具有低自然发生概率的用于电池电压测量系统的帧序列的制作方法

专利名称：具有低自然发生概率的用于电池电压测量系统的帧序列的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及用于监测燃料电池堆中燃料电池的电池电压的系统和方法，并且更具体地，涉及包括如下方面的、用于监测燃料电池堆中燃料电池的电池电压的系统和方法在已调制的电池电压信号中的电池电压测量脉冲之前提供校准脉冲，其中所述校准脉冲具有通过高电压-低电压-高电压-低电压模式定义的帧序列开端，该模式将不会由正常电池电压测量值再现。
背景技术：
氢是非常有吸引力的燃料，因为它清洁并且能够用来在燃料电池中有效地发电。 氢燃料电池是如下电化学装置包括阳极和阴极，电解质在它们之间。阳极接收氢气，并且阴极接收氧或空气。氢气在阳极被离解从而产生自由质子和电子。质子经过电解质到阴极。质子与阴极中的氧和电子反应从而生成水。来自阳极的电子不能经过电解质，并且因此在被传送到阴极之前被弓I导通过负荷进行工作。质子交换膜燃料电池(PEMFC)是用于车辆的受欢迎的燃料电池。PEMFC —般包括诸如全氟磺酸膜的固体聚合物电解质质子传导膜。阳极和阴极通常包含磨碎的催化颗粒，所述催化颗粒通常是钼(Pt)，被支撑在碳颗粒上并且与离聚物混合。催化混合物沉积在膜的相对侧。阳极催化混合物、阴极催化混合物和膜的组合体限定了膜电极组件(MEA)。MEA的制造相对较贵并且需要用于有效操作的特定条件。数个燃料电池通常通过串联联接合并在燃料电池堆中以产生期望的电力。例如，用于车辆的典型的燃料电池堆可以具有两百个或更多个堆积的燃料电池。燃料电池堆接收阴极输入反应性气体，该反应性气体通常是通过压缩机强制通过燃料电池堆的空气流。并不是所有的氧气均被燃料电池堆消耗，而是一些空气被输出作为阴极排气，该阴极排气可能包括作为堆副产物的水。燃料电池堆还接收流入燃料电池堆的阳极侧的阳极氢气反应性气体。燃料电池堆还包括流道，冷却流体通过该流道流动。燃料电池堆包括一系列双极板，该一系列双极板定位在燃料电池堆中的几个MEA之间，其中双极板和MEA定位在两个端板之间。双极板包括用于燃料电池堆中相邻燃料电池的阳极侧和阴极侧。阳极气体流道设置在双极板的阳极侧上，允许阳极反应性气体流到相应的MEA。阴极气体流道设置在双极板的阴极侧上，允许阴极反应性气体流到相应的MEA。一个端板包括阳极气体流道，并且另一个端板包括阴极气体流道。双极板和端板均由导电材料制成，所述导电材料诸如不锈钢或导电复合材料。端板将由燃料电池所产生的电传导出燃料电池堆。双极板还包括流道，冷却流体通过该流道流动。随着燃料电池堆的老化，燃料电池堆中单独的电池的性能因各种因素而有区别地退化。存在低性能电池的不同原因，诸如电池溢流、催化剂消耗等，一些是临时性的并且一些是永久性的，一些需要维护，并且一些需要进行燃料电池堆替换以更换那些低性能电池。虽然燃料电池串联地电联接，但是当负荷联接在燃料电池堆两端时，每个电池的电压有区别地下降，其中那些低性能电池具有较低的电压。因此，有必要监测燃料电池堆中燃料电池的电池电压以确保电池的电压不会下降到预定阈值电压之下从而防止电池电压极性反转，所述极性反转可能导致对电池的永久性损伤。通常，对燃料电池堆中每个燃料电池的电压输出进行监测，使得系统知道燃料电池电压是否太低，太低表示可能的失效。如在本领域中理解的，因为所有的燃料电池串联地电联接，所以如果燃料电池堆中的一个燃料电池失效，则整个燃料电池堆将失效。作为临时解决方案，能够针对将失效的燃料电池采取一些补救措施，直到燃料电池车辆能够得到维修为止，所述补救措施诸如增加氢气流和/或增加阴极化学计量。燃料电池电压通常用电池电压监测子系统来测量，该电池电压监测子系统包括电连接件，其连接到燃料电池堆中的每个双极板或一些双极板和燃料电池堆的端板，用以测量每个电池的正极和负极之间的电势。因此，有400个电池的燃料电池堆可以包括连接到该燃料电池堆的401根电线。由于部件的尺寸、部件的公差、部件的数量等，对有这么多燃 料电池的燃料电池堆中的每个双极板提供物理连接是不切实际的，并且部件的数量增加成本且降低系统的可靠度。如上所讨论的，在本领域中的已知的是，对燃料电池堆中的燃料电池的电压进行处理以确定燃料电池堆是否如所期望的那样工作。考虑到与监测每个电池相关联的成本，有时每隔一个电池进行电池电压处理。此外，在可用空间中提供必要的用以监测每个电池的构件会是困难的。为了排除对使用多根互连电线将燃料电池测量电路连接到燃料电池堆的需要，期望将这样的测量电路直接嵌入燃料电池堆组件的结构内。这样的嵌入式测量电路将不会增加显著的成本，并且将允许对每个燃料电池进行监测。