CN117949715B - 一种燃料电池电压巡检方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池电压巡检方法，属于燃料电池技术领域。燃料电池中的电堆包括串联连接于电堆正负极之间的多个电池单元，至少部分相邻电池单元之间的连接节点引出检测点；各检测点划分为至少一个巡检区域；燃料电池电压巡检方法包括：多个检测周期；在检测周期中，检测电堆正极相对电堆负极的整堆电压，并将部分检测点作为本检测周期的目标检测点进行电压检测；其中，不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有检测点；同一检测周期中，每连续预设数量的检测点中，选择至少一个检测点作为目标检测点。本发明实施例可以实现电堆电压分布的快速获取以及电池单元异常的快速检出。

Description

一种燃料电池电压巡检方法

技术领域

本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池电压巡检方法。

背景技术

目前多电池单元串联结构的燃料电池中，电池单元电压检测通常采用各个电池单元独立检测或各个电池单元组独立检测的方法，需要多个电池单元或多个电池单元组都测量得到电压数值以后，才能获知电堆整体的电压分布，其测量速度不适合于电堆电压动态变化的快速获取需求。

发明内容

本发明提供了一种燃料电池电压巡检方法，以实现电堆电压分布的快速获取以及电池单元异常的快速检出。

本发明实施例提供了一种燃料电池电压巡检方法，燃料电池包括电堆，所述电堆包括串联连接于所述电堆的正极和负极之间的多个电池单元，至少部分相邻的电池单元之间的连接节点引出检测点；

所述燃料电池电压巡检方法包括：

多个检测周期；在所述检测周期中，检测所述电堆正极相对所述电堆负极的整堆电压，并将部分检测点作为本所述检测周期的目标检测点进行电压检测；其中，不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个所述检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有所述检测点；同一所述检测周期中，每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中，选择至少一个所述检测点作为所述目标检测点。

可选地，各所述检测点划分为至少一个巡检区域；每一巡检区域在所述多个检测周期中完成至少一次电压轮询；

其中，针对任一所述巡检区域，在每个所述检测周期中，每相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量相同；同一所述巡检区域的同一次电压轮询过程中，不同所述检测周期所选取的目标检测点不同；同一所述巡检区域的同一次电压轮询过程中，各所述检测周期中累计选择的目标检测点覆盖所述巡检区域中的所有检测点。

可选地，任一所述巡检区域的电压轮询过程包括：

在各所述检测周期中，将所述巡检区域中每k个连续的检测点划分为一个检测点组，并将每个检测点组中的第i个检测点作为所述目标检测点进行电压检测；其中，当前检测周期中，剩余数量小于k的未分组检测点拼接至下一检测周期进行检测点组的划分，并作为下一检测周期中一个检测点组中的部分检测点；1≤i≤k。

可选地，k与所述巡检区域中检测点的总数量互质。

可选地，对同一所述检测周期中选取的各所述目标检测点，按照预设顺序进行电压检测；

其中，所述预设顺序的确定步骤包括：将所述检测周期中选取出的所有所述目标检测点依次排列构成第一数列；将所述第一数列重复q+1次构成选择序列；在所述选择序列中，先从第一个第一数列选取其中一个目标检测点作为第一个目标检测点，然后每隔q-1个目标检测点选择一个目标检测点，直到所有目标检测点都选取一次，得到所述预设顺序；其中，q与所述检测周期中选取的所述目标检测点的总数量互质。

可选地，所述预设数量小于或等于满足以下不等式的最大正整数m，M-n*sqrt(m-1)σ＞n*sqrt(m)σ，其中，σ为所述电堆中所有所述电池单元的电压标准差，sqrt(m)σ为m个电池单元的电压标准差，sqrt(m-1)σ为m-1个电池单元的电压标准差，M为单个电池单元的电压与所述电堆中所有所述电池单元的平均电压的差值的限值，n为控制因子。

可选地，所有所述检测点构成一个所述巡检区域；

或者，所述电堆包括两个端部以及位于两个所述端部之间的中间部；所有所述检测点划分为三个巡检区域，包括：分别位于两个所述端部的两个端部巡检区域，以及位于所述中间部的中间巡检区域；任一所述端部巡检区域中相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量，小于所述中间巡检区域中相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量。

可选地，所述电堆中，每相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量均相同；

或者，所述电堆包括两个端部以及位于两个所述端部之间的中间部；任一所述端部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量，小于所述中间部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量。

