CN113764704B - 燃料电池堆的堆叠系统及其短路检测方法 - Google Patents

Abstract

公开了一种燃料电池堆的堆叠系统及其短路检测方法。本申请的堆叠系统包括：燃料电池堆、供气装置、第一集流引出件、第二集流引出件、集流器、热箱和控制装置，热箱内垂直方向上的一列燃料电池堆及其供气装置形成一个堆塔，同一堆塔中的燃料电池堆串联；单个控制装置配置为控制一个堆塔并针对该堆塔进行短路检测；每个堆塔中位于热箱最上方的燃料电池堆独立地通过一第一集流引出件连接相应控制装置一极，所有堆塔中位于热箱最下方的燃料电池堆共同地连接集流器，集流器通过一第二集流引出件连接所有堆塔的控制装置的另一极。本申请堆叠系统集流紧凑性和灵活性更好，系统复杂度和热箱气体密封失效的风险等均较低。

Description

燃料电池堆的堆叠系统及其短路检测方法

技术领域

本申请涉及燃料电池技术领域，尤其涉及一种燃料电池堆的堆叠系统及其短路检测方法。

背景技术

由于技术难度大，集成式大功率固体氧化物燃料电池系统在国内外发展均不够成熟。作为电流的收集方式，集流设计直接影响固体氧化物燃料电池系统最终电能输出的反馈，反映整个燃料电池堆叠系统的运行效果。目前已知的平板式固体氧化物燃料电池堆的堆叠系统的集流方法主要是在每组非贯通式气路的燃料电池堆的负极均设计集流棒来各自引出，不仅增加了系统的复杂度，而且需要采用负极与外壳绝缘设计，对绝缘可靠性的要求较高，并且可能导致潜在的热箱气体密封问题。因此，如何提高此类固体氧化物燃料电池堆的堆叠系统的集流紧凑性和灵活性是亟待解决的问题。

发明内容

为部分地或全部地解决上述技术问题或其他相关的技术问题，本申请实施例提供了一种燃料电池堆的堆叠系统及其短路检测方法。

本申请的一个方面，提供了一种燃料电池堆的堆叠系统，包括：燃料电池堆、供气装置、第一集流引出件、第二集流引出件、集流器、热箱和控制装置，所述燃料电池堆、供气装置、集流器均密封于所述热箱内，所述控制装置和第二集流引出件设置于所述热箱外部，所述第一集流引出件穿过所述热箱引出至所述热箱外；其中，每个所述燃料电池堆与其对应的所述供气装置连通且相互绝缘，所述热箱内垂直方向上的一列所述燃料电池堆及其供气装置形成一个堆塔，同一所述堆塔中的所述燃料电池堆串联；单个所述控制装置配置为控制一个所述堆塔并针对该堆塔进行短路检测；每个所述堆塔中位于所述热箱最上方的所述燃料电池堆独立地通过一所述第一集流引出件连接相应控制装置一极，所有堆塔中位于所述热箱最下方的所述燃料电池堆共同地连接所述集流器，所述集流器通过一所述第二集流引出件连接所有堆塔的控制装置的另一极。

一些示例中，所述集流器与所述供气装置均设置为零电势点，所述第二集流引出件自所述热箱外壳引出并连接所有堆塔的控制装置的另一极。

一些示例中，上述堆叠系统还包括：集流件；其中，各所述堆塔中最下方的所述燃料电池堆分别通过一所述集流件连接所述集流器。

一些示例中，所述堆塔中的相邻燃料电池堆之间通过一所述集流件电连接。

一些示例中，所述第一集流引出件为正极集流引出件，所述第二集流引出件为负极集流引出件。

一些示例中，所述堆塔中，所述供气装置设置在所述燃料电池堆之间，配置为设置于自身上方的所述燃料电池堆供给气体和收集尾气。

本申请的另一方面，提供一种燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法，应用于上述燃料电池堆的堆叠系统，所述方法包括：测量燃料电池堆的堆叠系统中堆塔的放电电压和开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路；在确定所述堆塔中发生短路时，报警。

