可测正负压的燃料电池单片电压检测系统设计

邓 坚，王 姣，邓 超，全书海

(1.武汉理工大学自动化学院，湖北 武汉 430070;2.华中科技大学机械科学与工程学院，湖北 武汉 430074)

燃料电池因其零污染、无腐蚀、低噪音、长寿命等优点，而成为目前最具有开发潜力的清洁能源。根据实际应用，燃料电池堆在投入使用时一般都是由几十或者几百片燃料电池单片串联组成，因此，在燃料电池堆运行过程中，单片电池的异常会影响整个电池堆的性能和安全，需要实时监测各单片电池的电压，便于控制系统作出正确的决策，保障燃料电池安全可靠运行[1-2]。因此在测试过程中希望能将所有的燃料电池单片电压数据实时显示在上位机上，以便于观察，从而清楚地了解燃料电池堆的状况。目前的燃料电池单片电压检测装置有如下几种:杨维等[3]采用的电阻分压和多路模拟开关检测系统;杨爱民等[4]采用的基于VB6.0和RS-485总线技术巡检系统。但是大多数巡检系统与上位机通信采用的是SCI通信，其速度慢，并且因为大部分PC机上没有串口而存在一定的局限性。笔者设计了一种简单、可靠、精度高、功耗低、成本低、实时性好和可扩展性强的燃料电池单片电压检测系统。该系统采用基于光继电器分布式单片电压采集方法的双CAN网络系统，并且利用高速USB通信方式与基于VC10.0的上位机实时通信。

1 系统组成和工作原理

燃料电池巡检系统主要包括系统网络控制和燃料电池电压信号检测两部分。燃料电池堆在投入使用之前和在使用过程中都需要对其进行在线监测以确保其性能，此时就需要用到上位机的监测功能，此外还需要将燃料电池堆数据发送到主控制器以便其根据燃料电池单片电压数据调节燃料电池堆的工作状态[5-6]。……