[实用新型]一种车用燃料电池的单电池电压检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电子检测装置，特别是指一种车用燃料电池的单电池电压检测装置。

背景技术

燃料电池是一种通过电化学反应将化学能直接转化为低压直流电能的装置。燃料电池具有能量效率高、没有或极少产生污染物排放等传统的化石燃料不具备的优点，当今燃料电池作为新能源越来越受到重视。质子交换膜燃料电池是燃料电池的一种，具有反应温度低、启动迅速、可小型化等特点，极具产业化发展潜力。

一个电池堆往往是由许多电池单体串联组成的。燃料电池正常运行时各个单电池电压应该保持一致性，如果由于单电池的制造因素或流道积水造成个别单电池电压低于总体的平均电压并达到一定程度，为了保护燃料电池必须停止燃料电池的运行，否则这个别的单电池就会损坏。所以需要对燃料电池的单电池电压进行检测。一般而言，采集到的燃料电池电压信号会直接通过CAN总线发送到上位控制PC机，对每路均采用CAN控制器和收发器，设置冗余，且当发生故障时，该路的通信信号将被中断，就无法监控。

原有的燃料电池单电池电压检测装置，对N个单电池，采用N+1个光藕作为开关，用移位寄存器产生选通信号，分时选中某一个单电池的两极的信号，通过传输电缆输出到主控制器，再由主控制器来处理这个信号。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提出一种车用燃料电池的单电池电压检测装置，解决了现有技术中的不足。

基于上述目的本实用新型提供的一种车用燃料电池的单电池电压检测装置，所述车用燃料电池包括多片单电池，包括设置在电路板上的取电接口、光耦控制开关、移位寄存器、第一运算放大器、第二运算放大器、A/D转换接口、CAN总线接口转换电路和供电电路，相邻的两片单电池两两串联组成一组单电池；

所述第二运算放大器的正向输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端与固定值电压端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述A/D转换接口连接；

所述每一组单电池都与所述取电接口连接，所述取电接口与所述光耦控制开关连接，所述移位寄存器与所述光耦控制开关连接；所述移位寄存器与单片机连接，所述CAN总线接口转换电路与单片机连接，所述A/D转换接口设置在单片机上，所述光耦控制开关与单片机连接；

每一组单电池通过所述取电接口将多组单电池的电压存入所述移位寄存器，所述移位寄存器通过移位后对每一组单电池的电压进行分组测量后储存，储存为一路差分信号后传入到所述第一运算放大器，所述第一运算放大器将所述差分信号放大后输入第二运算放大器，所述第二运算放大器将所述差分信号电压范围转化为所述A/D转换接口可接收的范围传递到A/D转换接口；

所述供电电路分别与所述移位寄存器、第一运算放大器、第二运算放大器和CAN总线接口转换电路连接。

在一些实施例中，所述车用燃料电池包括210片单电池，所述每片单电池通过串联连接，其中相邻的两片单电池两两串联一共组成105组单电池。

在一些实施例中，所述第二运算放大器的反向输入端与固定值为-2.5V的电压端连接，所述-2.5V的电压端与所述供电电路连接。

在一些实施例中，所述电路板固定在所述燃料电池的壳体上，所述取电接口与相邻两片单电池引出的引线连接。

在一些实施例中，所述供电电路与24V车用电源连接并转换成两路5V电压信号和±9V差分电压信号，其中一路5V电压信号与所述CAN总线接口转换电路中的通讯接口外电路连接；另一路5V电压与所述CAN总线接口转换电路中的内电路、单片机和移位寄存器连接；所述±9V差分电压信号分别与所述第一运算放大器和所述第二运算放大器连接。

在一些实施例中，所述CAN总线接口转换电路包括CAN信号隔离单元和驱动单元，所述驱动单元与所述隔离单元连接，所述驱动单元与单片机连接，所述CAN信号隔离单元分别所述两路5V电压信号连接。

从上面所述可以看出，本实用新型提供的车用燃料电池的单电池电压检测装置，由于所述第二运算放大器的正向输入端与所述第一运算放大器的输出端连接，所述第二运算放大器的反向输入端与固定值电压端连接，所述第二运算放大器的输出端与所述A/D转换接口连接；通过第一运算放大器的运算放大后输入到第二运算放大器，是差分信号经过第二运算放大器放大后输入到A/D转换接口的电压在0.5V～4.5V之间，符合A/D口的输入范围要求。