转让给本申请的受让人的、2010年7月20日提交的、标题为“Stack-PoweredFuel Cell Monitoring Device With Prioritized Arbitration” 的美国专利申请No. 12/840, 047公开了用于监测燃料电池堆中燃料电池的电池电压的系统和方法，该专利申请通过引用并入本文。该系统包括多个电压传感器，该多个电压传感器联接到燃料电池组中的燃料电池；以及多个振荡器，其中独立的振荡器联接到所述传感器中的每一个。每个振荡器在不同的频率下工作，其中较高频率的振荡器联接到较低优先级的传感器，并且较低频率的振荡器联接到较高优先级的传感器。该系统还包括诸如LED的光源，该光源接收来自振荡器的频率信号，其中响应于频率信号，该光源接通和断开，并且其中较低频率信号控制光源的切换。灯管接收来自光源的切换光信号，并且以一定的频率在灯管的端部提供光信号。光探测器探测灯管端部的光信号。’047申请中所公开的用于监测电池电压的系统在精确地提供电池电压上有局限性，其它已知的电池电压监测系统也是这样。随着燃料电池工业的发展，期望提供从燃料电池所测量的电压的至少10_15mV的分辨率精度。到目前为止，使用标准汽车传感器和部件难以实现该精度等级。如果未精确地体现电池电压，则对各燃料电池系统操作的控制在其精度上受到限制，这会导致较低的系统性能、无效率、电池退化等。此外，先前的电池电压监测系统，通常允许监测装置确定最小电池电压、最大电池电压和平均电池电压，但是不能确定哪个电压与哪个电池相关联。掌握该信息将是有利的，以使得技术人员能够识别出可能要失效的特定电池
发明内容
根据本发明的教义，公开了用于在包括电池电压测量脉冲的脉冲宽度调制(PWM)信号中提供校准和同步脉冲的系统和方法，其中所述校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲后面跟随窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲，该模式在实际燃料电池系统中具有非常低的发生概率。该方法包括提供代表燃料电池组中燃料电池的电压的电压信号序列，其中所述电压信号序列按燃料电池在所述组中的位置次序来提供。该方法还包括提供校准脉冲序列；以及合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列，使得所述校准脉冲在所述组中的第一个电池的电压信号之前被提供。该方法使用反转锯齿波来调制电压信号和校准脉冲的合并序列以提供PWM信号，其中代表电压信号的脉冲的宽度与代表校准脉冲的脉冲的宽度成比例。本发明还涉及以下技术方案。方案I. 一种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的方法，所述方法包括
提供代表所述组中燃料电池的电压的电压信号序列，其中所述电压信号序列按燃料电池在所述组中的位置次序来提供；
提供限定了预定电压的同步和校准脉冲序列；
合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列，使得所述校准脉冲在所述组中的第一个电池的电压信号之前被提供；以及
调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号，其中代表所述PWM信号中的所述电压信号的脉冲的宽度与代表所述PWM信号中的所述校准脉冲的脉冲的宽度成比例，并且其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲后面跟随窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲。方案2.根据方案I所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供具有限定了代表性电压的脉冲宽度的校准脉冲，所述代表性电压大于燃料电池的最高可能电压或小于燃料电池的最低可能电压。方案3.根据方案2所述的方法，其中所述大于燃料电池的最高可能电压的校准脉冲的代表性电压为约I. 235V，并且所述小于燃料电池的最低可能电压的校准脉冲的代表性电压为约-I. 235V。方案4.根据方案I所述的方法，其中合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列包括对多路复用器提供所述电压信号和所述校准脉冲。方案5.根据方案I所述的方法，其中调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列包括使用锯齿波调制所述合并序列。方案6.根据方案5所述的方法，其中采用锯齿波调制所述合并序列包括使较高电压脉冲在所述PWM信号中具有比较低电压脉冲窄的宽度。方案7.根据方案I所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供方波信号。方案8.根据方案I所述的方法，进一步包括将所述电压信号和所述校准脉冲的已调制合并序列转换成光信号。方案9. 一种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的方法，所述方法包括 提供代表所述组中燃料电池的电压的电压测量信号序列；