可选地，所述电堆中，任一所述端部包含的电池单元总数小于所述中间部包含的电池单元总数。

可选地，在各所述检测周期中，检测各所述目标检测点相对于所述电堆负极的电压；

或者，在各所述检测周期中，检测每相邻两个目标检测点之间的电压差；

或者，每相邻两个所述检测点之间的各所述电池单元构成一个电池单元组，所述燃料电池中还包括串联连接于所述电堆的正极和负极之间的多个分压单元，多个所述分压单元与多个所述电池单元组一一对应设置，每相邻两个分压单元之间的连接点引出一个参考点；在各所述检测周期中，检测各所述目标检测点与对应的参考点之间的电压差。

本发明实施例提供的燃料电池电压巡检方法，提供了一种快速的检测点电压批量检测策略，每个检测周期中只检测电堆整体的部分检测点的相关电压，通过在每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中选择至少一个所述检测点作为所述目标检测点，可使得每个检测周期中选取的目标检测点分散分布，可以代表电堆整体的电压分布情况，以实现电堆电压分布的快速获取；并使得相邻目标检测点之间区域是否有异常能够被正确检出。以及，每个检测周期所选取的目标检测点均有差异，可使得经过多个检测周期的轮询，各检测点都能够被检测至少一次，有利于精准定位异常电池单元。因此，本发明实施例可以实现燃料电池中电堆电压分布的快速获取以及电池单元异常的快速检出。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种燃料电池的检测点位置示意图；

图2是本发明实施例提供的一种目标检测点的分布图；

图3是本发明实施例提供的另一种燃料电池的检测点位置示意图；

图4是本发明实施例提供的一种燃料电池电压巡检方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本发明实施例提供了一种燃料电池电压巡检方法，适用于燃料电池电堆中各电池单元电压的快速巡检需求，该巡检方法可以由燃料电池中的控制模块配合电压检测模块来执行。燃料电池可以是氢燃料电池。燃料电池中包括电堆，电堆中包括串联连接于电堆的正极和电堆的负极之间的多个电池单元，至少部分相邻的电池单元之间的连接节点引出检测点。例如每相邻两个电池单元之间均引出一个检测点，以便实现对各电池单元的电压检测。

燃料电池电压巡检方法中包括：多个检测周期；在每个检测周期中，检测电堆正极相对电堆负极的整堆电压，并将部分检测点作为本检测周期中的目标检测点进行电压检测；其中，不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有检测点；同一检测周期中，每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中，选择至少一个检测点作为目标检测点。

其中，在每个检测周期中，检测电堆正极相对电堆负极的整堆电压，可以确定整堆的电压变化情况，根据整堆电压，可以确定在各电池单元均正常的情况下，各电池单元应达到的目标电压，进而可根据各电池单元的目标电压以及各检测点在电堆中的位置，确定各检测点预期的目标电压。其中，电池单元的电压可以理解为电池单元正负极之间的电压。在电压巡检过程中，可根据检测点的实际电压与其目标电压之间的差距确定是否存在异常电池单元并进行故障定位；也可根据各检测点的实际电压确定各电池单元两端的实际电压，再根据电池单元的实际电压与其目标电压之间的差距确定是否存在异常电池单元并进行故障定位。例如，当电堆中各电池单元均为特性一致的单元时，各电池单元均分整堆电压，各电池单元的目标电压均等当前整堆电压除以电池单元总数量得到的电压值；当电池单元的电压在其目标电压的允许偏差范围内上下浮动时，可认为该电池单元正常运行；当电池单元两端的电压与目标电压的差值超过允许偏差范围时，可认为该电池单元异常。

同一检测周期中，将部分检测点作为目标检测点进行电压检测，相当于对检测点分多次进行批量的电压检测，相比于按顺序（例如自电堆负极至电堆正极）逐一对各检测点进行检测，可有效提高检测效率。同一检测周期中，在每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中，选择至少一个检测点作为目标检测点，相当于在电堆负极到正极之间的所有检测点中进行离散取点，使得同一检测周期中选取的目标检测点的位置较为分散，尽可能的遍布电堆的不同区域，每间隔预设数量的电池单元中至少能够取到一个目标检测点。这样，使得一个检测周期的检测结果就可以体现电堆整体的电压分布情况，实现对电堆电压分布的快速获取，每个检测周期都相当于对电堆的电压分布情况进行一次粗检，根据粗检结果，可以判断每相邻两个目标检测点之间是否存在电池单元异常的情况，大致定位异常电池单元的位置。并且，在燃料电池运行过程中，电堆的输出电压动态变化，相比于每个检测周期集中针对某一区域的检测点进行电压检测，本发明实施例在每个检测周期均能获知电堆电压的整体分布，且避免因不同检测周期中整堆电压的变动使得不同检测周期的检测结果难以进行对比。进一步地，通过设置不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有检测点，可使得历经多个检测周期后，所有检测点的相关电压都能够被检测到，实现对电堆的电压分布情况的细检，并确定每相邻两检测点之间的电池单元的电压情况，实现异常电池单元的精准定位。示例性地，可设置相邻检测周期中的目标检测点均不同，实现错位选点，减少全部检测点轮询所需要的检测周期数量。

