专利名称：一种燃料电池发动机温度采集电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃料电池，尤其涉及一种燃料电池发动机温度采集电路。
背景技术：
燃料电池是一种能够将燃料与氧化剂发生电化学反应时产生的化学能转变成电能的装置。该装置的核心部件是膜电极(Membrane Electrode Assembly，简称MEA)，膜电极由一张质子交换膜和夹在膜两面的两张可导电多孔性扩散材料(如碳纸)组成，在质子交换膜与导电材料接触的两边界面上均匀分布有细小分散的可引发电化学反应的催化剂(如金属铂)。膜电极两边用导电物体将发生电化学反应过程中产生的电子通过外电路引出，就构成了电流回路。
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(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，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一阴极端。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(如碳纸)，并在催化剂表面发生电化学反应，得到电子形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的正离子结合，形成反应产物。
在以氢气为燃料、以含有氧气的空气为氧化剂(或以纯氧为氧化剂)的质子交换膜燃料电池中，燃料氢气在阳极区发生失去电子的催化电化学反应，形成氢正离子(质子)，其电化学反应方程式为，氧气在阴极区发生得到电子的催化电化学反应，形成负离子，该负离子进一步与从阳极端迁移过来的氢正离子结合，形成反应产物水。其电化学反应方程式为。
燃料电池中的质子交换膜除了用于发生电化学反应以及迁移交换反应中产生的质子外，其作用还包括将含有燃料氢气的气流与含有氧化剂(氧气)的气流分隔开来，使它们不会相互混合而产生爆炸式反应。
在典型的质子交换膜燃料电池中，膜电极一般放在两块导电的极板之间，两极板上均开设有导流槽，因此又称作导流极板。导流槽开设在与膜电极接触的表面上，通过压铸、冲压或机械铣刻形成，其数量在一条以上。导流极板可以由金属材料制成，也可以由石墨材料制成。导流极板上的导流槽的作用是将燃料或氧化剂分别导入膜电极两边的阳极区或阴极区。在一个质子交换膜燃料电池单电池的构造中，只存在一个膜电极和两块导流极板，两块导流极板分设在膜电极两边，一个作为阳极燃料的导流极板，另一个作为阴极氧化剂的导流极板。这两块导流极板既作为电流集流板，也是膜电极两边的机械支撑。导流极板上的导流槽既是燃料或氧化剂进入阳极或阴极表面的通道，也是将电池运行过程中生成的水带走的出水通道。
为了增大质子交换膜燃料电池的功率，通常将两个或两个以上的单电池通过直叠的方式或平铺的方式连在一起组成电池组，或称作电池堆。这种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。在电池组中，位于两质子交换膜之间的极板的两面都设有导流槽，称为双极板。双极板的其中一面作为一个膜电极的阳极导流面，另一面则作为另一个相邻膜电极的阴极导流面。一个典型的电池组通常还包括1)、燃料及氧化剂气体的进口和导流通道。其作用是将燃料(如氢气、甲醇或由甲醇、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。其作用是将冷却流体均匀地分布到各个电池组内的冷却通道中，吸收燃料电池内产生的反应热并将其带出电池组进行散热；3)、燃料与氧化剂气体的出口与导流通道。其作用是将没有参与反应的多余燃料气体和氧化剂排出，同时将反应生成的液态或气态的水带出。上述燃料进出口、氧化剂进出口和冷却流体的进出口通常都开设在燃料电池组的一个端板上或分别开设在两个端板上。
质子交换膜燃料电池可用作车、船等运载工具的动力系统，又可制作成移动式或固定式的发电系统。
在燃料电池发电系统中，由于燃料电池发电系统的性能与温度有关，燃料电池发动机温度采集是一个非常重要的环节，现有燃料电池发动机温度采集采用热电阻或热敏电阻温度传感器，采集信号是一个随着温度变化的电阻值，经变送器后信号变成4～20mA的电流或0～5V的电压信号，再传给CPU处理。这种方式电路硬件成本高，信号传递过程中容易受燃料电池发动机风机、水泵等强电设备地干扰，影响测量数据不稳定，引起燃料电池发动机散热控制系统误动作，严重时导致燃料电池发动机系统崩溃。
发明内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供的一种燃料电池发动机温度采集电路。