提供校准脉冲序列；以及调制所述电压测量信号序列和所述校准脉冲序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号，其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度脉冲后面跟随着宽宽度脉冲后面跟随着窄宽度脉冲后面跟随着宽宽度脉冲。方案10.根据方案9所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供具有限定了代表性电压的脉冲宽度的校准脉冲，所述代表性电压大于燃料电池的最高可能电压或小于燃料电池的最低可能电压。方案11.根据方案9所述的方法，调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列包括使用锯齿波调制所述合并序列。
方案12.根据方案9所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供方波信号。方案13. —种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的系统，所述系统包括 用于提供代表所述组中燃料电池的电压的电压信号序列的装置，其中所述电压信号序
列按燃料电池在所述组中的位置次序来提供；
用于提供限定了预定电压的同步和校准脉冲序列的装置；
用于合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列使得所述校准脉冲在所述组中的第一个电池的电压信号之前被提供的装置；以及
用于调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号的装置，其中代表所述PWM信号中的所述电压信号的脉冲的宽度与代表所述PWM信号中的所述校准脉冲的脉冲的宽度成比例，并且其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度高电压脉冲后面跟随着宽宽度低电压脉冲后面跟随着窄宽度高电压脉冲后面跟随着宽宽度低电压脉冲。方案14.根据方案13所述的系统，其中所述用于提供校准脉冲序列的装置提供具有限定了代表性电压的脉冲宽度的校准脉冲，所述代表性电压大于燃料电池的最高可能电压或小于燃料电池的最低可能电压。方案15.根据方案13所述的系统，其中所述用于合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列的装置对多路复用器提供所述电压信号和所述校准脉冲。方案16.根据方案13所述的系统，其中所述用于调制所述电压信号和所述校准脉冲的所述合并序列的装置使用锯齿波调制所述合并序列。方案17.根据方案16所述的系统，其中所述用于使用锯齿波调制所述合并序列的装置使得较高电压脉冲在所述PWM信号中具有比较低电压脉冲窄的宽度。方案18.根据方案13所述的系统，其中所述用于提供校准脉冲序列的装置提供脉冲序列信号。方案19.根据方案13所述的系统，进一步包括用于将所述电压信号和所述校准脉冲的已调制合并序列转换成光信号的装置。本发明的另外的特征将从结合附图所作出的下列描述和所附权利要求变得明显。


图I是燃料电池系统的示意性框图。图2是示出了 PWM信号的图形，其中横轴上是时间，纵轴上是幅度，所述PWM信号包括校准脉冲和电池电压脉冲。
图3是用于提供参考脉冲的电路的示意框图。图4是示出了包括校准脉冲的电池电压测量信号、锯齿比较信号和LED输出信号之间的比较的图形，其中横轴上是时间，纵轴上是幅度。
