燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测方法及系统与流程

本发明属于新能源电池领域，具体涉及一种燃料电池的运行时线束断线检测方法及系统。

背景技术：

1、目前市面上常见燃料电池堆，例如氢燃料电池堆都由上百片单电池串联组成，并通过电压巡检器对电池的单片电压、阻抗等进行状态检测。如此，一个电池堆就会有少则几十条，多则上百条的状态检测线束用于连接巡检器和燃料电池，用于进行相关信息的采集。这个采集的过程是在氢燃料电池从起动到停机的全部工况下都需要进行的。如果在此过程中，发生了连接线断线的情况，就会导致采集到的数据和真实数据产生严重偏差，影响燃料电池控制器的决策。由此可以看出运行过程中对线束是否发生断线故障的检测是极为重要的。

2、常见的断线检测的方法主要如下：通过判断采集到的电压信号是否与平均电压出现比较大的偏差，以及是否出现断线故障典型的“相邻两个电池出现一正一负”现象来判断是否出现断线故障。这种检测方法存在很大的局限性，容易导致多报，漏报，错报等问题，特别是对于一些特殊的情况，比如连续两个断线，最前面的电池或者最后面的电池断线等这些复杂的断线情况无法正常判断。

技术实现思路

1、针对现有技术中检测方法存在很大的局限性，容易导致多报，漏报，错报等问题，特别是对于一些特殊的情况，比如连续两个断线，最前面的电池或者最后面的电池断线等这些复杂的断线情况无法正常判断的缺点，本发提供一种燃料电池的运行时线束断线检测方法及系统。

2、根据本发明的其中一方面，本发明为解决其技术问题，所提供的燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测系统中，所述燃料电池堆包含n个串联的燃料电池，n为整数且大于或等于3，所述状态检测线束断线检测系统包含：

3、上拉电流源以及下拉电流源；

4、n个采样电容，除第n个采样电容外的其他每个采样电容的第二端连接下一个采样电容的第一端，从而n个采样电容依次串联，每个采样电容的两端一对一对应的并联在一个燃料电池的两端上；

5、n+1个电流源上拉选择光耦，每个采样电容的两端均连接一个电流源上拉选择光耦的输出端，各个电流源上拉选择光耦的输入端连接上拉电流源；对上拉电流源依次编号为1、2、3、...、n、n+1；

6、n+1个电流源下拉选择光耦，每个采样电容的两端均连接一个电流源下拉选择光耦的输出端，各个电流源下拉选择光耦的输入端连接下拉电流源；对下拉电流源依次编号为1、2、3、...、n、n+1；

7、n个电压采样电路,每个采样电路的两个采样端分别连接一个采样电容的两端；

8、n个adc选择光耦，每个adc选择光耦的输入端连接一个电压采样电路的输出端；

9、模数转换单元，模数转换单元的输入端连接adc选择光耦的输出端；

10、控制单元，分别连接各个adc选择光耦、各个电流源上拉选择光耦的信号控制引脚。

11、在发明的燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测系统中，每个采样电容的两端与对应的燃料电池的两端之间分别串接一个电阻。

12、在发明的燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测系统中，所述电压采样电路采用差分运算电路实现。

13、根据本发明的另一方面，本发明为解决其技术问题，还提供了燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测方法，用于上述的燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测系统中，所述燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测方法包含如下步骤：

14、s1、电流源上拉选择光耦以及电流源下拉选择光耦均断开情况下，控制单元控制adc选择光耦依次打开，通过电压采样电路依次采集第1到第n的燃料电池的采样电容上的电压，经过模数转换单元后并传输到控制单元,依次录到数组vcell[n];第一个电池电压写道数组的vcell[0]元素，第n个电池电压写道数组的vcell[n-1]元素，数组大小为n，后面数组也采用这种对应关系进行存储；

