CN101131769A - 一种车载燃料电池发动机的数据记录*** - Google Patents

一种车载燃料电池发动机的数据记录*** Download PDF

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王克勇
侯中军
孙德尧
刘超
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Sunrise Power Co Ltd
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Sunrise Power Co Ltd
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Abstract

一种车载燃料电池发动机的数据记录***，由单片机及其***电路组成，单片机与燃料电池堆单节电压测量单元进行实时数据交换，单片机配置了时钟芯片及其***电路、CAN通讯接口、通讯接口电路和SD卡(502)，时钟芯片通过单片机的SPI接口进行数据通讯；SD卡与单片机之间通过通讯接口电路进行通讯信号的电压变换，记录存储燃料电池发动机***运行各个工作状态下的数据，CAN通讯接口通过CAN总线进行单片机与各控制节点的实时数据交换和与外部监控计算机的通讯。***可作为网关管理各单节电池电压，优化发动机控制***布局，具有存取速度快、读取方便、成本低、数据存储安全、满足车载环境要求、***掉电时，时钟可以正常运行等优点。

Description

一种车载燃料电池发动机的数据记录***
技术领域
本发明属于车载燃料电池发动机控制***，特别涉及优化燃料电池发动机控制***的数据记录***。
背景技术
车载燃料电池发动机的电池堆由数百节单节燃料电池串联组成，通常包括氢气供给***、冷却***和空气供给***，需要监测和控制的数据量很大，所以燃料电池发动机控制***各控制节点的合理布局和工作状态的实时记录可以提高车载环境下燃料电池发动机各零部件的数据交换能力和帮助进行燃料电池发动机***分析和故障分析。传统的办法是将燃料电池发动机控制***和***工作状态监测记录分开设计，在数据记录中常采用的办法是：1)采用移动计算机通过各种通讯接口如串口或USB等接口监测燃料电池发动机的运行状态并实时将数据保存在计算机的硬盘上；2)使用无线传输模块将发动机的工作状态发送给计算机，计算机通过无线传输模块显示并记录数据；3)设计专门监控***，采用移动硬盘或CF卡等存储介质实时保存发动机的工作状态。
上述方法存在的缺点是：
1)在车载环境下，使用移动计算机监测并记录燃料电池发动机***工作状态，需要人为操作，且每台车都要配备一台计算机，成本高；
2)采用无线传输方式监测并记录发动机的运行状态，无线数传模块抗干扰能力较差，传输速度较慢，而且受传输距离的限制，尽管GPRS方式可以克服上述缺点，但成本很高；
3)采用移动硬盘或CF卡设计专门监控***放在车辆上，不但占用***空间，且需额外增加成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺点，优化燃料电池发动机控制***的布局，实现对燃料电池发动机的燃料电池堆的单电池电压管理。
本发明的技术方案是：一种车载燃料电池发动机的数据记录***，由单片机及其***电路组成，其特征在于所述车载燃料电池发动机的数据记录***的单片机与燃料电池堆单节电压测量单元通过CAN总线进行实时数据交换，单片机配置了时钟芯片及其***电路、CAN通讯接口、通讯接口电路和SD卡，所述的时钟芯片通过单片机的SPI接口进行数据通讯；SD卡与单片机之间通过通讯接口电路进行通讯信号的电压变换，记录存储燃料电池发动机***运行各个工作状态下的数据，CAN通讯接口通过CAN总线进行单片机与各控制节点的实时数据交换和与外部监控计算机的通讯。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机与各控制节点的实时数据交换包括单片机与中央控制单元、氢气***控制单元、冷却***控制单元、空气***控制单元通过CAN1总线进行的实时数据交换和单片机与燃料电池堆单节电压测量单元通过CAN通讯接口经CAN2总线进行的实时数据交换。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机与燃料电池堆单节电压测量单元进行的实时数据交换包括单片机提取燃料电池堆单节电压测量单元测量的电压特征信息和通过CAN通讯接口发送这些信息给各控制***的控制节点。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机和SD卡中的数据记录与外部监控计算机之间通过CAN通讯接口进行通讯和数据读取。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机是Motorola车用单片机。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的时钟芯片及其***电路包括一个充电电池，充电电池与时钟芯片连接，当***掉电时维持时钟的正常运行。
本发明所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的记录***可以作为网关，实现对电池堆多节电池电压的过滤。
本发明的有益效果在于：
1、该***可作为网关管理电池堆各单节电池电压，可以优化发动机控制***布局；
2、使用SD存储卡记录电堆模块和零部件的运行状态，具有存储速度快、价格低、数据存储安全等优点，可以满足车载环境下数据记录的要求；
3、带有备用电池的时钟电路记录***当前运行的时间，***掉电时，时钟可以正常运行；
4、使用专用CAN总线读取存储卡中的数据，传输速度快(最高可达1Mbps)，记录读取方便，传输距离远可以满足车上的要求。
5、本记录***记录存取速度快，记录读取方便，具有体积小、制造成本低、安装方便，适应车辆的运行环境和操作环境。
附图说明
本发明共有附图2幅，其中
附图1是本发明的车载燃料电池发动机的数据记录***原理框图：
附图2是燃料电池发动机控制***结构框图
附图中，101、单片机125、电压转换器201、时钟芯片及其***电路202、充电电池、301、CAN通讯接口401、CAN通讯接口501、通讯接口电路502、SD卡601、CAN通讯接口701、中央控制单元702、氢气***控制单元703、冷却***控制单元704、空气***控制单元、705、发动机数据记录***801～804、燃料电池堆燃料电池单节电压测量单元。
具体实施方式
下面结合附图的实施例对本发明作进一步说明。直流电源DC通过电压转换器(125)向***提供工作电源，701为中央控制单元，702为氢气***控制单元，703为冷却***控制单元，704为空气***控制单元，705为发动机数据记录***，801～804为燃料电池堆燃料电池单节电压测量单元，发动机数据记录***分别通过CAN1和CAN2总线与中央控制单元、氢气***控制单元、冷却***控制单元、空气***控制单元和燃料电池堆单节电压测量单元进行实时数据交换，并实时记录燃料电池堆当前的运行状态。发动机数据记录***的单片机101选用Motorola车用单片机MC9S12DP256；时钟芯片选用DALAS生产的DS1302，单片机101与时钟芯片201之间通过MC9S12DP256的SPI接口进行数据通讯，充电电池202与时钟芯片201连接，当***掉电时，充电电池202维持时钟的正常运行；发动机电池堆单节电池电压检测单元801--804通过CAN通讯接口(301)经CAN2总线将电池堆各单节电池电压检测节点检测的电池堆各单电池电压的特征信息传送给MC9S12DP256单片机101，单片机101提取电池堆各单电池电压的特征信息，如平均电压、最小电压、最大电压等，将这些特征信息通过CAN1总线发送给发动机控制***的各控制节点；单片机101通过CAN通讯接口401与发动机控制***各控制节点进行实时数据通讯，将电池堆单节电池电压的特征信息发送给各控制节点，各控制节点包括氢气***控制节点、冷却***控制节点、空气供给***控制节点和中央控制单元等控制节点；单片机101通过通讯接口电路501实现与SD卡502间的通讯信号的电压变换，存储***的工作状态；单片机101通过CAN通讯接口601与计算机进行实时数据通讯，计算机通过CAN通讯接口601与单片机101通讯并通过单片机读取SD卡中的数据记录。本***可安装在车载燃料电池发动机上。