具体实施例方式对涉及用于监测燃料电池堆中电池电压的系统和方法的本发明的实施例的下列讨论在性质上仅仅是示例性的并且决非旨在限制本发明或其应用或使用，所述系统和方法在包括电池电压测量脉冲的脉冲宽度调制(PWM)信号中提供校准脉冲序列，其中所述校准脉冲具有高电压-低电压-高电压-低电压的脉冲模式。图I是燃料电池系统10的示意框图，该燃料电池系统包括具有多个堆积的燃料电池14的燃料电池堆12。在该非限制性实施例中，燃料电池堆12包括用以建立燃料电池堆12的电池组。燃料电池系统10还包括堆互连件16，堆互连件具有多个突片(tab)18，所述多个突片安装成与双极板20电接触，所述双极板将燃料电池堆12中的燃料电池14分 开。在一个非限制性实施例中，堆互连件16包括十七个突片18以允许堆互连件提供十六个燃料电池14两端的电势。因此，为了测量燃料电池堆12中的燃料电池14中的每一个，系统10将包括二十个堆互连件16，其中为受到监测的由十六个燃料电池14构成的每个组提供一个堆互连件16。在一个实施例中，堆互连件16是嵌入式互连件，该嵌入式互连件是燃料电池堆12的一部分，但可以同样地应用其它类型的互连件。适合于该目的的嵌入式互连件的一个实例能够在转让给本申请的受让人的、2010年2月17日提交的、标题为“Plate Interconnect Method for an Embedded Fuel Cell Sensor” 的美国专利申请No. 12/707，572中找到，该美国专利申请通过引用并入此处。燃料电池系统10还包括电池电压监测子系统26，该子系统包括电池电压测量电路28和接收器电路30。在此处所讨论的非限制性实施例中，电池电压监测子系统26将包括电池电压测量电路28，每个测量电路对应互连件16中的一个。多根引线32延伸自电路28，其中一根引线32电联接到互连件16中的一个突片18。每根引线32的相对端联接到多路复用器34，该多路复用器将来自互连件突片18的两个电势信号在任何给定时间点选择性地提供给测量放大器38，其中信号之一是参考电势，以放大信号之间的差并且以便按电池14定位在燃料电池堆12中的次序来提供电池电压测量信号。计数电路36对多路复用器34提供序列信号以使得多路复用器34选择性地并且顺序地从引线32之一切换到引线32中的下一个。多路复用器34的输出被放大38，使得信号具有的幅度能确定被测量的特定电池14的电压。放大的电池电压信号被提供给比较器40，该比较器将信号与由锯齿波发生器42提供的反转锯齿波相比较，其中比较器40的输出是脉冲宽度调制(PWM)信号，并且其中脉冲的宽度限定电池电压，如将在下文详细地描述的。PWM信号被提供给LED 44，该LED产生光信号46，该光信号具有由该脉冲确定的接通/断开时间。电源48对互连件16和LED 44提供稳定的电力源。如本领域已知的，所讨论类型的电池电压测量电路28按电池14在电池组中的次序顺序地测量电池14的电压，并且当最后的电池电压被测量出时，序列然后返回到待测量的该组中的第一个电池并且以此种方式以通过锯齿波发生器42设置的速率持续。本发明提供同步脉冲或校准脉冲序列，所述同步脉冲或校准脉冲在最后一个电池已经被测量之后被引入到PWM信号中，使得该PWM信号提供如下指示现在开始再次测量该组中的第一个电池。如所提及的，为了改进由互连件16所提供的电池电压测量的精度，电池电压监测电路28在来自比较器40的PWM信号中提供校准脉冲或同步脉冲序列，其允许确定被监测的特定电池14并且提供如下校准脉冲宽度确定电池14的电压测量值与之比较的电压。校准脉冲的宽度被挑选为使得它所表示的电压的幅度或脉冲宽度在电池14的任何可能电压之外。此外，提供具有已知幅度的脉冲，并且在该实例中，关于零点对称，允许系统10使用该脉冲宽度作为校准值用于电池电压测量。如果提供了具有相同值的多于一个的脉冲宽度，则系统10可以选择将校准脉冲的值平均，从而进一步减小测量误差。提供系统校准值允许构件精度上的显著变化性和在接收器处接收到的光量上的变化性，而不引入任何测量误差。图2是示出了输出自比较器40的类型的PWM信号60的图形，其中横轴上是时间，纵轴上是振幅。PWM信号60包括四个同步脉冲64，其中在同步脉冲64之前的脉冲62是在该组电池14的结尾处提供的电池电压测量脉冲，并且在同步脉冲64之后的脉冲62是在该 组电池14的开头处提供的电池电压测量脉冲。所述脉冲已经用锯齿波进行了调制，使得脉冲的宽度限定特定电池14的电压。在该非限制性实施例中，同步脉冲64包括由窄脉冲宽度所表示的高电压同步脉冲66和由宽脉冲宽度所表示的低电压同步脉冲68。高电压具有窄脉冲并且低电压具有宽脉冲的方式将在下面讨论。同步脉冲64提供帧起始(SOF)参考模式，当被解码时，该参考模式提供如下指示接下来将测量该组电池中的第一个电池14。同步脉冲64的格式或模式在该实施例中是高脉冲后面跟着低脉冲，后面跟着高脉冲然后后面再跟着低脉冲(H-L-H-L)。该模式被特别地选择用以提供不太可能出现在电池14的实际电压测量值中的同步脉冲64的限定序列，从而提供良好的指示该脉冲是同步脉冲64。同步脉冲64在该实施例中将始终是四个脉冲，将始终具有H-L-H-L模式，并且用于高脉冲和低脉冲的脉冲的脉冲宽度将始终相同。脉冲62的脉冲宽度由电池14的实际电压产生，如将在下文详细地讨论的。如所提及的，同步脉冲64的宽度被选定为使得它所表示的电压在电池14中的任一个可能具有的可能电压之外。在一个非限制性实例中，高电压脉冲66的宽度表不