一些示例中，测量燃料电池堆的堆叠系统中堆塔的放电电压和开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路，包括：测量所述堆塔的放电电压，确定所述堆塔的放电电压是否异常；若所述堆塔的放电电压异常，则测量所述堆塔的开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路及短路位点。

一些示例中，确定所述堆塔的放电电压是否异常，包括：判断所述堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和；若所述堆塔的放电电压不等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和，则确定所述堆塔的放电电压异常。

一些示例中，根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路及短路位点，包括：验证所述堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中 r个燃料电池堆的放电电压正常值之和、以及所述堆塔的开路电压是否等于所述r个燃料电池堆的开路电压正常值之和，r为正整数且小于所述堆塔中燃料电池堆的总数；若所述堆塔的放电电压等于所述r个燃料电池堆的放电电压正常值之和且所述堆塔的开路电压等于所述r个燃料电池堆的开路电压正常值之和，则确定所述堆塔中发生了短路，且短路位点为所述堆塔中自上而下第r个燃料电池堆及其供气装置处。

本申请实施例燃料电池堆的堆叠系统，将燃料电池堆及其供气装置划分为堆塔，以堆塔为单位进行集流，提高了集流的灵活性，同时每个堆塔的正负极采用不同的集流方式，一极独立引出，另一极集中引出，既保证了堆塔间的独立性，又提高了燃料电池堆的堆叠系统的集流紧凑性，降低了系统复杂度，同时减少了穿过热箱箱体的集流件数量，有效降低了热箱气体密封失效的风险，并且将供气装置作为集流的功能部件，还实现了因燃料电池堆与供气装置之间绝缘失效而导致的短路的风险预警和位点判断。

通过本申请实施例的短路检测方法，可以针对潜在的燃料电池堆与供气装置间的绝缘失效导致的短路问题进行风险预警和短路位点判断，为控制堆叠系统的局部高温热点提供技术支持，降低了堆叠系统的安全风险。

本申请实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本申请实施例，但并不构成对本申请实施例的限制。在附图中：

图1是本申请一示例性实施例中燃料电池堆的堆叠系统的组成结构示意图。

图2是本申请一示例性实施例中燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法的流程示意图。

图3是本申请一示例性实施例中燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法的具体实现流程示意图。

附图标记说明

1、固体氧化物燃料电池堆；2、供气装置；3、集流器；4、第一集流引出件；5、集流件；6、第二集流引出件；7、热箱。

具体实施方式

以下结合附图对本申请实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请实施例，并不用于限制本申请实施例。

相关技术中固体氧化物燃料电池堆的堆叠系统将8组非贯通式气路(每个电堆需要单独的供气装置)的固体氧化物燃料电池堆围绕中心环形布置，在每个燃料电池堆的底部设计了集流棒，集流棒穿过阳极底板和热箱底板引出至外部，配合陶瓷和金属密封元件进行集流棒的绝缘和管道密封，避免气体泄漏。该集流方法主要是在每组非贯通式气路的电池堆的负极均设计集流棒各自引出，不仅系统复杂度高，而且需要将负极与外壳绝缘设计，对绝缘可靠性的要求较高，并且热箱的气体密封失效风险比较高。

为优化固体氧化物燃料电池堆的堆叠系统集流设计，寻求更优的集流方法，本申请针对非贯通式气路设计的固体氧化物燃料电池堆，提出了一种新型的燃料电池堆的堆叠系统，该燃料电池堆的堆叠系统的集流更紧凑且可以灵活控制。同时，本申请还针对该堆叠系统中潜在的燃料电池堆与其供气装置间的绝缘失效等原因导致的短路问题，提出了适用于该燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法，可以通过检测该堆叠系统中的电压来及时高效地发现短路的发生并确定短路位点，为控制系统的局部高温热点提供技术支持，降低了该燃料电池堆的堆叠系统的安全风险。

下面将对本申请实施例的示例性实现方式进行详细说明。

图1示出了本申请实施例中燃料电池堆的堆叠系统的示例性结构。如图 1所示，该燃料电池堆的堆叠系统可以包括：燃料电池堆1、供气装置2、集流器3、第一集流引出件4、第二集流引出件6、热箱7和控制装置(图中未示出)。如图1所示，燃料电池堆1、供气装置2、集流器3均密封于热箱7 内，第二集流引出件6和控制装置设置于热箱7外部，第一集流引出件4穿过热箱7(例如，热箱7的顶板)引出至热箱7之外。

