燃料电池被认为是清洁能源的最终形式,具有高能效且无污染的特点。其中质子交换膜燃料电池（PEMFC）作为目前最常用的一种燃料电池备受企业和研究所的瞩目,但其价格、寿命、稳定三方面一直都限制了质子交换膜燃料电池商用化进程。燃料电池电池内阻作为表征电池运行状态的一个重要参数,准确获取该参数能够为后续提升燃料电池稳定性及寿命的相关策略给予指导作用。而目前燃料电池内阻检测系统都是和其他功能集成在一起的,测量起来非常不方便且难以实现在线检测。为此,设计一款独立的PEM燃料电池在线内阻检测系统是十分必要的,本文基于此目的,做了如下工作:（1）重点分析了质子交换膜燃料电池的三种等效模型及其四种内阻检测原理。基于上述模型与原理对比结果后,确定采用Dicks-Larminie等效模型,以及EIS检测原理的内阻检测总体方案。（2）根据总体方案,对系统硬件进行了设计。硬件主体分为五大部分:1)MCU控制电路设计;2)巡检采样电路设计;3)交直流信号处理电路设计;4)正弦小信号发生器电路设计;5)供电模块电路设计。五大部分相互配合,完成质子交换膜燃料电池内阻检测。其中第二部分巡检采样电路部分和第三部分交直流处理电路部分作为整个硬件的核心和难点,因此对其设计过程中遇到的一些问题及解决办法进行了详细地描述。（3）根据硬件设计,完成了相关的软件编程。对各硬件芯片的地址（Address）位与数据（Data）位进行写入设计,以实现片选巡检、交流滤波、幅值相位转换读取、小信号发生、A/D转换等功能,以辅助内阻检测功能的实现。（4）最后,根据Dicks-Larminie等效变换模型模拟搭建了单片质子交换膜燃料电池,并利用设计的内阻检测系统进行内阻检测,实验结果满足设计需要,方案设计无误。最后对系统中可能存在的问题和可以提升优化部分进行了分析,并在展望一节中给出了解决方案。