I.235V，并且低电压脉冲68的宽度表示-I. 235V。校准脉冲64的宽度提供校准电压，实际电池电压测量脉冲能够与该校准电压相比较，其中脉冲之间的宽度的比例性会识别实际电压。通过提供其它脉冲相对于其的校准脉冲，实际电池电压测量值不是基于绝对电压测量值，这允许比较便宜的构件和数据处理。如将在下文详细地讨论的，由锯齿波所提供的调制产生PWM信号60，使得高电压具有窄脉冲宽度，并且低电压具有宽脉冲宽度。校准脉冲64能够以任何适当的方式注入到PWM信号60中。在系统10中，提供参考电路50，该参考电路产生序列值，所述序列值变成已调制的校准脉冲64。在该组中最后一个电池14被测量之后，计数电路36将来自参考电路50的信号排列成测量流。图3是参考电路50的示意性框图。校准电压Veal，在该非限制性实例中是I. 235V，被提供给通往多路复用器的线52上的一系列插脚，该多路复用器按顺序将电压值提供到放大器38，然后到比较器40。高校准脉冲和低校准脉冲之间的区别通过使用反转锯齿波的调制而提供。在该实例中，校准脉冲64允许以每秒250次校准电压测量值。换言之，高脉冲的时间量相比高电压校准脉冲66得出将小于那个值的电压测量值。因为脉冲64的序列表示开始燃料电池14的下一次测量，并且那些测量以电池14在燃料电池堆12中的次序进行，每个脉冲特别地确定被监测的电池组中哪个电池14与那个脉冲相关联。图4是示出比较器40的各输入之间的关系以提供电池电压测量信号的调制和输出自LED 44的光信号46的图形，其中横轴上是时间，纵轴上是幅度。在图4的顶部，示出来自锯齿波发生器42的锯齿波70叠加在来自测量放大器38的电压信号72上。信号72的区段74包括由参考电路50提供的四个方波脉冲，当其通过锯齿波70被调制时，提供高电压脉冲66和低电压脉冲68的图2中所不的H-L-H-L脉冲序列。方波脉冲的正部分76将变成窄宽度高电压校准脉冲66，并且方波脉冲的负部分78将变成宽宽度低电压校准脉冲68。如果锯齿波70在幅度上比信号72大，则比较器40输出高信号，这使得LED 44传导并产生光信号46。这种情况通过所述图形的底部示 出，其中I表示LED 44接通，O表示LED 44断开。特别地，光脉冲80表示高电压校准脉冲66，光脉冲82表示低电压校准脉冲68，并且光脉冲86表示电压测量脉冲，其中信号72中的区段84表示被测量的特定电池14的电压测量值。如明显的，与电压测量信号的幅度相关的脉冲宽度的调制是由反转锯齿波70所提供的角度产生的。因此，在校准启动帧序列中，LED脉冲针对高电压比它们针对低电压更窄。特别地，当脉冲84的幅度增大时，它被锯齿波70的更窄的部分覆盖，这在LED信号中产生更窄的脉冲。因此，由被测量的特定电池14的较高的电压所表示的区段84的幅度越大，针对该电压测量值的脉冲越窄，这表示较高的电压。接收器电路30包括一系列接收器通道90，其中二十个电池电压测量电路28中的每一个有一个通道90。每个通道90包括光电二极管92,该光电二极管接收光信号46 ;以及跨阻抗放大器94，该跨阻抗放大器将二极管电流转换成代表性电压。来自放大器94的电压信号然后被发送至比较器96以确保其在期望的范围内，并且如果是这样的话，则然后被发送至主CPU 98，该CPU接收来自所有通道90的信号。CPU 98对电压信号的接通/断开序列进行解码以识别校准脉冲64，使得在每次测量时实际电压测量信号的每个新组被重新校准成启动校准序列。CPU 98使用已经被已解码的电压脉冲的宽度，来确定每个电池的最小电池电压、最大电池电压、平均电池电压、以及实际电压。该信息被提供给双CAN 100，该双CAN将该信息通过串行接口电路(SIU) 102提供给车辆总线然后提供给车辆ECU (未示出)，该车辆ECU控制燃料电池系统10，诸如控制反应物流率、堆相对湿度等。PWM信号60的边缘到边缘时间不超出CPU 98中定时器捕获单元的能力。上面的讨论仅公开并描述了本发明的示例性实施例。根据这样的讨论以及根据附图和权利要求，本领域的技术人员将容易地意识到，在不脱离如所附权利要求中所限定的本发明的精神和范围的情况下，能够在其中作出各种改变、修改和变型。
权利要求