其中，检测点的设置数量和位置可以根据实际检测需求确定，各检测点尽量分散设置于电堆的不同位置，以实现对电堆电压分布的全面监控。预设数量可以根据电堆中各电池单元的运行特性确定。例如将以控制模块与电压检测模块的检测灵敏度，能够正确识别和分辨电池单元组中任一个电池单元的电压异常的情况下，电池单元组能够包含的电池单元的最大数量，确定为预设数量的上限值。这样设置，可以使得一个检测周期的检测结果能够可靠指示异常区域，使得相邻目标检测点之间区域中的电池单元是否有异常能够被正确检出，避免出现误检漏检，后续可对异常区域进行重点关注。

本发明实施例提供的燃料电池电压巡检方法，提供了一种快速的检测点电压批量检测策略，每个检测周期中只检测电堆整体的部分检测点的相关电压，通过在每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中选择至少一个所述检测点作为所述目标检测点，可使得每个检测周期中选取的目标检测点分散分布，可以代表电堆整体的电压分布情况，以实现电堆电压分布的快速获取；并使得相邻目标检测点之间区域是否有异常能够被正确检出。以及，每个检测周期所选取的目标检测点均有差异，可使得经过多个检测周期的轮询，各检测点都能够被检测至少一次，有利于精准定位异常电池单元。因此，本发明实施例可以实现燃料电池中电堆电压分布的快速获取以及电池单元异常的快速检出。

在上述各实施方式的基础上，可选地，检测点可以在电堆正负极之间的电池单元串中均匀分布。换言之，电堆中，可设置每相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量均相同。图1是本发明实施例提供的一种燃料电池的检测点位置示意图。参见图1，示例性地，电堆10中包括s个电池单元，分别标记为C1至Cs；可以在每相邻两个电池单元之间的连接节点引出一个检测点，共s-1个检测点，分别标记为P1至Ps-1。电堆10的负极例如接地，电堆10的正极例如输出正电压Ustk，电堆10的整堆电压，即正电压Ustk相对于地信号的电压值，当地信号为0电压时，整堆电压即为正电压Ustk的值。

或者，检测点也可以在电堆正负极之间的电池单元串中非均匀分布。例如电压变动较频繁，电池单元状态不稳定，需要精细关注电压情况的区域，可将检测点设置的较密，例如每相邻两个电池单元之间均引出一个检测点；对于电压波动较小，电池单元状态稳定，无需精细关注电压情况的区域，可将检测点设置的较稀疏，例如每间隔至少两个电池单元设置一个检测点。示例性地，可将电堆划分为两个端部以及位于两个端部之间的中间部；其中一个端部靠近电堆负极，另一个端部靠近电堆正极。电堆的每个部分中均包括至少两个电池单元以及至少两个检测点；以及，电堆的每个部分中，检测点均均匀分布。可设置任一端部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量，小于中间部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量。由于电堆两端的电池单元出现电压偏差的风险较高，通过在两端部采用较密集的检测点分布，而在中间部采用较稀疏的检测点分布，可以兼顾检测结果可靠性和检测效率。

进一步地，可设置电堆中，任一端部包含的电池单元总数都小于中间部包含的电池单元总数。由于电堆两端出现电压偏差风险高的范围较小，这样设置符合实际需求。并且，设置端部区域较小，可以使得检测点密集的区域较小，从而减少整个电堆中检测点的数量，有利于在保证检测结果可靠性的基础上提高检测效率。示例性地，电堆中包括串联的400个电池单元，可设置前10个电池单元所在区域为一端部，后10个电池单元所在区域为另一端部，中间380个电池单元所在区域为中间部。