Claims (7)

1.一种车载燃料电池发动机的数据记录***，由单片机及其***电路组成，其特征在于所述车载燃料电池发动机的数据记录***(705)的单片机(101)与燃料电池堆单节电压测量单元(801-804)通过CAN总线进行实时数据交换，所述单片机(101)还配置了时钟芯片及其***电路(201)、CAN通讯接口(401、601、301)、通讯接口电路(501)和SD卡(502)，所述的时钟芯片通过单片机的SPI接口进行数据通讯；SD卡(502)与单片机(101)之间通过通讯接口电路(501)进行通讯信号的电压变换，记录存储燃料电池发动机***运行各个工作状态下的数据，CAN通讯接口(401、601、301)通过CAN总线进行单片机(101)与各控制节点的实时数据交换和与外部监控计算机的通讯。
2.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机与各控制节点的实时数据交换包括单片机与中央控制单元(701)、氢气***控制单元(702)、冷却***控制单元(703)、空气***控制单元(704)通过CAN1总线进行的实时数据交换和单片机(101)与燃料电池堆单节电压测量单元(801--804)通过CAN通讯接口(301)经CAN2总线进行的实时数据交换。
3.根据权利要求1和2所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机(101)与燃料电池堆单节电压测量单元(801--804)进行的实时数据交换包括单片机(101)提取燃料电池堆单节电压测量单元测量的电压特征信息和通过CAN通讯接口(401)发送这些信息给各控制***的控制节点。
4.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机(101)和SD卡(502)中的数据记录与外部监控计算机之间通过CAN通讯接口(601)进行通讯和数据读取。
5.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的单片机(101)是Motorola车用单片机。
6.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的时钟芯片及其***电路(201)包括一个充电电池(202)，充电电池(202)与时钟芯片连接，当***掉电时维持时钟的正常运行。
7.根据权利要求1所述的车载燃料电池发动机的数据记录***，其特征在于所述的记录***(705)可以作为网关，实现对电池堆多节电池电压的过滤。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104849062A (zh) * 2015-05-28 2015-08-19 玉柴联合动力股份有限公司 一种船用电控柴油发动机的数据记录仪
CN109546184A (zh) * 2017-09-21 2019-03-29 丰田自动车株式会社 燃料电池***以及燃料电池***的控制方法
CN109765832A (zh) * 2019-02-26 2019-05-17 张家港氢芯电气***科技有限公司 氢燃料电池发动机用远程实时在线监控***

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