本申请实施例中，燃料电池堆1可以为诸如固体氧化物燃料电池堆或其他类似等采用非贯通式气道设计的燃料电池堆。由于燃料电池堆1采用非贯通式气道，因此，本申请实施例的堆叠系统中每个燃料电池堆1需要配置一单独的供气装置2，也就是说，每个燃料电池堆1与一供气装置2连通且相互绝缘，该供气装置2可配置为相应的燃料电池堆1供给气体和收集尾气。

本申请实施例中，热箱7内垂直方向上的一列燃料电池堆1及其供气装置2形成一个堆塔，同一堆塔中的燃料电池堆1串联。如此，通过将垂直方向上的一列燃料电池堆1及其供气装置2划分为一个堆塔，可以将堆叠系统中的所有燃料电池堆1划分为若干个堆塔，方便以堆塔为单位进行集流，而且便于针对每个堆塔单独进行电化学控制，不仅提高了集流结构的紧凑性，而且提升了燃料电池堆控制的灵活性，集流方式更灵活。

具体地，以图1为例，假设堆叠系统中包含N(N＝n*m)个燃料电池堆 1及相应的N个供气装置2，可以根据燃料电池堆1的总数量N排布为n行 m列的矩形阵列，将垂直方向上的一列燃料电池堆1及其对应的供气装置2 视为一个堆塔，每个堆塔可以包括n个燃料电池堆1和n个供气装置2。每个堆塔中燃料电池堆1之间是相互串联的。假设默认燃料电池堆1上端为正极、下端为负极，则每个堆塔中相邻燃料电池堆1中的下方燃料电池堆1的正极与上方燃料电池堆1的负极可以通过例如下文所述的集流件5电连接，从而实现串联连接，每个燃料电池堆1与其供气装置2之间相互绝缘。实际应用中，上述连接方式可以根据燃料电池堆1的实际电极情况来调整。

本申请实施例中，为便于供气装置2自上而下为燃料电池堆1供给气体和收集尾气，供气装置2可以设置在燃料电池堆1之间。具体来说，堆塔中的供气装置2设置在燃料电池堆1之间，该供气装置2配置为设置于自身上方的燃料电池堆1供给气体和收集尾气。仍以图1为例，供气装置2可以设置在燃料电池堆1之间，并且与其上下相邻的燃料电池堆1的正负极相接触，以便利用该位置优势，使供气装置2作为集流设计的一个功能部件，实现下文的短路风险预警和短路位点判断。一些示例中，供气装置2可以带有气体分布管路，通过该气体分布管路来为其对应的燃料电池堆1供给气体和收集尾气。

仍以图1为例，每个堆塔中位于热箱7最上方的燃料电池堆1独立地通过一第一集流引出件4连接相应控制装置的一极，所有堆塔中位于热箱7最下方的燃料电池堆1共同地连接集流器3，集流器3通过一第二集流引出件 6连接所有堆塔的控制装置的另一极。这样，堆塔的正负极可以采用不同的集流方式，一极独立引出，另一极则集中引出，既保证了堆塔间的独立性，又降低了系统复杂度，减少了穿过热箱7箱体的集流引出件的数量，降低了热箱7气体密封失效的风险，并且通过集流器3实现了堆塔间的串联连接，进一步减少了集流引出件的数量，降低了集流引出件上的电压损失。

本申请实施例中，集流器3可以安装在热箱7内部。以图1为例，集流器3可以安装在热箱7内腔的底部。一些示例中，可以将集流件3与供气装置2均设置为零电势点，则集流件3与热箱7外壳处于同一电势，第二集流引出件6可通过热箱7外壳引出，即第二集流引出件6可以自热箱7外壳引出并连接所有堆塔的控制装置的另一极。这样，第二集流引出件6无需穿过热箱7即可实现其与热箱7外部的控制装置之间相应电极的电连接，构成堆塔与控制装置的闭合回路，减少了穿过热箱7箱体的集流引出件的数量，降低了热箱7气体密封失效的风险。