在上述各所述方式的基础上，可选地，预设数量可根据可识别出单个异常电池单元的最大电池单元数量确定。例如，在多个电池单元构成的电池单元组中，当第一偏差大于第二偏差时，可认为该电池单元组中的单个异常电池单元可识别；其中，第一偏差为该电池单元组中一个电池单元的实际电压相较于目标电压的电压偏差达到差值限值时，该电池单元组两端检测出的电压相较于该组各电池单元目标电压和的偏差；第二偏差为该组中各电池单元的允许差值限值之和。

具体地，预设数量小于或等于满足以下不等式的最大正整数m，M-n*sqrt(m-1)σ＞n*sqrt(m)σ，其中，σ为电堆中所有电池单元的电压标准差，sqrt(m)σ为m个电池单元的电压标准差，sqrt(m-1)σ为m-1个电池单元的电压标准差，M为单个电池单元的电压与电堆中所有电池单元的平均电压的差值的限值，n为控制因子。控制因子n可以根据工艺生产要求进行选择，例如，可以从1~3中选择。其中，电堆中所有电池单元的平均电压即单个电池单元的目标电压（或称基准电压），可采用整堆电压除以电堆中电池单元总数得到；M为单个电池单元是否异常的判别阈值，例如，单个电池单元的实际电压与电堆中所有电池单元的平均电压的差值超过M时，认为该电池单元异常。

可以理解的是，电堆实际运行过程中，单个电池单元的电压可能正偏或负偏，在使用该公式进行计算时，均采用偏差值计算而不考虑偏差方向，即，采用电压差值的绝对值进行计算。

在电压正偏和负偏的情况下，M的取值可以不同，例如将正偏情况下的M记为M1，负偏情况下的M记为M2，可设置M1＜M2，例如设置M1为30mV，M2为100mV。上述不等式中，极限情况下，不等式左侧可对应：一个异常电池单元的电压正偏（或负偏），其他m-1个正常电池单元的电压在允许偏差范围内负偏（或正偏）的情况；不等式右侧可对应：m个正常电池单元的电压均在允许偏差范围内正偏（或负偏）的情况。若极限情况下上述不等式仍成立，则可认为m个电池单元构成的电池单元组中，通过检测电池单元组两端的电压情况，可实现一个电池单元异常的检出。实际应用中，可以分别计算M1下的最大正整数m，并计算M2下的最大正整数m，并取两个结果中的较小者作为最终的m。或者，由于电堆实际运行过程中，异常电池单元通常会发生电压降低，即负偏的情况，因此，可以仅计算M2下的最大正整数m。

在上述各所述方式的基础上，可选地，燃料电池中包括控制模块和电压检测模块。在每个检测周期中，控制模块控制电压检测模块对各个目标检测点进行电压检测，同一时刻可针对至少一个目标检测点进行电压检测。以及，控制模块还用于上报检测结果相关数据。示例性地，控制模块按照预设的发信周期上报检测结果相关数据。示例性地，控制模块在一个发信周期中可以传输的数据量，可以覆盖一个或多个检测周期中检测结果相关数据的数据量。或者，一个检测周期内对各目标检测点和整堆电压进行电压检测得到的数据，可由控制模块在一个或多个发信周期内上报完成。检测周期和发信周期的对应关系可根据实际检测能力和发信能力确定，此处不做限定。

示例性地，可设置检测周期和发信周期一一对应，那么需要满足以下条件：一个检测周期内需要进行的电压检测次数不超过一个发信周期内控制模块上报数据的最大次数。具体而言，一个检测周期中需要进行的电压检测次数包括该检测周期中各目标检测点所需的电压检测次数与整堆电压检测所需的电压检测次数。

在上述各实施方式的基础上，可选地，可以综合考虑检测灵敏度和检测能力，确定每个检测周期中选择的目标检测点的位置和数量。

在上述各实施方式的基础上，可选地，可将所有检测点作为一个巡检区域，或者，根据需求将各检测点划分为多个巡检区域，控制每一巡检区域在多个检测周期中完成至少一次电压轮询。完成电压轮询可以理解为：该巡检区域中的各个检测点都当做目标检测点进行过电压检测。对每个巡检区域，无论区域大小，均可采用类似的轮询策略，区别仅在于不同巡检区域中相邻目标检测点之间间隔的电池单元数量可能不同，下面就一个巡检区域中的电压轮询策略进行说明。

