電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置及燃料電池的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及能源應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝 置及燃料電池。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)有的供電儲(chǔ)能裝置中，燃料電池是一種采用非燃燒的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電 能的發(fā)電裝置，由于不受卡諾循環(huán)的限制，其直接發(fā)電效率可達(dá)45%，熱電聯(lián)供效率可達(dá) 90%以上，可廣泛應(yīng)用于備用電源、分布式電站和汽車動(dòng)力等多個(gè)領(lǐng)域。燃料電池種類較 多，其中，質(zhì)子交換膜燃料電池具有電流密度大、比功率高和可室溫快速啟動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，具有 很高的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0003] 在相關(guān)技術(shù)中，燃料電堆池由多節(jié)單電池通過(guò)串聯(lián)組成，在實(shí)際使用過(guò)程中，單節(jié) 電池由于各種偶然因素可能出現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)失常，從而導(dǎo)致由于單節(jié)電池運(yùn)行狀態(tài)制約整個(gè) 燃料電池堆的穩(wěn)定運(yùn)行。在相關(guān)的燃料電池堆的監(jiān)控模塊中的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控模塊中，通常 包括狀態(tài)監(jiān)控子模塊和狀態(tài)判斷子模塊兩部分，其中，狀態(tài)判斷子模塊通過(guò)對(duì)不同單節(jié)電 池的實(shí)時(shí)性能進(jìn)行比較，從而進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)判斷。但是單節(jié)電池會(huì)發(fā)生隨機(jī)性衰減，相關(guān)的 監(jiān)控模塊無(wú)法對(duì)單節(jié)電池的隨機(jī)衰減進(jìn)行監(jiān)控，進(jìn)而導(dǎo)致監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)控信息不全 面，從而降低了燃料電池堆的使用效率。
[0004] 針對(duì)上述由于監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)控信息缺失，導(dǎo)致監(jiān)控模塊對(duì)燃料電池運(yùn)行狀態(tài) 的判斷不準(zhǔn)確的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型實(shí)施例提供了一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置及燃料電池，以至少解決 由于監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)控信息缺失，導(dǎo)致監(jiān)控模塊對(duì)燃料電池運(yùn)行狀態(tài)的判斷不準(zhǔn)確的技 術(shù)問(wèn)題。
[0006] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一個(gè)方面，提供了一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，包括： 電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器、狀態(tài)歸一器和狀態(tài)判斷器，其中，電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器，與狀態(tài)歸一器電連接， 用于采集至少一節(jié)電池的電壓;狀態(tài)歸一器，與電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器電連接，用于歸一化至少一 節(jié)電池的電壓;狀態(tài)判斷器，與狀態(tài)歸一器電連接，用于確定歸一化后的至少一節(jié)電池的電 壓的運(yùn)行狀態(tài)。
[0007] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一方面，還提供了一種燃料電池，包括：電池運(yùn)行狀態(tài) 監(jiān)測(cè)的裝置，其中，該電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝置為上述的電池運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)的裝置。
[0008] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，通過(guò)在電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器和狀態(tài)判斷器之間添加狀態(tài)歸一 器，達(dá)到了保證對(duì)不同電池在運(yùn)行周期的各個(gè)階段，電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器仍依舊保持高效穩(wěn)定 的工作狀態(tài)的目的，從而實(shí)現(xiàn)了提升燃料電池堆的使用效率的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了由于 監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)控信息缺失，導(dǎo)致監(jiān)控模塊對(duì)燃料電池運(yùn)行狀態(tài)的判斷不準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn) 題。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分， 本實(shí)用新型的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的不當(dāng) 限定。在附圖中：
[0010] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011] 圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012] 圖3是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的另一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； 以及，
[0013] 圖4是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí) 施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的 實(shí)施例僅僅是本實(shí)用新型一部分的實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí) 施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng) 當(dāng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015] 需要說(shuō)明的是，本實(shí)用新型的說(shuō)明書和權(quán)利要求書及上述附圖中的術(shù)語(yǔ)"第一"、 "第二"等是用于區(qū)別類似的對(duì)象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應(yīng)該理解這樣 使用的數(shù)據(jù)在適當(dāng)情況下可以互換，以便這里描述的本實(shí)用新型的實(shí)施例能夠以除了在這 里圖示或描述的那些以外的順序?qū)嵤４送?，術(shù)語(yǔ)"包括"和"具有"以及他們的任何變形，意 圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過(guò)程、方法、系統(tǒng)、產(chǎn)品或設(shè)備 不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒(méi)有清楚地列出的或?qū)τ谶@些過(guò)程、 方法、產(chǎn)品或設(shè)備固有的其它步驟或單元。
