电池运行状态的监测装置及燃料电池的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及能源应用技术领域，具体而言，涉及一种电池运行状态的监测装 置及燃料电池。
【背景技术】
[0002] 在现有的供电储能装置中，燃料电池是一种采用非燃烧的方式将化学能转化为电 能的发电装置，由于不受卡诺循环的限制，其直接发电效率可达45%，热电联供效率可达 90%以上，可广泛应用于备用电源、分布式电站和汽车动力等多个领域。燃料电池种类较 多，其中，质子交换膜燃料电池具有电流密度大、比功率高和可室温快速启动等优势，具有 很高的发展潜力。
[0003] 在相关技术中，燃料电堆池由多节单电池通过串联组成，在实际使用过程中，单节 电池由于各种偶然因素可能出现运行状态失常，从而导致由于单节电池运行状态制约整个 燃料电池堆的稳定运行。在相关的燃料电池堆的监控模块中的运行状态监控模块中，通常 包括状态监控子模块和状态判断子模块两部分，其中，状态判断子模块通过对不同单节电 池的实时性能进行比较，从而进行运行状态判断。但是单节电池会发生随机性衰减，相关的 监控模块无法对单节电池的随机衰减进行监控，进而导致监控模块反馈的监控信息不全 面，从而降低了燃料电池堆的使用效率。
[0004] 针对上述由于监控模块反馈的监控信息缺失，导致监控模块对燃料电池运行状态 的判断不准确的问题，目前尚未提出有效的解决方案。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型实施例提供了一种电池运行状态的监测装置及燃料电池，以至少解决 由于监控模块反馈的监控信息缺失，导致监控模块对燃料电池运行状态的判断不准确的技 术问题。
[0006] 根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种电池运行状态的监测装置，包括： 电池状态监测器、状态归一器和状态判断器，其中，电池状态监测器，与状态归一器电连接， 用于采集至少一节电池的电压;状态归一器，与电池状态监测器电连接，用于归一化至少一 节电池的电压;状态判断器，与状态归一器电连接，用于确定归一化后的至少一节电池的电 压的运行状态。
[0007] 根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种燃料电池，包括：电池运行状态 监测的装置，其中，该电池运行状态监测的装置为上述的电池运行状态监测的装置。
[0008] 在本实用新型实施例中，通过在电池状态监测器和状态判断器之间添加状态归一 器，达到了保证对不同电池在运行周期的各个阶段，电池状态监测器仍依旧保持高效稳定 的工作状态的目的，从而实现了提升燃料电池堆的使用效率的技术效果，进而解决了由于 监控模块反馈的监控信息缺失，导致监控模块对燃料电池运行状态的判断不准确的技术问 题。
【附图说明】
[0009] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分， 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中：
[0010] 图1是根据本实用新型实施例的电池运行状态的监测装置的结构示意图；
[0011] 图2是根据本实用新型实施例的一种电池运行状态的监测装置的结构示意图；
[0012] 图3是根据本实用新型实施例的另一种电池运行状态的监测装置的结构示意图； 以及，
[0013] 图4是根据本实用新型实施例的一种燃料电池的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实 施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0015] 需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样 使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这 里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形，意 图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备 不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0016] 实施例一