如图1所示，本申请实施例的堆叠系统还可以包括集流件5，各堆塔中最下方的燃料电池堆1可以分别通过一集流件5连接集流器3。并且，堆塔中相邻的燃料电池堆1之间也可以通过一集流件5电连接。由此，通过集流件5不仅可以实现同一堆塔内各个燃料电池堆1的串联，而且还可以通过集流件5和集流器3实现堆叠系统中所有堆塔之间的串联连接，进一步减少了集流引出件的数量，降低了集流引出件上的电压损失，同时既保证了堆塔间的独立性，又降低了系统复杂度，减少了穿过热箱7箱体的集流引出件的数量，降低了热箱7气体密封失效的风险。

本申请实施例中的堆叠系统中，单个控制装置配置为控制一个堆塔并针对该堆塔进行短路检测。也就是说，控制装置的数量与堆塔的数量相同，且控制装置与堆塔一一对应连接，如此，一台控制装置控制一个堆塔，可以实现每个堆塔的独立控制。一些实施例中，控制装置可以配置为通过下文所述的短路检测方法来实现相应堆塔的短路检测。其他实施例中，控制装置还可以配置为实现其连接的堆塔的电化学控制。实际应用中，该控制装置可通过包含或者外接有电化学测量元件的电子设备来实现。

实际应用中，集流器3、第一集流引出件4、集流件5和第二集流引出件6分别可以通过一导电器件来实现。例如。集流器3、第一集流引出件4、集流件5和第二集流引出件6分别可以通过金属导电片、金属导电杆或者金属导电棒等来实现，金属导电片、金属导电杆或者金属导电棒可以是铂、银或不锈钢等材质。

以图1为例，如果将堆塔的正极单独引出、所有堆塔的负极共同引出，那么，第一集流引出件4可以为正极集流引出件，第二集流引出件6可以为负极集流引出件。相应的，每个堆塔最上方燃料电池堆1的正极通过第一集流件4连接控制装置的正极，同时每个堆塔最下方燃料电池堆1的负极通过第二集流件5与集流器3连接，集流器3成为所有堆塔的共同负极，再通过第二集流引出件6与相应的控制装置的负极电连接，实现了堆叠系统独立的正极集流和集中的负极集流。采用独立的正极集流和集中的负极集流，可以方便地将负极的集流件3与供气装置2均设置为零电势点，则集流件3与热箱7外壳处于同一电势，使得整个堆塔的电势为正，便于测量。实际应用中，也可以采用独立的负极集流和集中的正极集流，其实现原理与此示例相同，不再赘述。

仍以图1为例，本申请实施例的上述堆叠系统中，依据非贯通式气路设计的固体氧化物燃料电池系统中电堆的堆叠方式的不同，将电堆分为若干个堆塔，竖直方向上一列的燃料电池堆1及其供气装置2视为一个堆塔(采用竖直方式有利于燃料电池堆的气体自上而下流通，便于供气装置为其供气和收集尾气)。每个堆塔对应一个控制装置，以实现堆塔间灵活的控制，便于应对不同的异常情况。同一堆塔中的燃料电池堆1之间相互串联，上方燃料电池堆1的负极与下方燃料电池堆1的正极通过集流件5相连，燃料电池堆 1与其相接的供气装置2作绝缘处理，以保证燃料电池堆的正常工作。每个堆塔最上方的燃料电池堆1的正极通过第一集流引出件4(即正极集流引出件)穿过热箱7引出至外部低温区，与外部的控制装置正极相连；每个堆塔最下方的燃料电池堆1的负极通过集流件5与集流器3相连，集流器3安装在热箱7中，集流件3与供气装置2设置为零电势点，集流件3与热箱7外壳处于同一电势，第二集流引出件6(即负极集流引出件)可通过热箱7外壳引出，无需再次穿过热箱7，第二集流引出件6与堆塔的控制装置的负极相连，构成堆塔与控制装置的闭合回路。

本申请实施例的上述堆叠系统中，供气装置2与燃料电池堆1之间潜在的绝缘失效问题可能导致若干个电堆短路。为解决该技术问题，本申请实施例还提出了一种适用于上述燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法。如图2 所示，该短路检测方法的示例性流程可以包括如下步骤：

