CN114914491B - 燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质，包括：获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压；按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区；对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数；确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数向燃料电池系统控制器发送。本申请提供的燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质，能够实时且便捷地监测燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势，以便于燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行准确控制，且成本低。

Description

燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质

技术领域

本发明涉及燃料电池领域，特别是涉及一种燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质。

背景技术

由于大型的燃料电池电堆内单体电池的片数非常多，常常能够达到300片甚至400片，而为了监测燃料电池状态，每一片或每两三片单体电池都会以很小的发送周期发出电压信号，这些电压信号如果都在燃料电池电压巡检控制器处进行处理和信号交互，会占用大量的总线资源，因此燃料电池电压巡检控制器往往只会将最高、最低以及平均单体电压信息发给燃料电池系统控制器使用。然而，这些信息很难直接反映出燃料电池电堆内单体电压的分布形态以及整体趋势，而燃料电池电堆内单体电压的分布形态以及整体趋势又往往是判断电堆是否过湿、过干、缺气的重要依据。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质，能够实时且便捷地监测燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势，以便于燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行准确控制，且成本低。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供了一种燃料电池电压监测方法，应用于燃料电池电压巡检控制器，所述方法包括：

获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压；

按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区；

对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数；其中，所述拟合特征参数包括拟合度和偏度；

确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数向燃料电池系统控制器发送，以便于所述燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行控制。

作为其中一种实施方式，所述按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区，包括：

根据预设分区数量以及各分区包含的单体电池数量比例对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区。

作为其中一种实施方式，所述预设分区方式包括靠近所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量小于远离所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量。

作为其中一种实施方式，所述预设分区数量为3个，所述各分区包含的单体电池数量比例为1:3:1。

作为其中一种实施方式，所述对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数，包括：

对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行一阶多项式拟合，获得每个所述分区在一阶多项式拟合后对应的拟合特征参数。

作为其中一种实施方式，还包括：

确定目标分区在一阶多项式拟合后对应的所述拟合度和所述偏度不满足预设条件时，逐步提高多项式的阶数继续对所述目标分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，直至所述目标分区对应的拟合度和偏度满足预设条件。

作为其中一种实施方式，所述拟合特征参数还包括多项式拟合系数和多项式的阶数。

作为其中一种实施方式，所述预设条件包括所述拟合度等于或大于预设拟合度阈值以及所述偏度小于或等于预设偏度阈值。。

第二方面，本发明实施例提供了一种燃料电池电压监测装置，所述装置包括处理器以及用于存储程序的存储器；当所述程序被所述处理器执行，使得所述处理器实现第一方面所述的燃料电池电压监测方法。

第三方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现第一方面所述的燃料电池电压监测方法。

本发明实施例提供的燃料电池电压监测方法、装置及计算机存储介质，所述方法包括：获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压；按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区；对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数；其中，所述拟合特征参数包括拟合度和偏度；确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数向燃料电池系统控制器发送，以便于所述燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行控制。如此，根据对燃料电池电堆的各分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，并将获得的用于反映燃料电池电堆单体电压的分布形态及趋势的拟合特征参数发送给燃料电池系统控制器，以由燃料电池系统控制器基于所述拟合特征参数对燃料电池电堆进行控制，实现了实时且便捷地监测燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势，以便于燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行准确控制，且成本低。

附图说明

图1为本发明实施例提供的燃料电池电压监测方法的流程示意图；

图2为现有燃料电池电堆模块的结构示意图；

图3为现有燃料电池控制系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的燃料电池电压监测方法的具体流程示意图；

图5为本发明实施例中单体电压的分区示意图；

图6为本发明实施例提供的燃料电池电压监测装置的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

需要说明的是，在本文中，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、物品或者装置不仅包括那些要素，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、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，本申请不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。

应当理解，尽管在本文可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语"如果"可以被解释成为"在……时"或"当……时"或"响应于确定"。再者，如同在本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。应当进一步理解，术语“包含”、“包括”表明存在所述的特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组，但不排除一个或多个其他特征、步骤、操作、元件、组件、项目、种类、和/或组的存在、出现或添加。此处使用的术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“A、B或C”或者“A、B和/或C”意味着“以下任一个：A；B；C；A和B；A和C；B和C；A、B和C”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。