[0017] 本申请实施例提供的一种电池运行状态的监测装置可以适用于燃料电池，该燃料 电池是一种采用非燃烧的方式将化学能转化为电能的发电装置，由于不受卡诺循环的限 制，其直接发电效率可达45%，热电联供效率可达90%以上，可广泛应用于备用电源、分布 式电站和汽车动力等多个领域。燃料电池种类较多，其中，质子交换膜燃料电池具有电流密 度大、比功率高和可室温快速启动等优势，具有很高的发展潜力。
[0018] 根据本实用新型实施例，提供了一种电池运行状态的监测装置的装置实施例，需 要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统 中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的 顺序执行所示出或描述的步骤。
[0019] 图1是根据本实用新型实施例的电池运行状态的监测装置的结构示意图，如图1所 示，该装置包括:电池状态监测器12、状态归一器14和状态判断器16,其中，
[0020] 电池状态监测器12,与状态归一器14电连接，用于采集至少一节电池的电压；
[0021] 状态归一器14,与电池状态监测器12电连接，用于归一化至少一节电池的电压；
[0022] 状态判断器16,与状态归一器14电连接，用于确定归一化后的至少一节电池的电 压的运行状态。
[0023] 其中，在本申请实施例提供的电池运行状态的监测装置可以适用于由多节燃料电 池组成的燃料电池堆中，电池状态监测器12、状态归一器14和状态判断器16以电连接的方 式，由电池监测器12采集燃料电池堆中至少一节电池的电压，通过状态归一器14归一化该 至少一节电池的电压，最后，由状态判断器16确定归一化后的至少一节电池的电压的运行 状态。
[0024] 以下本申请实施例提出的电池的电压均表示为燃料电池的电压。
[0025]具体的，假设ViW表示由电池状态监测器12测量所得的当前t时刻第i节电池的实 测电压，表示相同运行条件(相同电流密度，温度，湿度，反应气体入口化学计量数等） 的上一个时刻的历史平均电压，则在状态归一器14归一化以后的单电池电压计算为 最后，通过与状态归一器14电连接的状态判断器16,确定归一化后的至少 .， 一节电池的电压的运行状态。
[0026]本申请实施例提供的电池运行状态的监测装置，通过在电池状态监测器12和状态 判断器16之间添加状态归一器14,达到了保证对不同电池在运行周期的各个阶段，电池状 态监测器仍依旧保持高效稳定的工作状态的目的，从而实现了提升燃料电池堆的使用效率 的技术效果，进而解决了由于监控模块反馈的监控信息缺失，导致监控模块对燃料电池运 行状态的判断不准确的技术问题。
[0027]由上可知，通过状态归一器14对电池状态监测器12采集到的至少一节电池的电压 的归一化处理，即，对每节电池进行了运行状态的预处理，最后将归一化后的数据传输至状 态判断器16,由该状态判断器16根据至少一节电池的归一化值对每节电池的运行状态进行 判断，即，在进行状态判断时，可以仅仅由单节电池的归一化值进行判断，还可以依据综合 考虑多节电池的归一化值对燃料电池堆中的一节电池进行判断。由于相关技术中，缺少了 对每节电池归一化处理的步骤，使得，假设燃料电池堆中的电池的电压为％，但在同一电池 堆内其他电池的电压为相关技术中的监控模块就会判定电压为Vi的电池运行异 常，但是实际上，该电池并不一定发生运行异常，所以相比本申请实施例提供的电池运行状 态的监测装置，通过归一化每节电池的电压，为状态判断器16提供了准确的判断信息，规避 了相关技术中存在的监控信息的缺失导致的判断不准确的现象发生，进一步的，通过本申 请实施例提供的电池运行状态的监测装置，避免了由于相关技术中监控模块对运行异常电 池的处理导致的燃料电池堆内部燃料的不必要消耗，延长了燃料电池堆的使用寿命，提升 了燃料电池堆的使用效率。
[0028] 优选的，图2是根据本实用新型实施例的一种电池运行状态的监测装置的结构示 意图，如图2所示，状态归一器14包括：电压寄存器141、电压平均计算器142、运算器143和归 一化电压寄存器144,其中，
[0029] 电压寄存器141，用于采集至少一节电池的电压；
[0030] 电压平均计算器142,与电压寄存器电连接，用于计算在预设时间内至少一节电池 的平均电压；
[0031] 运算器143,分别与电压寄存器141和电压平均计算器142电连接，用于对至少一节 电池的电压和至少一节电池的平均电压执行预设运算，得到至少一节电池归一化后的电 压；
[0032] 归一化电压寄存器144,与运算器143电连接，用于采集至少一节电池归一化后的 电压。
[0033] 具体的，状态归一器14在归一化至少一节电池的电压的过程中，通过