随着全球能源问题的日益突出,氢燃料电池车以其零污染、零排放和燃料可再生等优势逐渐成为电动汽车领域研发热点,然而氢燃料的易燃易爆特性为其发展和普及带来了很大的挑战。氢燃料电池车内部水汽浓度高,温度变化大、氢气浓度低,现有氢气检测装置很难在此环境下,准确可靠地进行氢气检测。因此,设计出一款应用于氢燃料电池车内部的高精度氢气检测装置具有十分重要的意义。本文研究了催化燃烧传感器的工作原理和氢气催化反应机理,论证了氢气可以在-50℃低温下发生剧烈的化学反应。选择催化燃烧传感器作为氢气检测传感器,在常温下测试了催化传感器对低浓度氢气的灵敏度,提出了以恒温差双桥检测电路为核心的总体设计方案。在不同工作电流下测试传感器的灵敏度,确定了低功耗恒温差的工作电流。计算了恒温差电桥参数与温差的关系,在将传感器控制在高于环境温度50℃时,可以减小高浓度水蒸汽的影响。采用非稳态导热理论分析传感器散热过程,计算传感器降温时间,使传感器间歇工作,实现了低功耗的同时减轻了凝露的影响。在此基础上,本文完成了检测装置的硬件电路和单片机软件程序的设计,硬件电路包括PIC18F458单片机及其外围辅助电路、检测电路、电源电路和CAN总线电路;软件程序包括主程序、检测程序、标定程序、CAN总线和其他外围程序。按照设计指标和软硬件设计方案,制作了六个测试样机,经过45日老化后,采用0.50%～4.00%浓度的高湿氢气,测试样机在常温和高低温下的稳定性,并利用USB CANⅡ分析仪,验证CAN总线数据传输的准确性和可靠性。实验结果表明:本氢燃料电池车低浓度恒温差氢气检测装置在湿度较高的常温和高低温下都具有良好的检测性能,CAN总线数据传输准确可靠,符合国内外设计标准,具有广阔的应用前景。