应该理解的是，虽然本申请实施例中的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

需要说明的是，在本文中，采用了诸如S101、S102等步骤代号，其目的是为了更清楚简要地表述相应内容，不构成顺序上的实质性限制，本领域技术人员在具体实施时，可能会先执行S102后执行S101等，但这些均应在本申请的保护范围之内。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在后续的描述中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或者“单元”的后缀仅为了有利于本申请的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或者“单元”可以混合地使用。

参见图1，为本发明实施例提供的燃料电池电压监测方法的流程示意图，该燃料电池电压监测方法可以由本发明实施例提供的燃料电池电压监测装置来执行，该装置可以采用软件和/或硬件的方式来实现，如燃料电池电压巡检控制器，本实施例中以所述燃料电池电压监测方法应用于燃料电池电压巡检控制器为例，所述燃料电池电压监测方法包括以下步骤：

步骤S101：获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压；

这里，燃料电池电压巡检控制器可以主动采集燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压，也可接收燃料电池电堆中单体电池对应上传的单体电压，从而获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压。需要说明的是，所述单体电压除了包括电压大小参数以外，还可包括对应的单体电池标识如单体电池编号等。

步骤S102：按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区；

这里，所述预设分区方式可以根据实际需要进行设置，比如等比例分区、非等比例分区等，或者结合燃料电池电堆的实际输出能力确定。可选的，所述按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区，包括：根据预设分区数量以及各分区包含的单体电池数量比例对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区。具体地，按照从靠近或远离燃料电池的进气端的单体电池为起始位置对所述燃料电池电堆进行分区，每个分区包含相同或不同数量的单体电池。其中，所述预设分区数量以及各分区包含的单体电池数量比例可以根据实际需要进行设置，比如考虑到燃料电池电堆端板效应，即靠近燃料电池的进气端的单体电压与远离燃料电池的进气端的单体电压可能存在较大差异。可选的，靠近所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量小于远离所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量。如此，根据燃料电池电堆中不同单体电池的差异性对燃料电池电堆进行分区，使得具有相同或相似特征的单体电池处于同一分区，进一步提高了获得的燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势的准确性。

可选的，所述预设分区数量为3个，所述各分区包含的单体电池数量比例为1:3:1。假设燃料电池电堆内总共有100路单体电池，按照所述预设分区数量为3个，所述各分区包含的单体电池数量比例为1:3:1为例进行分区，则区域I和区域III分别为燃料电池电堆中位于电堆两端的各1/5路单体电池的总单体电压信号数，区域II位于电堆中部，其单体电压信号数占总单体电压信号数的3/5，即对于一个有100路单体电池数量的电堆，区域I包括第1～20路单体电池的单体电压，区域II包括第21～80路单体电池的单体电压，区域III包括第81～100路单体电池的单体电压。

当然，所述预设分区数量也可为4个、5个或10个等。需要说明的是，所述按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，可以认为是按照预设分区方式对所述燃料电池电堆中所有单体电池进行分区，以将所有单体电池划分为多个分区，且处于同一分区的单体电池在燃料电池电堆中对应的位置是相邻的。此外，也可只将所述燃料电池电堆划分为一个分区。

步骤S103：对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数；其中，所述拟合特征参数包括拟合度和偏度；

具体地，对于每个分区，对该分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得该分区对应的拟合特征参数。

这里，所述拟合度用于表征参与拟合的单体电压靠近拟合生成的多项式的程度，拟合度越高，说明拟合效果越好。所述偏度用于表征对参与拟合的单体电压分布不对称性的度量。需要说明的是，本实施例中对每个分区进行多项式拟合采用的多项式阶数都是从低到高逐步提高的，并且在第一次对每个分区进行多项式拟合时所采用的多项式阶数相同。

在一实施方式中，所述对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数，包括：对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行一阶多项式拟合，获得每个所述分区在一阶多项式拟合后对应的拟合特征参数。也就是说，在执行完步骤S101和步骤S102之后，先对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压都进行一阶多项式拟合，从而获得每个所述分区在一阶多项式拟合后对应的拟合特征参数。这里，对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压可采用线性算法如最小二乘法等进行一阶多项式拟合。此外，所述拟合特征参数除了包括拟合度和偏度之外，还可包括多项式拟合系数和多项式阶数。

步骤S104：确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数向燃料电池系统控制器发送，以便于所述燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行控制。

