[發(fā)明專利]一種燃料電池單片電壓檢測(cè)系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210003054.4
• 申請(qǐng)日: 2012-01-06
• 公開（公告）號(hào): CN102540095A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳國順;呂艷梅;閻群;王勝開
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍63908部隊(duì)
• 主分類號(hào): G01R31/36
• 分類號(hào): G01R31/36;G01R19/252
• 代理公司: 石家莊國為知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 李榮文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電池電壓檢測(cè)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種燃料電池單片電壓檢測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

在標(biāo)準(zhǔn)條件下，質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）的理論電動(dòng)勢(shì)為1.229V，但由于存在活化極化、歐姆極化和濃差極化等電壓損失，電池工作過程中的實(shí)際輸出電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于按熱力學(xué)方法計(jì)算出來的理論電動(dòng)勢(shì)。為了滿足負(fù)載的電壓要求，傳統(tǒng)雙極電堆常采用串聯(lián)方式將許多單片燃料電池串聯(lián)連接在一起，一片電池的陰極與下一片電池的陽極相連。顯然，單片電池的性能影響著整個(gè)電池堆的性能。現(xiàn)有的能夠?qū)崿F(xiàn)燃料電池單片電壓檢測(cè)的設(shè)備，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本較高的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種燃料電池單片電壓檢測(cè)系統(tǒng)，具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造成本低的特點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種燃料電池單片電壓檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、MCU和LCD，燃料電池堆的負(fù)極與信號(hào)調(diào)理電路的接地端連接，燃料電池堆中單片燃料電池的正極與所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端依次連接，所述信號(hào)調(diào)理電路的輸出端依次與所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述MCU的輸入端連接，所述MUC的輸出端與所述LCD的輸入端連接。

所述系統(tǒng)還包括報(bào)警單元和上位機(jī)，所述報(bào)警單元的輸入端與所述MCU的輸出端連接，所述上位機(jī)通過串口與所述MCU連接。

所述信號(hào)調(diào)理電路包括與需要檢測(cè)的燃料電池堆中的單片燃料電池?cái)?shù)量相同的信號(hào)調(diào)理單元，所述信號(hào)調(diào)理單元包括電阻R1-R5、放大器U1和二極管D1-D2，所述電阻R1的一端接所述放大器U1的2腳，所述電阻R2和R3的一端接所述放大器U1的3腳，所述電阻R3的另一端接系統(tǒng)偏置電壓Vref，所述電阻R4的一端接所述放大器U1的1腳，所述電阻R4的另一端為所述信號(hào)調(diào)理電路的一個(gè)輸出端，所述電阻R5的一端接所述放大器U1的2腳，所述電阻R5的另一端接所述放大器U1的1腳，所述二極管D1的正極接地，所述二極管D1的負(fù)極接所述二極管D2的正極，所述二極管D2的負(fù)極接電源電壓Vcc，所述二極管D1和D2的結(jié)點(diǎn)接所述放大器U1的1腳，所述放大器U1的4腳和11腳分別接放大器工作電壓V2和V1；

所述信號(hào)調(diào)理電路的接地端為第一個(gè)信號(hào)調(diào)理單元中電阻R1的懸空端，所述第一個(gè)信號(hào)調(diào)理單元中電阻R2的懸空端與第二個(gè)信號(hào)調(diào)理電路中電阻R1的懸空端連接，所述第一個(gè)信號(hào)調(diào)理單元中電阻R2與所述第二個(gè)信號(hào)調(diào)理單元中電阻R1的結(jié)點(diǎn)為所述信號(hào)調(diào)理電路的第一個(gè)輸入端，其余各個(gè)信號(hào)調(diào)理單元依次按照上述信號(hào)調(diào)理單元與信號(hào)調(diào)理單元間的連接方式連接并設(shè)置相應(yīng)的信號(hào)調(diào)理電路輸入端和輸出端，最后一個(gè)信號(hào)調(diào)理單元中電阻R2的懸空端為所述信號(hào)調(diào)理電路的最后一個(gè)輸入端。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述系統(tǒng)由簡(jiǎn)單的幾部分組成，體積小、重量輕，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低的特點(diǎn)，可以直接貼附于燃料電池堆表面，易于與燃料電池堆控制系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)了對(duì)單片燃料電池電壓的實(shí)時(shí)檢測(cè)。此外，所述系統(tǒng)將燃料電池堆的負(fù)極與信號(hào)調(diào)理電路接地端連接，保證了整個(gè)系統(tǒng)地信號(hào)的一致性，提高了所述系統(tǒng)的檢測(cè)精度；所述系統(tǒng)采用差分電壓檢測(cè)方法，僅放大了差模信號(hào)，抑制了共模信號(hào)，從而提高了所述系統(tǒng)的檢測(cè)精度；所述信號(hào)調(diào)理電路中引入了偏置電壓Vref，巧妙的解決了A/D轉(zhuǎn)換單元無法檢測(cè)負(fù)電壓的問題；所述信號(hào)調(diào)理電路中還設(shè)有由二極管D1-D2和限流電阻R4組成的保護(hù)電路，使信號(hào)調(diào)理電路的輸出電壓鉗位在-0.7V與電源電壓VCC之間，保護(hù)信號(hào)調(diào)理電路的后續(xù)器件的安全，以免電路故障輸出電壓過大而損壞其它器件。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

圖1是本發(fā)明原理框圖；

圖2是圖1中信號(hào)調(diào)理電路的原理圖；

其中：1、信號(hào)調(diào)理單元。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種燃料電池單片電壓檢測(cè)系統(tǒng)，包括信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換單元、MCU和LCD。燃料電池堆的負(fù)極與信號(hào)調(diào)理電路的接地端連接，燃料電池堆中單片燃料電池的正極與所述信號(hào)調(diào)理電路的輸入端依次連接，所述信號(hào)調(diào)理電路的輸出端依次與所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入端連接，所述A/D轉(zhuǎn)換單元的輸出端與所述MCU的輸入端連接，所述MUC的輸出端與所述LCD的輸入端連接。

如圖1所示，所述系統(tǒng)還包括報(bào)警單元和上位機(jī)，所述報(bào)警單元的輸入端與所述MCU的輸出端連接，所述上位機(jī)通過串口與所述MCU連接。