CN115561648A - 一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法与装置，步骤如下：计算单片电池的平均电压；获取当前采集通道的通道电压V0与单片电池采集片数n0；获取下一采集通道的通道电压V1与单片电池采集片数n1；判断V0/n0与V1/n1的差值是否大于差值阈值；判断V0/n0和V1/n1两者中的较大值与平均电压的差值是否大于第一阈值，且V0/n0和V1/n1两者中的较小值与平均电压的差值是否小于第二阈值；对当前采集通道与下一采集通道的通道电压作抹平处理。本发明通过CVM相邻通道采集到电压值对比分析出通道是否存在掉线情况；通过数据替换的手段，将掉线的异常电压替换为可靠的平均电压值，增强CVM采集数据的可靠性。

Description

一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法及装置

技术领域

本发明涉及燃料电池系统技术领域，特别涉及一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法及装置。

背景技术

燃料电池系统的核心部分是燃料电池组（以下称为电堆）。

燃料电池电压巡检模块（以下简称CVM）的各个通道通过采集线与燃料电池电堆上的单体电池进行连接，采集燃料电池单体电压信号，来判断燃料电池的工作状态，并通过CVM中的通信（CAN总线通信）线束将采集的电压信息反馈给CAN总线上的其他节点，如测试人员的上位机或燃料电池系统控制器，使得控制器和测试人员能够根据数据反馈执行对应操作控制电堆状态，从而起到保障燃料电池安全运行，提高燃料电池寿命的效果。

对于燃料电池与CVM的连接，是通过电池组的各单片电池引出连接线通过连接器连接到CVM板端连接器实现的。在实际运行过程中，二者之间的连接有可能出现异常，使得CVM控制器某一通道无法采集到对应连接的单片电池的电压。在这种情况下，CVM将无法正常采集燃料电池电压，并向燃料电池控制系统反馈异常数据，从而影响燃料电池控制单元做出正确判断。

CVM所处理得出的电堆单体电压值，一般是通过处理与计算对应单体所连接的CVM通道与对应单体前一个CVM通道的电势差来求得的。

对于燃料电池与CVM的连接，是通过电池组的各单体电池引出连接线通过连接器连接到CVM板端连接器实现的。在实际运行过程中，二者之间的连接有可能出现异常，使得CVM控制器某一通道无法采集到对应连接的单体电池的电压。在这种情况下，CVM将无法正常采集燃料电池各单体电池的电压，并向燃料电池控制系统反馈异常数据，从而影响燃料电池控制单元（FCU）做出正确判断。

在上述状况下，CVM向FCU发送的异常电压信息有可能使得FCU在燃料电池未实际发生异常的状态下误判电池运行状态异常而控制燃料电池系统进行急停操作，这样将严重影响燃料电池的健康状态，影响其使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法及装置，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，具体包括如下步骤：

S1、燃料电池电压巡检模块通过采集通道对燃料电池电堆的各个单片电池进行电压采集，各采集通道得到相应的通道电压和单片电池采集片数；计算单片电池的平均电压Vave；

S2、获取当前采集通道的通道电压V0与单片电池采集片数n0；获取下一采集通道的通道电压V1与单片电池采集片数n1；计算当前采集通道采集的单片电池的平均电压V0/n0和下一采集通道采集的单片电池的平均电压V1/n1；

S3、判断V0/n0与V1/n1的差值是否大于差值阈值；若大于进入步骤S4，反之，不判定当前采集通道为掉线；

S4、判断V0/n0和V1/n1两者中的较大值与平均电压的差值是否大于第一阈值，且V0/n0和V1/n1两者中的较小值与平均电压的差值是否小于第二阈值；若是，则判定当前采集通道为掉线，进入步骤S5；反之，则不判定当前采集通道为掉线；

S5、对当前采集通道与下一采集通道的通道电压作抹平处理。

作为优选，步骤S2中还包括对单片电池采集片数n0和单片电池采集片数n1的判断：判断n0和n1是否为0，若为0，则跳过当前采集通道的掉线判断；反之，进入S3。

作为优选，所述差值阈值为100mV~350mV。

作为优选，所述第一阈值为70-200mV，所述第二阈值为70-200mV。

作为优选，步骤S5中的抹平处理具体包括如下操作：令V0/n0和V1/n1的数值为平均电压Vave。

作为优选，步骤S4中当判定当前采集通道为掉线时，将当前采集通道的通道掉线标识offline标识为1。

本发明还公开了一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现上述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法。

本发明还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法。

本发明的有益效果：

1、本发明创造能够使得CVM规避单个通道采集线与单片电池断线这一情况下所导致的对应通道采集电压不准确的问题，提升了CVM采集通道电压的可靠性；

2、通过对掉线采集通道的电压抹平处理，能够避免FCU因为收到采集掉线而导致的错误电压反馈而做出系统急停操作；

3、通过CVM相邻通道采集到电压值对比分析出通道是否存在掉线情况；

4、通过数据替换的手段，将掉线的异常电压替换为可靠的平均电压值，增强CVM采集数据的可靠性。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

附图说明

图1是本发明一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法的示意图；

图2是电压采集模块的硬件装置示意图；

图3是本发明实施例一的电压示意图；

图4是本发明实施例二的电压示意图；

图5是本发明一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

参阅图2，本实施例所涉及的电压采集模块，硬件方案原理简图，燃料电池电堆的各个单片电池均引出采集线，与CVM采集通道相连接；CVM采集各通道电压时，通过CPU使能选通模块，使对应通道使能导通，将对应通道电压输入差分模块的输入端，再差分模块处理后的通道电压输出给CPU进行进一步的处理；

