基于DSP的燃料电池测控系统硬件设计(2)
燃料电池（Fuel Cell）是一种新型的能量转换装置，其通过燃料（如氢气）的电化学氧化和氧化剂（如氧气）的电化学还原直接产生电流。燃料电池与一般的原电池、蓄电池不同，它所需的电极反应活性物质并不贮存于电池内部，而是由电池外部供给， 从理论上讲，只要外部连续地供给燃料，燃料电池也就可以不断地输出电能。由于燃料电池发电不经过燃烧过程（即燃料电池不是一种热机）不受卡诺循环的限制，不仅具有很高的能量转换效率（理论上可大于80%），而且发电过程不会造成环境污染，所以燃料电池被公认为21世纪最有前途的清洁能源。
燃料电池种类繁多，性能各异，其中质子交换膜燃料电池(PEMFC)不仅具有一般燃料电池的优点，同时还具有在室温快速起动、无电解液流失、水易排出、寿命长、能量密度高等突出特点。
1.2 研究意义及应用前景
PEMFC技术是目前世界上最成熟的一种能将氢气与空气中的氧气化合成洁净水并释放出电能的技术。PEMFC作为新一代能源技术应用十分广泛，凡是需要能源、动力的地方都可以应用PEMFC。PEMFC可用作汽车和摩托车等交通工具动力系统，可用作可移动小型供电系统，可用作电子设备的不间断电源，可用作分散型电站，可用作军事、医疗、娱乐场所等的应急电源等，各种各样的PEMFC产品将渗透到社会各行各业乃至普通家庭，其广阔的应用前景可与计算机技术相媲美，如图1-1所示。
图1-1 燃料电池应用领域
燃料电池的应用对提高能源利用率和减少环境污染有着重要的意义，因此研究燃料电池不仅有一定的学术价值而且有较强的经济价值。
1.3 质子交换膜燃料电池测控研究现状
1.4 研究内容
燃料电池所产生的电能需要经过电源变换才能够使用．随着当前功率电子技术的发展，可以便捷实现电能变换，但怎样控制和调节燃料电池的相关参数以达到最佳值，使燃料电池的性能也达到较好状态，提高运行效率和燃料电池的寿命是当前的研究热点。
下面是本文研究的主要内容：
本文第二章对燃料电池特别是质子交换膜燃料电池（PEMFC）的基础理论知识进行了研究。首先对燃料电池的基本概念、燃料电池的分类及各自应用特点作了介绍，然后对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的基本工作原理、系统组成及功能进行了简要阐述，最后对影响质子交换膜燃料电池（PEMFC）系统工作性能的几个参数进行了重点分析。第二章为后面的硬件设计方案提供了理论基础。
本文第三章在上一章的理论基础上提出了质子交换膜燃料电池（PEMFC）测控系统的硬件设计方案，给出了质子交换膜燃料电池（PEMFC）各个控制单元的控制框图，为下一章系统电路的具体设计做了准备。
本文第四章完成了质子交换膜燃料电池（PEMFC）测控系统的具体电路设计,包括DSP控制电路的设计、电源管理电路的设计、温度测量电路的设计、冷却风扇控制电路的设计、定时开关电磁阀控制电路的设计、报警电路的设计、信号采样调理电路以及通信电路，并介绍了RS232通信协议。
本文第五章对DSP硬件进行软件设计，编写了系统部分模块的软件代码。
本文第吹冰章对所有工作进行总结以及对未来的展望。
1.5 本章小结
本章是论文的绪论，首先介绍了质子交换膜燃料电池（PEMFC）的课题背景，然后对质子交换膜燃料电池（PEMFC）的研究意义及应用前景作了简要描述，接着分析了目前质子交换膜燃料电池(PEMFC)的测控系统研究现状，最后对本文的研究内容进行了详细介绍。