15、s2、控制单元计算所述n个燃料电池上采样电容上的平均电压；

16、s3、控制单元计算各燃料电池的采样电容上的电压与所述平均电压的差值，依次记录到数组vavgdiff [n]；

17、s4、控制单元判断是否存在vavgdiff [x] 的绝对值大于预设的第一阈值vavgdiffmax，若存在，则认为可能存在断线故障，跳转到步骤s5，若不存在，则认为线路正常，回到步骤s1进行下一次流程的处理；x=0、1、2、...、n-1;

18、s5、控制单元控制所有电流源下拉选择光耦导通，所述电流源上拉选择光耦断开，控制单元控制adc选择光耦依次打开，通过电压采样电路依次采集第1到第n的燃料电池的采样电容上的电压，经过模数转换单元后并传输到控制单元,依次录到数组vpull1[n]；

19、s6、控制单元控制所有电流源上拉选择光耦导通，所述电流源下拉选择光耦断开，控制单元控制adc选择光耦依次打开，通过电压采样电路依次采集第1到第n的燃料电池的采样电容上的电压，经过模数转换单元后并传输到控制单元,依次录到数组vpull2[n]；

20、s7、控制单元计算各个差值vpull1[x] - vpull2[x]，依次计入到数组vpulldiff[n-1] ；

21、s8、然后判断vpulldiff[x]的值和预设的第二阈值vpulldiffmax的大小关系：

22、若abs(vavgdiff [0]) > vavgdiffmax && abs(vavgdiff [1]) < vavgdiffmax&& abs(vpulldiff[0]) > abs(vpulldiffmax) ，则认为第1个燃料电池的状态检测线束断线了；

23、若abs(vavgdiff [n-1]) > vavgdiffmax && abs(vavgdiff [n-2]) <vavgdiffmax && abs(vpulldiff[n-1]) > abs(vpulldiffmax) ;则认为第n个燃料电池的状态检测线束断线了；

24、若abs(vpulldiff[y])<vpulldiffmax，或者vpull1[y]达到模数转换单元量程的负满偏量了，或者vpull1[y+1]达到模数转换单元量程的正满偏量了，则认为第y个燃料电池的状态检测线束断线了;y=1、2、3、...、n-2。

25、在本发明的燃料电池堆运行时的状态检测线束断线检测方法中，步骤s8之后还包括：

26、s9、控制单元判断是否所有的vavgdiff [x]>vavgdiffmax对应的燃料电池都判断出了断线故障，若是，则本次结束诊断，若不是则找出没有判断出故障的然后电池的编号z;

27、s10、控制单元控制单号电流源下拉选择光耦导通，控制双号电流源上拉选择光耦导通，读取各个燃料电池的采样电容的电压，记录到数组vpull1[n]；

28、s11、控制单元控制单号电流源上拉选择光耦导通，控制双号电流源下拉选择光耦导通，读取各个燃料电池的采样电容的电压，记录到数组vpull2[n]；

29、s12、控制单元计算差值vpull1[x] - vpull2[x]，依次计入到数组vpulldiff[n]；

30、s13、进行如下判断：若vpulldiff[z]和vpulldiff[z-1]出现一正一负，且abs(vpulldiff[z])>abs(vpulldiffmax)&&abs(vpulldiff[z-1])>abs(vpulldiffmax),认为第z个燃料电池的状态检测线束断线，然后本次诊断结束。

31、总体而言，本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有有益效果：本发明在燃料电池的运行时线束断线检测过程中，解决了常见断线诊断方法不能判断电池堆最前面一根线和最后面一根线断线的问题，本发明解决了常见断线诊断方法不能判断连续断线的问题，本发明解决了常见断线诊断方法容易错误报出故障或者存在故障但是报不出的问题。本发明能实现燃料电池运行过程中的断线故障的诊断，且诊断内容覆盖面广，多种工况下均能准确诊断出断线的情况，帮助燃料电池巡检器更好的为燃料电池的工作提供了真实可靠的信息。