用以下技術方案:
[0008]一種燃料電池備用電源系統的監測方法，包括:
[0009]采用LabVIEW建立備用電源系統的測試平臺，所述測試平臺包括監測用的可視化界面；
[0010]通過所述可視化界面接收用戶設定的工況參數、測試模式的指令信號，所述測試平臺根據所述工況參數和指令信號初始化備用電源系統；
[0011]所述測試平臺通過CAN總線實時獲取所述備用電源系統運行過程中的測試數據；
[0012]所述測試平臺分析所述測試數據確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級，并根據所述故障類型及故障等級進行對應的調控；
[0013]所述測試平臺將所述測試數據、故障類型及故障等級通過所述可視化界面進行輸出顯示。
[0014]其中，所述根據所述故障類型及故障等級進行對應的調控之后，還包括:
[0015]所述測試平臺在設定時間內根據調控產生的故障調控結果數據對所述備用電源系統的工況狀態進行調整。
[0016]其中，所述測試數據包括:單體電池電壓、系統壓力和系統溫度。
[0017]其中，所述故障類型包括:單體電池電壓過低故障、系統溫度過低/過高故障、系統壓力過低/過高故障。
[0018]其中，所述測試平臺分析所述測試數據確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級，并根據所述故障類型及故障等級進行對應的調控，包括:
[0019]所述測試平臺分析所述測試數據判斷所述備用電源系統當前是否為故障狀態，若是，確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級，并根據所述故障類型及故障等級控制所述備用電源系統升降功率或者停機保護。
[0020]其中，所述通過所述可視化界面接收設定的工況參數、測試模式的指令信號之前，還包括:所述測試平臺通過預先定義的CAN協議進行CAN總線配置，通過所述CAN協議實現測試數據和系統控制信號的傳輸。
[0021]本發明另一方面還提供了一種燃料電池備用電源系統的監測系統，包括:
[0022]用于通過LabVIEW構建備用電源系統的測試平臺的平臺構建模塊，所述測試平臺包括監測用的可視化界面；
[0023]用于通過所述可視化界面接收用戶設定的工況參數、測試模式的指令信號的工況設定t吳塊；
[0024]用于根據所述工況參數和指令信號初始化備用電源系統，將所述備用電源系統狀態還原至預設的測試初始狀態的初始化模塊；
[0025]用于通過CAN總線實時獲取所述備用電源系統運行過程中的測試數據的數據收發豐吳塊；
[0026]用于分析所述測試數據確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級，并根據所述故障類型及故障等級進行對應的調控的故障處理模塊；
[0027]用于將所述測試數據、故障類型及故障等級通過所述可視化界面進行輸出顯示的顯示模塊；
[0028]所述監測系統的各模塊之間通過LabVIEW實現邏輯連接。
[0029]其中，所述工況設定模塊，還用于實現手自動測試模式的切換，以及控制工況參數文本調用的工況設定模塊；
[0030]所述數據收發模塊，還用于向所述備用電源系統發送故障控制信號；
[0031]所述監測系統還包括:
[0032]用于控制CAN總線實現所述測試數據及故障控制信號的傳輸的通訊模塊；
[0033]用于實現數據歷史回放和數據保存功能的數據保存模塊。
[0034]其中，所述數據保存模塊具體用于，按照設定的變步長實現數據回放，以及將數據自動保存生成設定格式的報表。
[0035]其中，所述工況設定模塊，還用于在設定時間內根據故障調控結果數據對所述備用電源系統的工況狀態進行調整。
[0036]實施本發明實施例，具有如下有益效果:
[0037]本發明實施例通過LabVIEW實現備用電源系統的實時數據上傳，在電源系統運行正常的情況下通過工況的設定，實現全自動化不間斷測試，利用LabVIEW可視化的G語言，直觀的對系統進行監測，極大地降低了測試成本和編程時間，擴展性和通用性好；并且在測試過程中通過CAN總線對備用電源系統進行實時監測，將數據自動保存生成報表，在故障狀態下通過故障等級判定程序是否繼續執行，優化測試流程。
【附圖說明】
[0038]為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0039]圖1是本發明第一實施例的燃料電池備用電源系統的監測方法的流程示意圖。
[0040]圖2是本發明第二實施例的燃料電池備用電源系統的監測系統的結構示意圖。
[0041]圖3是本發明第二實施例的燃料電池備用電源系統的監測系統的測試流程圖。
【具體實施方式】
[0042]下面結合本發明的附圖對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0043]第一實施例。
[0044]圖1是本發明第一實施例的燃料電池備用電源系統的監測方法的流程示意圖，包括步驟SlOl-步驟S104.
[0045]步驟S101，采用LabVIEW建立備用電源系統的測試平臺，所述測試平臺包括監測用的可視化界面。
[0046]LabVIEff (Laboratory Virtual Instrumentat1n Engineering Workbench，實驗室虛擬儀器工程平臺)是由美國國家儀器公司所開發的圖形化程序編譯平臺，LabVIEW早期是為了儀器自動控制所設計，屬于一種高級編程語言。圖形化程序與傳統編程語言之不同點在于程序流程采用"數據流"之概念，打破傳統之思維模式，使得程序設計者在流程圖構思完畢的同時也完成了程序的撰寫。換句話說，LabVIEW采用圖標代替文本行創建應用程序的圖形化編程語言。傳統文本編程語言根據語句和指令的先后順序決定程序執行順序，而LabVIEW則采用數據流編程方式，程序框圖中節點之間的數據流向決定了 VI及函數的執行順序。其中，VI指虛擬儀器，是LabVIEW的程序模塊。由于LabVIEW特殊的圖形程序簡單易懂的開發接口，有利于縮短了測試平臺的開發時間，并且方便測試平臺的日常維護。而通過可視化界面，為用戶的監控和操作提供了方便。
[0047]步驟S102，通過所述測試平臺的可視化界面接收用戶設定的工況參數、測試模式的指令信號，所述測試平臺根據所述工況參數和指令信號初始化備用電源系統及其負載。目的在于上電時將備用電源系統狀態還原至預設的測試初始狀態。
[0048]本實施例的測試平臺，提供了手動測試和自動測試兩種測試模式，用戶可通過可視化界面選擇啟動其中一種測試模式。在自動測試模式下，可實現全自動化7*24小時不間斷測試。
[0049]步驟S103，所述測試平臺通過CAN總線實時獲取所述備用電源系統運行過程中的測試數據。
[0050]在第一實施例中，可以將自定義的CAN協議腳本導入測試平臺上位機進行CAN總線配置，即通過自定義的CAN協議實現測試數據和故障控制信號的傳輸。
[0051]步驟S104，所述測試平臺分析所述測試數據確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級，并根據所述故障類型及故障等級進行對應的調控。
[0052]較佳的，本實施例中，所述測試平臺通過CAN總線監控所述備用電源系統運行過程中的單體電池電壓、系統壓力和系統溫度等數據，以監測系統是否出現單體電池電壓過低故障、系統溫度過低/過高故障、系統壓力過低/過高故障等故障。進一步的，通過分析實時獲取的測試數據，可判斷所述備用電源系統當前是否為故障狀態，若是，確定所述備用電源系統出現的故障類型及故障等級(可通過設定的故障參數或者故障歷史數據等實現)，并根據所述故障類型及故障等級控制所述備用電源系統升降功率或者停機保護。
[0053]進一步的，本實施例的燃料電池備用電源系統的監測方法，測