在一种实施方式中，可选地，针对任一巡检区域，在每个检测周期中，每相邻两个目标检测点之间间隔的检测点数量相同；也就是说，在每个检测周期中均在同一巡检区域中进行相对均匀的选点。同一巡检区域的同一次电压轮询过程中，不同检测周期所选取的目标检测点不同，且同一巡检区域的同一次电压轮询过程中，各检测周期中累计选择的目标检测点覆盖巡检区域中的所有检测点。这样，可有效提高检测效率，使得一次电压轮询所经历的检测周期数最少。

具体地，任一巡检区域的电压轮询过程可包括：在各检测周期中，将巡检区域中每k个连续的检测点划分为一个检测点组，并将每个检测点组中的第i个检测点作为目标检测点进行电压检测；其中，当前检测周期中，剩余数量小于k的未分组检测点拼接至下一检测周期进行检测点组的划分，并作为下一检测周期中一个检测点组中的部分检测点；1≤i≤k；k≤预设数量，具体而言，k≤预设数量的电池单元所连接的检测点的数量。示例性地，i=1。这样可通过分组检测的方式实现整堆各检测点的轮询。

其中，每个检测周期中，巡检区域中均包括多个完整检测点组和至少一个剩余检测点不能构成完整检测点组；剩余检测点与其他检测周期中该巡检区域的检测点构成完整检测点组。这样，可以使得轮询过程中可以顾及每个检测点，避免有检测点未纳入循环的情况。示例性地，可设置k与巡检区域中检测点的总数量互质。

示例性地，可将巡检区域中的各检测点按照预设方向（例如为电堆负极指向正极的方向）依次排序，在电压轮询的第一个检测周期中，可以自巡检区域中的第一个检测点开始，连续进行检测点组的划分；第一个检测周期中剩余的未分组检测点与第二个检测周期中初始的几个检测点构成一个检测点组，第二个检测周期中剩余的检测点继续进行连续的检测点组的划分，依次类推，直至某一检测周期中无剩余的未分组检测点，完成一次电压轮询。或者说，检测点组的划分方式也可以描述为：将巡检区域中的各检测点按照预设方向（例如为电堆负极指向正极的方向）依次排列构成检测点序列，将连续多个检测周期中的检测点序列按先后顺序拼接，构成检测点总序列，可以在检测点总序列中，按照k个检测点为一组依次进行检测点组的划分。这样，在一次电压轮询的各检测周期中，可实现巡检区域中各检测点的错位分组，使得多个检测周期中选择到的目标检测点不重叠且遍布巡检区域，且每个检测周期中的目标检测点都基本在巡检区域中均匀分布。示例性地，参见图2，以一个巡检区域包括7个检测点（依次为检测点1-检测点7），k=3为例，展示了检测点组的划分方式和各检测周期中目标检测点的分布，一个虚线方框表示一个检测点组，方点表示目标检测点。其中，一个巡检区域完成一次电压轮询所需的检测周期数等于k，例如图2所示，k=3时，经过3个检测周期（即T1-T3）可完成对7个检测点的轮询。

在上述各实施方式的基础上，可选地，当同一时刻，电压检测模块无法完成对同一检测周期中所有目标检测点的电压检测时（例如电压检测模块在同一时刻仅能进行一次电压检测），在同一检测周期中，各目标检测点的电压检测顺序可以有多种，下面就其中的几种进行示例性说明。

在一种实施方式中，可选地，在同一检测周期中，可以按检测点的排列方向顺次对各目标检测点进行电压检测，例如沿电堆负极向电堆正极的方向依次对各目标检测点进行电压检测。

在另一种实施方式中，可选地，对同一检测周期中选取的各目标检测点，按照预设顺序进行电压检测。其中，预设顺序的确定步骤包括：将检测周期中选取出的所有目标检测点依次排列构成第一数列；将第一数列重复q+1次构成选择序列；在选择序列中，先从第一个第一数列选取其中一个目标检测点作为第一个目标检测点，然后每隔q-1个目标检测点选择一个目标检测点，直到所有目标检测点都选取一次，得到预设顺序；其中，q与检测周期中选取的目标检测点的总数量互质，q＞1。其中，若选取第一个第一数列中的前q个目标检测点中的任一个作为预设顺序中的第一个目标检测点，将第一数列重复q次构成选择序列即可；否则需要将第一数列重复q+1次构成选择序列。为保证能形成完整的预设顺序，优选为将第一数列重复q+1次构成选择序列。