具体地，燃料电池电压巡检控制器在确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度都满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数如拟合度和偏度等向燃料电池系统控制器发送，以便于所述燃料电池系统控制器根据所述每个所述分区对应的所述拟合特征参数获知所述燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势，判断电堆是否过湿、过干或缺气等，进而便于对所述燃料电池电堆进行准确控制。

需要说明的是，所述预设条件可以根据实际情况需要进行设置，可选的，所述预设条件包括所述拟合度等于或大于预设拟合度阈值以及所述偏度小于或等于预设偏度阈值，比如所述预设条件为拟合度等于或大于90％且偏度小于或等于100mV等。在实际应用中，所述预设条件可结合多项式阶数等进行设置，多项式阶数越高，则预设拟合度阈值也可相应增大等。此外，燃料电池电压巡检控制器还可同时将各分区标识、各分区位置、分区数量、各分区对应的单体电池标识等发送给燃料电池系统控制器，以便于燃料电池系统控制器进行分析处理。

在一实施方式中，所述对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数，还可包括：确定目标分区在一阶多项式拟合后对应的所述拟合度和所述偏度不满足预设条件时，逐步提高多项式的阶数继续对所述目标分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，直至所述目标分区对应的拟合度和偏度满足预设条件。

可以理解地，在对有些分区包含的单体电池的单体电压进行一阶多项式拟合后，对应的所述拟合度和所述偏度可能不满足预设条件，此时需要继续对这些分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合。本实施例中以所述目标分区为在一阶多项式拟合后对应的所述拟合度和所述偏度不满足预设条件的分区。具体地，确定目标分区在一阶多项式拟合后对应的所述拟合度和所述偏度不满足预设条件时，对所述目标分区包含的单体电池的单体电压进行二阶多项式拟合，获得所述目标分区在二阶多项式拟合后对应的拟合特征参数如拟合度和偏度等，若所述目标分区在二阶多项式拟合后对应的拟合度和偏度满足预设条件，则停止进行拟合，否则继续进行三阶多项式拟合，以此类推，直至所述目标分区对应的拟合度和偏度满足预设条件。

需要说明的是，若对所述至少一个分区中的一个或多个分区包含的单体电池的单体电压进行了一阶以上的多项式拟合，则所述燃料电池电压巡检控制器向燃料电池系统控制器发送的上述分区对应的拟合特征参数为最后一次拟合的多项式拟合系数和多项式阶数。

综上，上述实施例提供的燃料电池电压监测方法中，根据对燃料电池电堆的各分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，并将获得的用于反映燃料电池电堆单体电压的分布形态及趋势的拟合特征参数发送给燃料电池系统控制器，以由燃料电池系统控制器基于所述拟合特征参数对燃料电池电堆进行控制，实现了实时且便捷地监测燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势，以便于燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行准确控制，且成本低。

基于前述实施例相同的发明构思，本实施例通过具体示例对前述实施例的技术方案进行详细说明，本实施例中以燃料电池电压巡检控制器为燃料电池电压CVM巡检控制器为例。

参阅图2，为现有燃料电池电堆模块的结构示意图，燃料电池电堆模块中包括燃料电池电堆和燃料电池电压CVM巡检控制器，两者通过多根单体电压信号线束进行连接。以一个由100个燃料电池单体组成的燃料电池电堆为例，燃料电池电堆和燃料电池电压CVM巡检控制器用101根单体电压信号线束进行连接，每两根单体电压信号线束作为测量燃料电池单体电压的线束。燃料电池电堆模块中的燃料电池电压CVM巡检控制器采集单体电压，然后再通过CAN通讯将燃料电池电压CVM巡检控制器中的数据传输到下一个通讯节点。

参阅图3，为现有燃料电池控制系统的结构示意图，燃料电池单体电压CVM巡检控制器通过CAN总线和燃料电池系统控制器以及燃料电池汽车整车控制器相连接。当燃料电池整车运行时，通过CAN总线将命令从整车控制器发送给燃料电池系统控制器，燃料电池系统需要根据燃料电池单体电压CVM巡检控制器反馈的有特点的少量的数据，来判断燃料电池电堆的状态，并根据电堆的状态调整控制策略。当燃料电池用于某个应用场景时，燃料电池电压CVM巡检控制器会向燃料电池系统控制器发送除了所有单体电压信号外，其它的燃料电池电堆特征值，然后燃料电池系统可以根据这些特征值判断燃料电池电堆的状态，当认为燃料电池电堆工作状态不佳时，会给应用层的总控制器上报故障代码，并控制燃料电池各路反应物以使电堆停止工作。当燃料电池应用于燃料电池汽车上时，应用层的总控制器为燃料电池汽车整车控制器。在各控制交互时，普遍采用CAN总线通讯，受限于CAN总线的通讯能力，所有燃料电池单体电压不会在各控制器间进行交互，燃料电池电压CVM巡检控制器需要对燃料电池单体电压进行处理，将特征信息如最高、最低以及平均单体电压信息上传至CAN总线，从而由燃料电池系统控制器对整个燃料电池电堆状态做出评估，进而确定对燃料电池的控制策略。