参阅图1，在燃料电池系统稳定运行的状态下，进行CVM采集通道的掉线检测。一般来说，电堆的单片电池电压一般在0~1.229V之间，而CVM单通道的电压采集范围为-5V~5V，因此在掉线情况下，CVM所采集到的-5V和5V肯定不是电堆所能达到的情况。

对于判定某一采集通道是否掉线，需要获取该通道及其后一个通道的通道电压采集值V0、V1与两通道对应的采集通道片数n0、n1，以及整个CVM采集的所有单片电压的平均值Vave。

若二者的采集片数n0、n1均不为0，则对该通道的掉线判断有效；若该通道采集片数n0、n1为0，则不对该通道进行掉线判断，跳过该通道进入下一通道的掉线判断；

计算该通道与下一通道各自采集的单片燃料电池平均电压Vcell，得到V0/n0与V1/n1；

Vcell = Vchannel / n

(Vcell指代通道采集的单片电压平均值；Vchannel指该通道采集总电压，n指该通道的采集电池片数)

对两通道的V0/n0与V1/n1进行数据分析：若两通道的V0/n0与V1/n1同时满足如下条件：

1）V0/n0与V1/n1差值大于差值阈值；差值阈值为100mV~350mV，可根据实际情况选择设定；

2）对于V0/n0与V1/n1，两者一个电压值大于Vave(平均单片电压)第一阈值，且另一个小于Vave 第二阈值；第一阈值为70-200mV，第二阈值为70-200mV；可根据实际情况选择设定；

则可以判断该CVM采集通道掉线；若上述条件有任一条不满足，则不判定该通道掉线。

对于掉线的通道，其与后一个通道在CVM上反馈的采集电压均是一个异常值。如果用户与燃料电池控制单元根据异常值进行数据处理和操作执行，则会误判整个燃料电池存在故障而进行急停等操作。

为避免误判，对掉线通道电压进行抹平的操作：令V0/n0和V1/n1的值为Vave ；

将处理后的通道电压输出给其他模块进行进一步处理。在CVM计算电压极值、离均差等数据、向用户和控制单元通过CAN通讯传输电压数据时，涉及掉线的通道时，均使用其处理后的通道电压值；

实施例一：

本实施例差值阈值取350mV，第一阈值取150mV，第二阈值取100mV；

参阅图3，所示为0-7号通道的采集电压值，第0、1、2、5、6、7号通道的电压均为1V，3、4通道的采集电压则分别为2V与-1V，整个CVM的平均电压为1V。根据本发明的判断逻辑，第3、4通道电压差大于350mV，并且显然易见地二者电压一个比平均电压高150mV，一个比平均电压低100mV，可以判断通道3采集掉线；

实施例二：

通道4电压为0.5V，根据本发明的判断逻辑，此时通道4并不满足掉线的判断条件，因此不判断通道4为采集掉线，认为通道4采集的0.5V的电压值确为该通道实际采集的电压。

本发明一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置的实施例可以应用在任意具备数据处理能力的设备上，该任意具备数据处理能力的设备可以为诸如计算机等设备或装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。从硬件层面而言，如图5所示，为本发明一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置所在任意具备数据处理能力的设备的一种硬件结构图，除了图5所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。上述装置中各个单元的功能和作用的实现过程具体详见上述方法中对应步骤的实现过程，在此不再赘述。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本发明方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置。

所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备的外部存储设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card，SMC)、SD卡、闪存卡(Flash Card）等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、燃料电池电压巡检模块通过采集通道对燃料电池电堆的各个单片电池进行电压采集，各采集通道得到相应的通道电压和单片电池采集片数；计算单片电池的平均电压Vave；

S2、获取当前采集通道的通道电压V0与单片电池采集片数n0；获取下一采集通道的通道电压V1与单片电池采集片数n1；计算当前采集通道采集的单片电池的平均电压V0/n0和下一采集通道采集的单片电池的平均电压V1/n1；

S3、判断V0/n0与V1/n1的差值是否大于差值阈值；若大于进入步骤S4，反之，不判定当前采集通道为掉线；

S4、判断V0/n0和V1/n1两者中的较大值与平均电压的差值是否大于第一阈值，且V0/n0和V1/n1两者中的较小值与平均电压的差值是否小于第二阈值；若是，则判定当前采集通道为掉线，进入步骤S5；反之，则不判定当前采集通道为掉线；

S5、对当前采集通道与下一采集通道的通道电压作抹平处理。

2.如权利要求1所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于：步骤S2中还包括对单片电池采集片数n0和单片电池采集片数n1的判断：判断n0和n1是否为0，若为0，则跳过当前采集通道的掉线判断；反之，进入S3。

3.如权利要求1所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于：所述差值阈值为100mV~350mV。

4.如权利要求1所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于：所述第一阈值为70-200mV，所述第二阈值为70-200mV。

5.如权利要求1所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于：步骤S5中的抹平处理具体包括如下操作：令V0/n0和V1/n1的数值为平均电压Vave。

6.如权利要求1所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法，其特征在于：步骤S4中当判定当前采集通道为掉线时，将当前采集通道的通道掉线标识offline标识为1。

7.一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理装置，其特征在于：包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述一个或多个处理器执行所述可执行代码时，用于实现权利要求1-6任一项所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于：其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现权利要求1-6任一项所述的一种燃料电池电压巡检模块掉线的判断处理方法。

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