该目标检测点排序的方式与各检测周期中目标检测点选取的方式类似。这样，可实现每个检测周期中对各目标检测点的间隔取点乱序检测，以尽可能快的得到电堆整体的电压分布。具体而言，通过这种检测顺序，可以减少顺次检测在变载过程中可能产生的“偏移假象”：在电堆整体电压上升的期间，一个检测周期内，先检测部分的电压会低于后检测部分的电压，从而导致前低后高的电堆电压分布故障假象，在电堆整体电压下降期间的情况同理。其中，电压检测模块同时仅能进行一次电压检测时，可以按照预设顺序依次进行单点检测；电压检测模块同时能进行多次电压检测时，可以按照预设顺序依次进行多点检测。

在上述各实施方式的基础上，可选地，可设置电堆包括两个端部以及位于两个端部之间的中间部。相应的，可将所有检测点划分为三个巡检区域，包括：分别位于两个端部的两个端部巡检区域，以及位于中间部的中间巡检区域。任一端部巡检区域中相邻两个目标检测点之间间隔的检测点数量，小于中间巡检区域中相邻两个目标检测点之间间隔的检测点数量。以使相同检测周期数量下，端部巡检区域的电压轮询次数多于中间巡检区域的电压轮询次数，实现对端部巡检区域的密集轮询。

在上述各实施方式的基础上，可选地，在各检测周期中，对目标检测点进行电压检测，具体可以是：

第一种情况，直接检测各目标检测点相对于电堆负极的电压，这样可以直观得到各目标检测点的电压情况，并确定电堆的电压分布。

或者，第二种情况，检测每相邻两个目标检测点之间的电压差，根据每相邻两个目标检测点之间的电压差可以确定每相邻两个目标检测点之间的电池单元是否出现异常；将各电压差进行加和等处理，可以得到电堆的电压分布。这样设置，可以有效减小电压检测器件所需的电压检测量程，有利于提高检测精度，避免因不同位置处检测点对应的电压检测器件的量程不同带来的精度取舍和误差。例如，当电堆中包括几百个电池单元时，靠近电堆正极的检测点的电压可以达到几百伏，靠近电堆负极的检测点的电压只有几伏，电压跨度过大；而转换为检测相邻两个目标检测点之间的电压时，相邻两个目标检测点之间可能仅有几个或十几个电池单元，有利于统一电压检测器件的量程需求。

或者，第三种情况，可以检测各目标检测点与对应的参考点之间的电压差，以根据参考点的电压和电压差确定目标检测点的电压。具体地，燃料电池的结构可参见图3，燃料电池中除包括电堆外，还包括多个分压单元，分压单元例如由电阻构成。具体地，每相邻两个检测点之间的各电池单元构成一个电池单元组，燃料电池中还包括串联连接于电堆的正极和负极之间的多个分压单元，多个分压单元与多个电池单元组一一对应设置，每相邻两个分压单元之间的连接点引出一个参考点。仍以每相邻两个电池单元之间均引出一个参考点为例，燃料电池中可包括s个分压单元，每个分压单元包括阻值相同的分压电阻，则分压电阻依次标记为R1至Rs，每相邻两个分压电阻之间的连接节点引出一个参考点，各参考点将整堆电压均分，各参考点依次标记为D1至Ds-1；相应的，各检测点与对应参考点之间的电压差依次标记为U1至Us-1。那么，每个检测周期中，可以对部分检测点与对应参考点之间的电压差进行检测。正常运行情况下，检测点与对应参考点之间的电压差不超过允许偏差范围。据此，基于并行串联的分压电阻，可通过参考点提供各检测点的基准电压（或者说目标电压），从而通过获取检测点与对应参考点之间的电压差来实现异常电池单元的定位和整堆电压分布的获取。

图4是本发明实施例提供的一种燃料电池电压巡检方法的流程示意图。下面参考图4，以电堆中包括400个电池单元为例，结合具体实施例对该燃料电池电压巡检方法进行说明。参见图4，该方法包括：

S110、根据预设数量和巡检区域的划分方式，确定各检测周期中目标检测点的选取方式。

其中，可以根据可识别出单个异常电池单元的最大电池单元数量确定预设数量，根据检测能力上限次数决定一个检测周期中能够设置的目标检测点的总数。

具体地，以电堆电池单元总数为400，所有检测点构成一个巡检区域，检测点总数为399为例，一个检测点组中检测点的数量k与399互质，可取11、13、17、23等数字。