本实用新型的目的是这样实现的一种燃料电池发动机温度采集电路，包括单片机U1、温度传感器U2、通讯接口电路U3，其特征在于，所述的温度传感器U2为半导体温度传感器或热电偶温度传感器，该传感器封装在燃料电池水箱U4内并采集温度信号，温度传感器U2与单片机U1连接，单片机U1与通讯接口电路U3连接。
所述的单片机U1可采用飞利浦87C591。
所述的温度传感器U2可采用包括DS18B20、DS18B20、MAX6611或LM92的温度传感器。
所述的温度传感器U2与单片机U1的连接线采用屏蔽电缆线。
所述的通讯接口电路U3可采用CAN总线通讯接口电路。
所述的温度传感器U2与水箱U4之间可设置导热密封胶。
所述的导热密封胶为硅脂材料填充层。
本实用新型由于采用了以上技术方案，克服了现有技术的缺陷。与现有技术相比，本实用新型采用半导体温度传感器，单片机与温度传感器之间采用数字通讯连接，现场温度直接以“一线总线”的数字方式传输，提高了系统的抗干扰性，测量可靠性高。半导体温度传感器内部有温度补偿电路，无须额外的温度补偿电路，简化了测温电路，降低了硬件电路成本。单片机根据半导体温度传感器提供的接口协议连接，直接读取半导体温度传感器的温度数值，温度测量精度由厂家生产保证，无需现场校正。
图1是本实用新型一种燃料电池发动机温度采集电路方框图；图2是本实用新型一种燃料电池发动机温度采集电路图。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步说明。
参见图2，图2是本实用新型的一个50千瓦燃料电池发电系统中温度控制的实施例。单片机U1采用的单片机芯片是飞利浦87C591，半导体温度传感器采用DS18B20产品，温度测量范围可以满足目前燃料电池发动机工作温度范围-20℃-90℃的要求。单片机U1通过一个开关量输入输出接口POT1与温度传感器U2连接，单片机软件严格按DS18B20的时序要求读取温度传器数值，在所述连接线路上，存在一个电路节点，该节点连接电阻R14和电容C28组成的电路支路。在所述支路上，电阻R14一端接电源VCC，另一端通过该节点连接电容C28，C28的另一端接地。所述温度传感器U2还具有引出端线分别接电源VCC和地GND。温度传感器U2在和GND的连接上存在电路节点，电源VCC通过电容C8连至该节点。温度传感器DS18B20封装在水箱U4金属管体内，它与水箱之间用导热硅脂1导热材料填充，增加温度的传导性，提高温度的测量的精度。DS18B20通过屏蔽电缆线和单片机CPU连接以保障采集装置的电磁兼容性。
权利要求1.一种燃料电池发动机温度采集电路，包括单片机(U1)、温度传感器(U2)、通讯接口电路(U3)，其特征在于，所述的温度传感器(U2)为半导体温度传感器或热电偶温度传感器，该传感器封装在燃料电池水箱(U4)内并采集温度信号，温度传感器(U2)与单片机(U1)连接，单片机(U1)与通讯接口电路(U3)连接。
2.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的单片机(U1)可采用飞利浦87C591。
3.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的温度传感器(U2)可采用包括DS18B20、DS18B20、MAX6611或LM92的温度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的温度传感器(U2)与单片机(U1)的连接线采用屏蔽电缆线。
5.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的通讯接口电路(U3)可采用CAN总线通讯接口电路。
6.根据权利要求1所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的温度传感器(U2)与水箱(U4)之间可设置导热密封胶。
7.根据权利要求6所述的一种燃料电池发动机温度采集电路，其特征在于，所述的导热密封胶为硅脂材料填充层。
专利摘要本实用新型涉及一种燃料电池发动机温度采集电路，包括单片机U1、温度传感器U2、通讯接口电路U3，所述的温度传感器U2为半导体温度传感器或热电偶温度传感器，该传感器封装在燃料电池水箱U4内并采集温度信号，温度传感器U2与单片机U1连接，单片机U1与通讯接口电路U3连接。与现有技术相比，本实用新型具有系统抗干扰性强，测量可靠性高，测温电路简单，电路硬件成本低，无需现场校正等优点。
文档编号G01K1/02GK2852083SQ20052004731
公开日2006年12月27日 申请日期2005年12月8日 优先权日2005年12月8日
发明者付明竹, 鲍军辉, 郭磊, 胡里清 申请人:上海神力科技有限公司