参见图4，为本发明实施例提供的燃料电池电压监测方法的具体流程示意图，包括以下步骤：

步骤S201：燃料电池电压CVM巡检控制器采集燃料电池单体电压；

这里，燃料电池电压CVM巡检控制器采集燃料电池单体电压，并对所有单体电压数据进行存储。

步骤S202：将单体电压进行分区；

这里，分区的数量可以根据燃料电池电压CVM巡检控制器的处理器的计算能力而定，一般对整个电堆分三个区，分别为I、II、III区，如图5所示。每个区域内的单体电压信号数量可以根据实际电堆的功率输出能力而定，以百kW级别的电堆为例，区域I和III分别为位于电堆两端的各1/5路总单体电压信号数，区域II位于电堆中部，单体电压信号数占总单体电压信号数的3/5。即对于一个有100路单体电池数量的电堆，区域I包括第1～20路单体电池，区域II包括第21～80路单体电池，区域III包括第81～100路单体电池。本实施例中推荐对电堆分为I、II、III三个区域，三个区域中燃料电池单体电压信号的数量分别占总单体电压数量的1/5、3/5、1/5。这种分区方式既可以有效的对燃料电池电堆实现分区分析，同时也兼顾到燃料电池电压CVM巡检控制器的运算与存储能力。

步骤S203：对特定区域内的单体电压利用最小二乘法进行一次多项式拟合；

这里，分别对这三个区域内的单体电压利用最小二乘法进行一次多项式拟合，即Y＝aX+b，其中a和b为该一次多项式的特征常数。

步骤S204：判断相应区域内的拟合多项式得到的拟合度α和偏度β是否在可接受的范围内，若是，则执行步骤S209，否则执行步骤S205；

这里，各分区中拟合的一次多项式有拟合度α和偏度β，当拟合度α和偏离度β均在要求范围内，一般建议拟合度α≥90％，偏度β≤100mV。

步骤S205：对拟合度不在范围的区域里的单体电压进行二次多项式拟合；

步骤S206：判断相应区域内的拟合多项式得到的拟合度α和偏度β是否在可接受的范围内，若是，则执行步骤S209，否则执行步骤S207；

步骤S207：对拟合度α和偏度β不在范围的区域里的单体电压进行高次多项式拟合；

这里，在进行升阶的单体电压多项式拟合过程中，建议依次提高拟合多项式的阶数，如一阶、二阶、三阶等等来拟合，以节省燃料电池电压CVM巡检控制器的存储和计算资源。

步骤S208：判断所有拟合多项式得到的拟合度α和偏度β是否在可接受的范围内，若是，则执行步骤S209，否则返回执行步骤S207；

步骤S209：将拟合多项式得到的拟合度α、偏度β、各多项式对应的特征常数、达到拟合要求的多项式阶数上传到CAN总线。

这里，可以将各分区中的多项式特征值、拟合度α、偏度β和多项式阶数上传到CAN总线上，供燃料电池系统做相应的控制对策。

需要说明的是，要对各单体电压分区内的单体电压进行从一阶到高阶多项式的依次最小二乘法拟合，该拟合顺序不能更改。主要是考虑到燃料电池单体电压CVM巡检控制器的运算能力与该方法的实时性，如果不按照从一阶到高阶多项式的方式，则会造成上传的多项式拟合度α和偏度β上传时间出现百毫秒级别的延迟。如果燃料电池电堆的运行不会出现频繁的功率变化，以及对单体电压的需求为大数据分析等，则可以考虑从高阶到一阶的单体电压多项式拟合，此技术方案同样适用。