假定控制模块每次发信周期（0.1秒内）最多传输25次电压测量结果的数据，若想要一个发信周期能够传输一个检测周期的检测结果，则需要控制一个检测周期的电压检测总次数不超过25。其中，当一个检测周期中目标检测点的数量为j时，目标检测点的电压测量所需的电压检测次数可以为j（对应于上述第一种和第三种情况），或者为j-1（对应于上述第二种情况）；整堆电压检测所需的电压检测次数可以为1（仅检测电堆正极电压）或2（分别检测电堆负极电压和正极电压）。若k选取17，由于399÷17=23余8，故一个检测周期中的检测次数可以是23+1（起始测量点测电堆负极）+1（整堆电压测量电堆正极）≤25，因此k可选17。或者k取23，则一个检测周期中的检测次数可以为17+1+1=19小于25，依次k也可选为23。

针对电堆两端的电池单元偏差风险较高的情况，可将各检测点划分为对应两端部的端部巡检区域和对应中间部的中间巡检区域，在端部巡检区域采用较小k值进行检测点组的划分，在中间巡检区域采用较大k值进行检测点组的划分。

具体地，针对400个检测单元，例如设置399个检测点，可以设置每个端部巡检区域包括10个检测点，k=3；中间巡检区域包括379个检测点k=33。

或者，针对电堆两端的电池单元偏差风险较高的情况，在在两端部采用较密级的检测点分布，而在电堆中间部采用较稀疏的检测点分布。

例如，可设置前后各10个电池单元分别作为两端部，每相邻两个电池单元之间均引出一个检测点；中间380个电池单元作为中间部，每隔2个电池单元设置一个检测点，总共209个检测点。

上述209个检测点可以归于同一巡检区域一起轮询检测；也可以分为三个巡检区域，分别在每次发信周期内，分配各巡检区域的目标检测点数量。例如可以设置每个端部巡检区域包括10个检测点，k=3；中间巡检区域包括209个检测点，k=13。

S120、在各检测周期中，检测电堆正极相对电堆负极的整堆电压，并将部分检测点作为目标检测点进行电压检测。

其中，不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有检测点；同一检测周期中，每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中，选择至少一个检测点作为目标检测点。

以电堆电池单元总数为400，所有检测点构成一个巡检区域，检测点总数为399，k=17为例，可选择最接近半奇数次的分组方法，以便相邻两次发信周期的检测点相互均分。

具体地，每17个检测点作为一个检测点组，一个检测周期需要进行23到24次电压检测：

第一检测周期，选取的目标检测点的序号为：1，18，35，52，……，392，共24个，再+1次整堆电压测量，共进行25次电压检测；

第二检测周期，选取的目标检测点的序号为：10，27，44，61，……，384，共23个，再+1次整堆电压测量，共进行24次电压检测；

第三检测周期，选取的目标检测点的序号为：2，19，36，……，393，共24个，再+1次整堆电压测量，共进行25次电压检测；

第四检测周期，选取的目标检测点的序号为：11，28，45，62，……，385，共23个，再+1次整堆电压测量，共进行24次电压检测；

以此类推，17个检测周期完成一次电压轮询，偶数检测周期的检测点与奇数检测周期的检测点近似相互均分。可以看出，第二检测周期选取的第一个检测点序号为10，接近于第一检测周期中选取的前两个检测点中间，结合第一检测周期的检测结果，可得到电堆更细化的电压分布；第三检测周期选取的第一个检测点序号为2，与第一检测周期中选取的第一个检测点的序号1相邻，根据这两个检测点的检测结果，可直接定位序号为1和2的两个检测点之间的电压单元是否异常，以此类推，最终可以得到电堆的具体电压分布和异常单元的精准定位。

进一步地，在各个检测周期中，可以对各目标检测点间隔取点，进行乱序的电压检测，以上述第一检测周期取到的24个目标检测点为例，假设q=5，可以24个目标检测点的序号构成第一数列：（1,18，35，52，69，86，103，120，137，154，171，188，205，222，239，256，273，290，307，324，341，358，375，392），将第一数列重复五次构成选择序列，在选择序列中每隔四个点选择一个目标检测点，直至遍历各目标检测点，得到的检测顺序为：1，86，171，256，341，18，103，188，273，358，35，120，205，290，375，52，137，222，307，392，69，154，239，324。