1.一种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的方法，所述方法包括 提供代表所述组中燃料电池的电压的电压信号序列，其中所述电压信号序列按燃料电池在所述组中的位置次序来提供； 提供限定了预定电压的同步和校准脉冲序列； 合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列，使得所述校准脉冲在所述组中的第一个电池的电压信号之前被提供；以及 调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号，其中代表所述PWM信号中的所述电压信号的脉冲的宽度与代表所述PWM信号中的所述校准脉冲的脉冲的宽度成比例，并且其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲后面跟随窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲。
2.根据权利要求I所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供具有限定了代表性电压的脉冲宽度的校准脉冲，所述代表性电压大于燃料电池的最高可能电压或小于燃料电池的最低可能电压。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述大于燃料电池的最高可能电压的校准脉冲的代表性电压为约I. 235V，并且所述小于燃料电池的最低可能电压的校准脉冲的代表性电压为约-L 235V。
4.根据权利要求I所述的方法，其中合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列包括对多路复用器提供所述电压信号和所述校准脉冲。
5.根据权利要求I所述的方法，其中调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列包括使用锯齿波调制所述合并序列。
6.根据权利要求5所述的方法，其中采用锯齿波调制所述合并序列包括使较高电压脉冲在所述PWM信号中具有比较低电压脉冲窄的宽度。
7.根据权利要求I所述的方法，其中提供校准脉冲序列包括提供方波信号。
8.根据权利要求I所述的方法，进一步包括将所述电压信号和所述校准脉冲的已调制合并序列转换成光信号。
9.一种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的方法，所述方法包括 提供代表所述组中燃料电池的电压的电压测量信号序列； 提供校准脉冲序列；以及 调制所述电压测量信号序列和所述校准脉冲序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号，其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度脉冲后面跟随着宽宽度脉冲后面跟随着窄宽度脉冲后面跟随着宽宽度脉冲。
10.一种用于监测燃料电池组中燃料电池的电压的系统，所述系统包括 用于提供代表所述组中燃料电池的电压的电压信号序列的装置，其中所述电压信号序列按燃料电池在所述组中的位置次序来提供； 用于提供限定了预定电压的同步和校准脉冲序列的装置； 用于合并所述电压信号序列和所述校准脉冲序列使得所述校准脉冲在所述组中的第一个电池的电压信号之前被提供的装置；以及 用于调制所述电压信号和所述校准脉冲的合并序列以提供脉冲宽度调制(PWM)信号的装置，其中代表所述PWM信号中的所述电压信号的脉冲的宽度与代表所述PWM信号中的所述校准脉冲的脉冲的宽度成比例，并且其中已调制的校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄 宽度高电压脉冲后面跟随着宽宽度低电压脉冲后面跟随着窄宽度高电压脉冲后面跟随着宽宽度低电压脉冲。
全文摘要
本发明涉及具有低自然发生概率的用于电池电压测量系统的帧序列，具体提供了一种用于在包括电池电压测量脉冲的脉冲宽度调制(PWM)信号中提供校准和同步脉冲的方法，其中所述校准脉冲是四个校准脉冲，所述四个校准脉冲具有如下模式窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲后面跟随窄宽度高电压脉冲后面跟随宽宽度低电压脉冲，该模式在实际燃料电池系统中具有非常低的发生概率。该方法使用反转锯齿波来调制电压测量信号和校准脉冲的合并序列以提供PWM信号，其中代表电压信号的脉冲的宽度与代表校准脉冲的脉冲的宽度成比例。
文档编号G01R35/00GK102854361SQ201210217238
公开日2013年1月2日 申请日期2012年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者D.J.里德, K.L.凯, D.R.勒布泽尔特, K.桑普森 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司