也就是说，本申请实施例提供的燃料电池电压监测方法的工作过程可以概况为：为了获得关于单体电压的特征参数，对燃料电池单体电压进行处理，并通过CAN总线上传单体电压的特征参数，这些特征参数是通过燃料电池单体电压CVM巡检控制器对单体电压进行拟合，拟合得到的特征参数具体包括多项式特征值、拟合度、偏度和多项式阶数。首先，当燃料电池单体电压CVM巡检控制器采集到电堆各个单体电压后，为了提高运算效率及节约巡检硬件资源，并结合燃料电池电堆的端板效应，将整个电堆分为I、II、III三个区域，三个区域中燃料电池单体电压信号的数量分别占总电堆电压数量的1/5、3/5、1/5。接着，在单体电压分区完成后，对每个区域分别进行单体电压的多项式拟合。考虑到燃料电池单体电压CVM巡检控制器的运算能力与运算效率，本方案采用从一阶到高阶依次进行拟合，单体电压和单体电压位置拟合出的多项式建议不超过三阶。如随机采用高阶多项式进行拟合，受限于CVM巡检控制器的运算能力，拟合多项式得到的拟合度α和偏度β会满足要求，但是会有百毫秒级的延迟。尤其对于车用燃料电池电堆，可能面临几十毫秒级的变载过程，百毫秒级的延迟不利于控制策略的制定。完成单体电压一阶多项式拟合后，判断多项式拟合度α和偏度β是否符合要求，其中拟合度α和偏度β要求值的制定需要根据燃料电池电堆用户与使用场景来制定，需要平衡严苛的拟合度要求以及拟合多项式的阶数，本方案中建议拟合度α≥90％，偏度β≤100mV。如采用更高阶的多项式拟合，拟合度α也应有所提高。如各分区中多项式拟合得到的拟合度α和偏度β满足要求，则将每个区域的拟合度α、偏度β、多项式的特征值、多项式阶数上传到CAN总线上供控制系统制定控制策略使用。当对单体电压一阶多项式拟合得到的多项式拟合度α和偏度β不满足要求，对单体电压进行二阶及以上多项式的拟合，直到所有区域多项式拟合得到的拟合度α和偏度β都符合要求，然后将对应区域的拟合度α、偏度β、多项式的特征值、多项式阶数、所在分区编号这些参数发送到CAN总线上，供燃料电池控制系统制定控制策略使用。

本申请与现有技术相比具有以下创新：

1)对燃料电池单体电压的分析提出了新的特征参数，以少量的特征参数来反应燃料电池电堆局部的状态，然后燃料电池控制系统可以根据少量的特征参数，代替上百路单体电压，进行控制策略的制定。

2)对电堆所有的单体电压进行合理分区，并对相应区域里的单体电压进行最小二乘法的多项式拟合。其中，所有单体电压的分区考虑到燃料电池电堆的端板效应，电堆两端各占单体电压总路数的1/5，电堆中间占单体电压总路数的3/5。

3)能够线上实时的进行燃料电池单体电压趋势的表征，本身不依赖大数据，同时也不依赖燃料电池系统额外的辅件，直接通过燃料电池单体电压CVM巡检控制器这一常规硬件配置，即可提取单体电压特征参数。并且，通过单体电压的特征参数既可以实时的指导燃料电池系统控制策略的制定，还可以用大数据统计分析不同工况下燃料电池电堆的工作特性。

综上，本实施例提供的燃料电池电压监测方法中，能够在不用任何额外硬件的情况下，利用现有的燃料电池电压巡检硬件资源，将能采集到的单体电压信息除了最高、最低、平均电压外，转化出更多有用的信息。通过拟合，输出拟合后的参数，根据拟合后的参数，能够判断出燃料电池电堆内单体电压的分布形态及趋势。这些信息能够很方便地被燃料电池系统控制器利用，且不会占用很多的CAN总线资源。燃料电池系统控制器收到这些信息后，能够很方便地诊断燃料电池电堆是否处于较湿、较干、缺气等状态。此外，不会对燃料电池系统造成额外硬件配置，适用于车用燃料电池，在各种不同的燃料电池电堆运行工况下，本方案中的特征参数可以用来大数据统计，依次分析不同工况下燃料电池电堆的性能。

基于前述实施例相同的发明构思，本发明实施例提供了一种燃料电池电压监测装置，如图6所示，该装置包括：处理器110和用于存储能够在处理器110上运行的计算机程序的存储器111；其中，图6中示意的处理器110并非用于指代处理器110的个数为一个，而是仅用于指代处理器110相对其他器件的位置关系，在实际应用中，处理器110的个数可以为一个或多个；同样，图6中示意的存储器111也是同样的含义，即仅用于指代存储器111相对其他器件的位置关系，在实际应用中，存储器111的个数可以为一个或多个。所述处理器110用于运行所述计算机程序时，实现所述燃料电池电压监测方法。