综上所述，本发明实施例提供了一种分段轮询的检测方案，每个检测周期只进行电堆整体中若干部分的批量电压检测，从而实现电堆整体的电压分布快速检测；此外，每次检测周期所检测的部分都有差异，从而实现异常电池单元的检出。因此，本发明实施例可以在保证异常电池单元识别的同时，提升电池单元电压异常的检出速度。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池电压巡检方法，其特征在于，燃料电池包括电堆，所述电堆包括串联连接于所述电堆的正极和负极之间的多个电池单元，至少部分相邻的电池单元之间的连接节点引出检测点；

所述燃料电池电压巡检方法包括：

多个检测周期；在所述检测周期中，检测所述电堆正极相对所述电堆负极的整堆电压，并将部分检测点作为本所述检测周期的目标检测点进行电压检测；其中，不同检测周期中选取的至少部分目标检测点不同，多个所述检测周期中累计选择的各目标检测点覆盖所有所述检测点；同一所述检测周期中，每连续预设数量的电池单元连接的各检测点中，选择至少一个所述检测点作为所述目标检测点。

2.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，各所述检测点划分为至少一个巡检区域；每一巡检区域在所述多个检测周期中完成至少一次电压轮询；

其中，针对任一所述巡检区域，在每个所述检测周期中，每相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量相同；同一所述巡检区域的同一次电压轮询过程中，不同所述检测周期所选取的目标检测点不同；同一所述巡检区域的同一次电压轮询过程中，各所述检测周期中累计选择的目标检测点覆盖所述巡检区域中的所有检测点。

3.根据权利要求2所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，任一所述巡检区域的电压轮询过程包括：

在各所述检测周期中，将所述巡检区域中每k个连续的检测点划分为一个检测点组，并将每个检测点组中的第i个检测点作为所述目标检测点进行电压检测；其中，当前检测周期中，剩余数量小于k的未分组检测点拼接至下一检测周期进行检测点组的划分，并作为下一检测周期中一个检测点组中的部分检测点；1≤i≤k。

4.根据权利要求3所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，k与所述巡检区域中检测点的总数量互质。

5.根据权利要求3或4所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，对同一所述检测周期中选取的各所述目标检测点，按照预设顺序进行电压检测；

其中，所述预设顺序的确定步骤包括：将所述检测周期中选取出的所有所述目标检测点依次排列构成第一数列；将所述第一数列重复q+1次构成选择序列；在所述选择序列中，先从第一个第一数列选取其中一个目标检测点作为第一个目标检测点，然后每隔q-1个目标检测点选择一个目标检测点，直到所有目标检测点都选取一次，得到所述预设顺序；其中，q与所述检测周期中选取的所述目标检测点的总数量互质。

6.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，所述预设数量小于或等于满足以下不等式的最大正整数m，M-n*sqrt(m-1)σ＞n*sqrt(m)σ，其中，σ为所述电堆中所有所述电池单元的电压标准差，sqrt(m)σ为m个电池单元的电压标准差，sqrt(m-1)σ为m-1个电池单元的电压标准差，M为单个电池单元的电压与所述电堆中所有所述电池单元的平均电压的差值的限值，n为控制因子。

7.根据权利要求2所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，所有所述检测点构成一个所述巡检区域；

或者，所述电堆包括两个端部以及位于两个所述端部之间的中间部；所有所述检测点划分为三个巡检区域，包括：分别位于两个所述端部的两个端部巡检区域，以及位于所述中间部的中间巡检区域；任一所述端部巡检区域中相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量，小于所述中间巡检区域中相邻两个所述目标检测点之间间隔的检测点数量。

8.根据权利要求1或7所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，所述电堆中，每相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量均相同；

或者，所述电堆包括两个端部以及位于两个所述端部之间的中间部；任一所述端部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量，小于所述中间部中相邻两个检测点之间间隔的电池单元的数量。

9.根据权利要求8所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，所述电堆中，任一所述端部包含的电池单元总数小于所述中间部包含的电池单元总数。

10.根据权利要求1所述的燃料电池电压巡检方法，其特征在于，在各所述检测周期中，检测各所述目标检测点相对于所述电堆负极的电压；

或者，在各所述检测周期中，检测每相邻两个目标检测点之间的电压差；

或者，每相邻两个所述检测点之间的各所述电池单元构成一个电池单元组，所述燃料电池中还包括串联连接于所述电堆的正极和负极之间的多个分压单元，多个所述分压单元与多个所述电池单元组一一对应设置，每相邻两个分压单元之间的连接点引出一个参考点；在各所述检测周期中，检测各所述目标检测点与对应的参考点之间的电压差。