步骤S201，测量燃料电池堆的堆叠系统中堆塔的放电电压和开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路；

步骤S202，在确定所述堆塔中发生短路时，报警。

上述短路检测方法可以通过测量堆塔的电压变化来确定堆塔中是否发生短路并在发生短路时进行报警，为控制堆叠系统的局部高温热点提供技术支持，降低了堆叠系统的安全风险。

步骤S201中，可以包括：步骤a1，测量堆塔的放电电压，确定堆塔的放电电压是否异常；步骤a2，若堆塔的放电电压异常，则测量堆塔的开路电压，并根据堆塔的放电电压和开路电压确定堆塔中是否发生短路及短路位点。通过先确定堆塔放电电压是否异常，不仅可以有效避免误检测，而且在堆塔放电电压正常的情况下无需执行开路电压的测量和判断等操作，检测更为高效，还可节省控制装置的计算资源。

步骤a1中，确定堆塔的放电电压是否异常，可以包括：判断堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和；若堆塔的放电电压不等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和，则确定堆塔的放电电压异常。这里，利用上述堆叠系统中同一堆塔中所有燃料电池堆串联连接的特点，通过“堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和”来高效确定堆塔放电电压是否异常。

需要说明的是，本文中的“等于”不仅包含严格意义的“相等”、也可以指“约等于”，该“等于”可以解释为：对于本领域技术人员而言两者的误差可以忽略不计，或者也可以解释为两者的误差在预定范围内，该预定范围可以取经验值，对于本领域技术人员来说该误差属于电路中燃料电池堆或集流件等正常损耗带来的误差。例如，“堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和”是指堆塔的放电电压与“所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和”之间的误差可以忽略不计。同理，下文中“堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中r个燃料电池堆的放电电压正常值之和”是指堆塔的放电电压约等于“所述堆塔中r 个燃料电池堆的放电电压正常值之和”，也即两者之间的误差可以忽略不计。“堆塔的开路电压是否等于所述堆塔中r个燃料电池堆的开路电压正常值之和”是指堆塔的开路电压约等于“所述堆塔中r个燃料电池堆的开路电压正常值之和”，也即两者之间的误差可以忽略不计。步骤a2中，根据堆塔的放电电压和开路电压确定堆塔中是否发生短路及短路位点，可以包括：步骤 a21，验证堆塔的放电电压是否等于堆塔中r个燃料电池堆的放电电压正常值之和、以及堆塔的开路电压是否等于r个燃料电池堆的开路电压正常值之和， r为正整数且小于堆塔中燃料电池堆的总数；步骤a22，若堆塔的放电电压等于r个燃料电池堆的放电电压正常值之和且堆塔的开路电压等于r个燃料电池堆的开路电压正常值之和，则确定堆塔中发生了短路，且短路位点为堆塔中自上而下第r个燃料电池堆及其供气装置处。

本申请实施例中，上述可以忽略不计的“误差”可以预先设定。例如，该“误差”可以设置为堆塔的当前电压(当前的放电电压或开路电压)相对于其正常电压(正常的放电电压或开路电压)的下降比例。

例如，堆塔放电电压的“误差”可以设置为堆塔当前放电电压相对于堆塔的正常放电电压(即堆塔中所有燃料电池堆的放电电压正常值之和或者堆塔中r个燃料电池堆的放电电压正常值之和)的下降比例(即两者的差值与堆塔的正常放电电压之比)，该下降比例的值不大于预先设定的第一比例阈值即可认为“误差”可以忽略不计，即堆塔的当前放电电压等于其正常放电电压，或者堆塔的当前放电电压等于r个燃料电池堆的放电电压之和。这里，针对步骤a1和步骤a2来说，该第一比例阈值可以取不同的值。

类似地，堆塔开路电压的“误差”可以设置为堆塔的当前开路电压相对于堆塔中r个燃料电池堆的开路电压正常值之和的下降比例(即两者的差值与堆塔的正常开路电压之比)，该下降比例的值不大于预先设定的第二比例阈值即可认为该“误差”可以忽略不计，也即对堆塔的当前开路电压等于堆塔中r个燃料电池堆的开路电压正常值之和。