[0016] 實(shí)施例一
[0017] 本申請(qǐng)實(shí)施例提供的一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置可以適用于燃料電池，該燃料 電池是一種采用非燃燒的方式將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，由于不受卡諾循環(huán)的限 制，其直接發(fā)電效率可達(dá)45%，熱電聯(lián)供效率可達(dá)90%以上，可廣泛應(yīng)用于備用電源、分布 式電站和汽車動(dòng)力等多個(gè)領(lǐng)域。燃料電池種類較多，其中，質(zhì)子交換膜燃料電池具有電流密 度大、比功率高和可室溫快速啟動(dòng)等優(yōu)勢(shì)，具有很高的發(fā)展?jié)摿Α?br>[0018] 根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例，提供了一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的裝置實(shí)施例，需 要說(shuō)明的是，在附圖的流程圖示出的步驟可以在諸如一組計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令的計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 中執(zhí)行，并且，雖然在流程圖中示出了邏輯順序，但是在某些情況下，可以以不同于此處的 順序執(zhí)行所示出或描述的步驟。
[0019] 圖1是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所 示，該裝置包括:電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12、狀態(tài)歸一器14和狀態(tài)判斷器16,其中，
[0020] 電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12,與狀態(tài)歸一器14電連接，用于采集至少一節(jié)電池的電壓；
[0021] 狀態(tài)歸一器14,與電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12電連接，用于歸一化至少一節(jié)電池的電壓；
[0022] 狀態(tài)判斷器16,與狀態(tài)歸一器14電連接，用于確定歸一化后的至少一節(jié)電池的電 壓的運(yùn)行狀態(tài)。
[0023] 其中，在本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置可以適用于由多節(jié)燃料電 池組成的燃料電池堆中，電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12、狀態(tài)歸一器14和狀態(tài)判斷器16以電連接的方 式，由電池監(jiān)測(cè)器12采集燃料電池堆中至少一節(jié)電池的電壓，通過(guò)狀態(tài)歸一器14歸一化該 至少一節(jié)電池的電壓，最后，由狀態(tài)判斷器16確定歸一化后的至少一節(jié)電池的電壓的運(yùn)行 狀態(tài)。
[0024] 以下本申請(qǐng)實(shí)施例提出的電池的電壓均表示為燃料電池的電壓。
[0025]具體的，假設(shè)ViW表示由電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12測(cè)量所得的當(dāng)前t時(shí)刻第i節(jié)電池的實(shí) 測(cè)電壓，表示相同運(yùn)行條件(相同電流密度，溫度，濕度，反應(yīng)氣體入口化學(xué)計(jì)量數(shù)等） 的上一個(gè)時(shí)刻的歷史平均電壓，則在狀態(tài)歸一器14歸一化以后的單電池電壓計(jì)算為 最后，通過(guò)與狀態(tài)歸一器14電連接的狀態(tài)判斷器16,確定歸一化后的至少 .， 一節(jié)電池的電壓的運(yùn)行狀態(tài)。
[0026]本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)在電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12和狀態(tài) 判斷器16之間添加狀態(tài)歸一器14,達(dá)到了保證對(duì)不同電池在運(yùn)行周期的各個(gè)階段，電池狀 態(tài)監(jiān)測(cè)器仍依舊保持高效穩(wěn)定的工作狀態(tài)的目的，從而實(shí)現(xiàn)了提升燃料電池堆的使用效率 的技術(shù)效果，進(jìn)而解決了由于監(jiān)控模塊反饋的監(jiān)控信息缺失，導(dǎo)致監(jiān)控模塊對(duì)燃料電池運(yùn) 行狀態(tài)的判斷不準(zhǔn)確的技術(shù)問(wèn)題。
[0027]由上可知，通過(guò)狀態(tài)歸一器14對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)器12采集到的至少一節(jié)電池的電壓 的歸一化處理，即，對(duì)每節(jié)電池進(jìn)行了運(yùn)行狀態(tài)的預(yù)處理，最后將歸一化后的數(shù)據(jù)傳輸至狀 態(tài)判斷器16,由該狀態(tài)判斷器16根據(jù)至少一節(jié)電池的歸一化值對(duì)每節(jié)電池的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行 判斷，即，在進(jìn)行狀態(tài)判斷時(shí)，可以僅僅由單節(jié)電池的歸一化值進(jìn)行判斷，還可以依據(jù)綜合 考慮多節(jié)電池的歸一化值對(duì)燃料電池堆中的一節(jié)電池進(jìn)行判斷。由于相關(guān)技術(shù)中，缺少了 對(duì)每節(jié)電池歸一化處理的步驟，使得，假設(shè)燃料電池堆中的電池的電壓為％，但在同一電池 堆內(nèi)其他電池的電壓為相關(guān)技術(shù)中的監(jiān)控模塊就會(huì)判定電壓為Vi的電池運(yùn)行異 常，但是實(shí)際上，該電池并不一定發(fā)生運(yùn)行異常，所以相比本申請(qǐng)實(shí)施例提供的電池運(yùn)行狀 態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)歸一化每節(jié)電池的電壓，為狀態(tài)判斷器16提供了準(zhǔn)確的判斷信息，規(guī)避 了相關(guān)技術(shù)中存在的監(jiān)控信息的缺失導(dǎo)致的判斷不準(zhǔn)確的現(xiàn)象發(fā)生，進(jìn)一步的，通過(guò)本申 請(qǐng)實(shí)施例提供的電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置，避免了由于相關(guān)技術(shù)中監(jiān)控模塊對(duì)運(yùn)行異常電 池的處理導(dǎo)致的燃料電池堆內(nèi)部燃料的不必要消耗，延長(zhǎng)了燃料電池堆的使用壽命，提升 了燃料電池堆的使用效率。
[0028] 優(yōu)選的，圖2是根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的一種電池運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖，如圖2所示，狀態(tài)歸一器14包括：電壓寄存器141、電壓平均計(jì)算器142、運(yùn)算器143和歸 一化電壓寄存器144,其中，
[0029] 電壓寄存器141，用于采集至少一節(jié)電池的電壓；
[0030] 電壓平均計(jì)算器142,與電壓寄存器電連接，用于計(jì)算在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)至少一節(jié)電池 的平均電壓；
[0031] 運(yùn)算器143,分別與電壓寄存器141和電壓平均計(jì)算器142電連接，用于對(duì)至少一節(jié) 電池的電壓和至少一節(jié)電池的平均電壓執(zhí)行預(yù)設(shè)運(yùn)算，得到至少一節(jié)電池歸一化后的電 壓；
[0032] 歸一化電壓寄存器144,與運(yùn)算器143電連接，用于采集至少一節(jié)電池歸一化后的 電壓。
[0033] 具體的，狀態(tài)歸一器14在歸一化至少一節(jié)電池的電壓的過(guò)程中，通過(guò)