该装置还可包括：至少一个网络接口112。该装置中的各个组件通过总线系统113耦合在一起。可理解，总线系统113用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统113除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图6中将各种总线都标为总线系统113。

其中，存储器111可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、快闪存储器(Flash Memory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(SRAM，Static Random Access Memory)、同步静态随机存取存储器(SSRAM，Synchronous Static Random Access Memory)、动态随机存取存储器(DRAM，Dynamic Random Access Memory)、同步动态随机存取存储器(SDRAM，SynchronousDynamic Random Access Memory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM，Double Data Rate Synchronous Dynamic Random Access Memory)、增强型同步动态随机存取存储器(ESDRAM，Enhanced Synchronous Dynamic Random Access Memory)、同步连接动态随机存取存储器(SLDRAM，SyncLink Dynamic Random Access Memory)、直接内存总线随机存取存储器(DRRAM，Direct Rambus Random Access Memory)。本发明实施例描述的存储器111旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本发明实施例中的存储器111用于存储各种类型的数据以支持该装置的操作。这些数据的示例包括：用于在该装置上操作的任何计算机程序，如操作系统和应用程序；联系人数据；电话簿数据；消息；图片；视频等。其中，操作系统包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序可以包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。这里，实现本发明实施例方法的程序可以包含在应用程序中。

基于前述实施例相同的发明构思，本实施例还提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质中存储有计算机程序，计算机存储介质可以是磁性随机存取存储器(FRAM，ferromagnetic random access memory)、只读存储器(ROM，Read Only Memory)、可编程只读存储器(PROM，Programmable Read-Only Memory)、可擦除可编程只读存储器(EPROM，Erasable Programmable Read-Only Memory)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)、快闪存储器(FlashMemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(CD-ROM，Compact Disc Read-Only Memory)等存储器；也可以是包括上述存储器之一或任意组合的各种设备，如移动电话、计算机、平板设备、个人数字助理等。所述计算机存储介质中存储的计算机程序被处理器运行时，实现上述所述燃料电池电压监测方法。所述计算机程序被处理器执行时实现的具体步骤流程请参考图1所示实施例的描述，在此不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

在本文中，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，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种燃料电池电压监测方法，应用于燃料电池电压巡检控制器，其特征在于，所述方法包括：

获取燃料电池电堆中所有单体电池的单体电压；

按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区；

对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数；其中，所述拟合特征参数包括拟合度和偏度；

确定每个所述分区对应的所述拟合度和所述偏度满足预设条件时，将每个所述分区对应的所述拟合特征参数向燃料电池系统控制器发送，以便于所述燃料电池系统控制器对所述燃料电池电堆进行控制；

其中，所述按照预设分区方式对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区，包括：

根据预设分区数量以及各分区包含的单体电池数量比例对所述燃料电池电堆进行分区，得到至少一个分区。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设分区方式包括靠近所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量小于远离所述燃料电池电堆两端的分区包含的单体电池数量。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设分区数量为3个，所述各分区包含的单体电池数量比例为1:3:1。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数，包括：

对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行一阶多项式拟合，获得每个所述分区在一阶多项式拟合后对应的拟合特征参数。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对所述至少一个分区中每个分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，获得每个所述分区对应的拟合特征参数，还包括：

确定目标分区在一阶多项式拟合后对应的所述拟合度和所述偏度不满足预设条件时，逐步提高多项式的阶数继续对所述目标分区包含的单体电池的单体电压进行多项式拟合，直至所述目标分区对应的拟合度和偏度满足预设条件。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述拟合特征参数还包括多项式拟合系数和多项式阶数。

7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述预设条件包括所述拟合度等于或大于预设拟合度阈值以及所述偏度小于或等于预设偏度阈值。

8.一种燃料电池电压监测装置，其特征在于，所述装置包括处理器以及用于存储程序的存储器；当所述程序被所述处理器执行时，所述处理器实现如权利要求1至7中任一项所述的燃料电池电压监测方法。

9.一种计算机存储介质，其特征在于，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现权利要求1至7中任一项所述的燃料电池电压监测方法。