上述的第一比例阈值和第二比例阈值可以由堆塔中燃料电池堆的数量来决定。例如，堆塔异常时，堆塔中将会有若干个燃料电池堆的电压变为0，因此，堆塔的电压(放电电压或开路电压)相比其正常电压在短时间内会有大幅度的下降，比如堆塔内包含有5个燃料电池堆，那么一旦堆塔的电压(放电电压或开路电压)相比其正常电压在短时间内下降了20％或以上，即可认为该堆塔中有至少一个燃料电池堆异常，相应的，第一比例阈值和第二比例预阈值可以取小于或等于20％的数值。再比如，堆塔内包含有4个燃料电池堆时，第一比例阈值和第二比例预阈值可以取小于或等于25％的数值。

一些示例中，步骤a2的示例性实现过程可以包括：步骤a211，判断所述堆塔的放电电压是否等于r个燃料电池堆放电电压正常值之和，r为小于n 的正整数，n为所述堆塔中燃料电池堆的总数；步骤a212，若堆塔的放电电压等于r个燃料电池堆放电电压正常值之和，判断堆塔的开路电压是否等于 r个燃料电池堆开路电压正常值之和；步骤a22，若堆塔的开路电压等于r 个燃料电池堆开路电压正常值之和，则确定堆塔中自上而下第r个燃料电池堆与其供气装置之间发生了短路。该示例中，先判断堆塔的放电电压、再继续判断开路电压，不仅可以有效避免误检测，而且在放电电压不等于r个燃料电池堆放电电压正常值之和的情况下无需继续开路电压的测量和判断等操作，检测过程更高效，还可节省控制装置的计算资源。

图3示出了本申请实施例中燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法的示例性具体实现流程图。如图3所示，该流程可以包括：步骤S301，在上述集流方式的正常状态下，堆塔的当前放电电压V为堆塔中所有燃料电池堆1 的放电电压正常值之和，假设堆塔中每个燃料电池堆1的放电电压正常值都相同，那么V＝n*v，n表示堆塔中燃料电池堆1的总数(不小于2的整数)， v表示燃料电池堆1的放电电压正常值，V表示堆塔的当前放电电压。步骤S302，堆塔的放电电压V不等于堆塔所有各燃料电池堆1的放电电压正常值之和，则确定放电电压异常；步骤S303，当出现放电电压异常时，先判断堆塔的当前放电电压是否为若干个(例如，r个)燃料电池堆1的放电电压正常值之和，例如，V＝r*v，r<n，r为不小于1的整数。步骤S304，若堆塔的当前放电电压不是若干个(例如，r个)燃料电池堆1的放电电压正常值之和，则确定为其它异常，例如燃料电池堆本身的异常问题等；步骤S305，若堆塔的当前放电电压是若干个(例如，r个)燃料电池堆1的放电电压正常值之和，继续判断堆塔的当前开路电压是否为该若干个燃料电池堆1的开路电压正常值之和。步骤S306，若堆塔的开路电压不是该若干个燃料电池堆1的开路电压正常值之和，则确定为其它异常；步骤S307，若堆塔的开路电压是该若干个燃料电池堆1的开路电压正常值之和，则确定发生了短路，短路位点为该堆塔中从上至下第r个供气装置2与燃料电池堆1处。在确定发生短路以及短路位点之后，可以采取例如报警等针对性措施应对短路影响。

需要说明的是，本申请实施例中燃料电池堆的放电电压正常值是指燃料电池堆正常状态下的放电电压，燃料电池堆的开路电压正常值是指燃料电池正常状态下的开路电压。实际应用中，针对上述堆叠系统中的每个堆塔，其中包含的每个燃料电池堆的放电电压正常值和开路电压正常值可以预先测量并存储于控制装置中，以便在步骤S201中使用时可以直接读取。这里，每个燃料电池堆正常状态下的放电电压和开路电压(即其放电电压正常值和开路电压正常值)可以由燃料电池堆自身的结构(例如，电池片数量等)和燃料电池堆当前所处环境的温度等因素来决定。本申请实施例中，每个燃料电池堆的放电电压正常值和开路电压正常值分别可以是一个固定值，也可以是通过实时监测的环境温度(例如，热箱7内部的温度)和燃料电池堆自身的结构等来动态调整的数值(该动态调整的过程，可以由控制装置来执行)。当然，该放电电压正常值和开路电压值也都可以是预先设定的区间值。

