燃料电池单电池电压
检测系统设计
燃料电池作为最重要的新能源之一，其性能的优化控制，是燃料电池生产产业化前的重要
工作。对于燃料电池发电系统来说，单电池电压检测作为燃料电池检测系统中的一部分，对
于燃料电池性能评价分析有着重要意义。
一、方案设计
质子交换膜燃料电池单片电压检测方法主要有机械继电器隔离法、电压分压法以及差分放大
器隔离法。粉分别如图
1，2，3。
图
1：机械继电器隔离法
图 2：电压分压法
图
3：差分放大器隔离法
二、系统组成
燃料电池电压巡检装置的整体
电路主要包括电压检测模块、单片机模块、多路选择开关模块、
AD 转换模块、LCD 显示模块
和
CAN 总线通信模块，可实现多路电压循环检测及手动按键轮流检测。显示电路和 CAN
接口由单片机的
P1 口控制，AD 转换电路由 P0 口控制，单片机部分的复位电路由按钮控
制。其主要结构如图
4 所示。
图
4：燃料电
池电压巡检系
统硬件结构图
燃 料电 池单 电
池电压通过检测电路获得合适的电压信号，由多路选择开关依次选择相应的通道，也可以
由按键手动选择，选通的单路电压信号进入
AD 转换部分变成数字信号由单片机接受，并
可以输出在液晶显示屏幕上，也可以由
CAN 总线模块发送至上位机显示界面。检测电路采
用通用的
LM358 双运放芯片和 TLP80 光耦隔离芯片组成。TLP180 光耦具有良好信号传输
和干扰隔离性能。多路开关选择电路由两个
16 路模拟开关 CD4067 实现。通过单片机控制可
以实现自动依次选通。为了实验需要，也可以由按键选择，手动选通需要检测的通道。
AD
转换芯片采用的是
AD0809，它将与单片机 AT89C52 相连，可处理 8 路模拟量输入，且有
三态输出能力，并且输入输出与
TTL 兼容。单片机采用通用 AT89C52 芯片，片内含 8 k
bytes 的可反复擦写的 Flash 只读程序存储器和 256 bytes 的随机存取数据存储器(RAM)，内
置通用
8 位中央处理器和 Flash 存储单元。通过带有串行接口的 CAN 控制器与单片机连接，
向上位机发送检测数据。液晶显示实时监测的通道电压。