在步骤S202中，报警的具体实现方式可以有多种。例如，控制装置在确定堆塔中短路之后，可以向例如控制发热量等的系统或设备发送报警信号 (该报警信号中可以携带指示短路位点的信息)，以便相关设备执行例如降低发热量等的操作或处理。再例如，控制装置可以通过声音、图像、消息或其他类似的方式向工作人员发出报警信号，以便工作人员及时发现堆叠系统的异常并采取相应措施。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种燃料电池堆的堆叠系统，包括：燃料电池堆、供气装置、第一集流引出件、第二集流引出件、集流器、热箱和控制装置，所述燃料电池堆、供气装置、集流器均密封于所述热箱内，所述控制装置和第二集流引出件设置于所述热箱外部，所述第一集流引出件穿过所述热箱引出至所述热箱外；

其中，每个所述燃料电池堆与其对应的所述供气装置连通且相互绝缘，所述热箱内垂直方向上的一列所述燃料电池堆及其供气装置形成一个堆塔，同一所述堆塔中的所述燃料电池堆串联；

单个所述控制装置配置为控制一个所述堆塔并针对该堆塔进行短路检测；

每个所述堆塔中位于所述热箱最上方的所述燃料电池堆独立地通过一所述第一集流引出件连接相应控制装置一极，所有堆塔中位于所述热箱最下方的所述燃料电池堆共同地连接所述集流器，所述集流器通过一所述第二集流引出件连接所有堆塔的控制装置的另一极。

2.根据权利要求1所述的堆叠系统，其中，所述集流器与所述供气装置均设置为零电势点，所述第二集流引出件自所述热箱外壳引出并连接所有堆塔的控制装置的另一极。

3.根据权利要求1所述的堆叠系统，还包括：集流件；其中，各所述堆塔中最下方的所述燃料电池堆分别通过一所述集流件连接所述集流器。

4.根据权利要求3所述的堆叠系统，其中，所述堆塔中的相邻燃料电池堆之间通过一所述集流件电连接。

5.根据权利要求1、2、3或4所述的堆叠系统，其中，所述第一集流引出件为正极集流引出件，所述第二集流引出件为负极集流引出件。

6.根据权利要求1所述的堆叠系统，其中，所述堆塔中，所述供气装置设置在所述燃料电池堆之间，配置为设置于自身上方的所述燃料电池堆供给气体和收集尾气。

7.一种燃料电池堆的堆叠系统的短路检测方法，应用于如权利要求1至6任一项所述燃料电池堆的堆叠系统，所述方法包括：

测量燃料电池堆的堆叠系统中堆塔的放电电压和开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路；

在确定所述堆塔中发生短路时，报警。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，测量燃料电池堆的堆叠系统中堆塔的放电电压和开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路，包括：

测量所述堆塔的放电电压，确定所述堆塔的放电电压是否异常；

若所述堆塔的放电电压异常，则测量所述堆塔的开路电压，并根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路及短路位点。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述堆塔的放电电压是否异常，包括：

判断所述堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和；

若所述堆塔的放电电压不等于所述堆塔中包含的所有燃料电池堆的放电电压正常值之和，则确定所述堆塔的放电电压异常。

10.根据权利要求8所述的方法，其中，根据所述堆塔的放电电压和开路电压确定所述堆塔中是否发生短路及短路位点，包括：

验证所述堆塔的放电电压是否等于所述堆塔中r个燃料电池堆的放电电压正常值之和、以及所述堆塔的开路电压是否等于所述r个燃料电池堆的开路电压正常值之和，r为正整数且小于所述堆塔中燃料电池堆的总数；

若所述堆塔的放电电压等于所述r个燃料电池堆的放电电压正常值之和且所述堆塔的开路电压等于所述r个燃料电池堆的开路电压正常值之和，则确定所述堆塔中发生了短路，且短路位点为所述堆塔中自上而下第r个燃料电池堆及其供气装置处。

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