專利名稱：一種車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于車載燃料電池發(fā)動機控制系統(tǒng)，特別涉及優(yōu)化燃料電池發(fā)動機 控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)。
技術(shù)背景車載燃料電池發(fā)動機的電池堆由數(shù)百節(jié)單節(jié)燃料電池串聯(lián)組成，通常包括 氫氣供給系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)，需要監(jiān)測和控制的數(shù)據(jù)量很大，所 以燃料電池發(fā)動機控制系統(tǒng)各控制節(jié)點的合理布局和工作狀態(tài)的實時記錄可以 提高車載環(huán)境下燃料電池發(fā)動機各零部件的數(shù)據(jù)交換能力和幫助進行燃料電池 發(fā)動機系統(tǒng)分析和故障分析。傳統(tǒng)的辦法是將燃料電池發(fā)動機控制系統(tǒng)和系統(tǒng) 工作狀態(tài)監(jiān)測記錄分開設(shè)計，在數(shù)據(jù)記錄中常采用的辦法是1)采用移動計算 機通過各種通訊接口如串口或USB等接口監(jiān)測燃料電池發(fā)動機的運行狀態(tài)并實 時將數(shù)據(jù)保存在計算機的硬盤上；2)使用無線傳輸模塊將發(fā)動機的工作狀態(tài)發(fā) 送給計算機，計算機通過無線傳輸模塊顯示并記錄數(shù)據(jù)；3)設(shè)計專門監(jiān)控系統(tǒng)， 采用移動硬盤或CF卡等存儲介質(zhì)實時保存發(fā)動機的工作狀態(tài)。 上述方法存在的缺點是1) 在車載環(huán)境下，使用移動計算機監(jiān)測并記錄燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)工作狀 態(tài)，需要人為操作，且每臺車都要配備一臺計算機，成本高；2) 采用無線傳輸方式監(jiān)測并記錄發(fā)動機的運行狀態(tài)，無線數(shù)傳模塊抗干擾 能力較差，傳輸速度較慢，而且受傳輸距離的限制，盡管GPRS方式可以克 服上述缺點，但成本很高；3) 采用移動硬盤或CF卡設(shè)計專門監(jiān)控系統(tǒng)放在車輛上，不但占用系統(tǒng)空 間，且需額外增加成本。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點，優(yōu)化燃料電池發(fā)動機控 制系統(tǒng)的布局，實現(xiàn)對燃料電池發(fā)動機的燃料電池堆的單電池電壓管理。本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，由單片 機及其外圍電路組成，其特征在于所述車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的
單片機與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元通過CAN總線進行實時數(shù)據(jù)交換，單片機配置了時鐘芯片及其外圍電路、CAN通訊接口、通訊接口電路和SD卡，所述的時鐘芯片通過單片機的SPI接口進行數(shù)據(jù)通訊；SD卡與單片機之間通過通訊接口電路進行通訊信號的電壓變換，記錄存儲燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)運行各個工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，CAN通訊接口通過CAN總線進行單片機與各控制節(jié)點的 實時數(shù)據(jù)交換和與外部監(jiān)控計算機的通訊。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的單 片機與各控制節(jié)點的實時數(shù)據(jù)交換包括單片機與中央控制單元、氫氣系統(tǒng)控制 單元、冷卻系統(tǒng)控制單元、空氣系統(tǒng)控制單元通過CAN1總線進行的實時數(shù)據(jù) 交換和單片機與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元通過CAN通訊接口經(jīng)CAN2總線 進行的實時數(shù)據(jù)交換。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的單 片機與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元進行的實時數(shù)據(jù)交換包括單片機提取燃料 電池堆單節(jié)電壓測量單元測量的電壓特征信息和通過CAN通訊接口發(fā)送這些信 息給各控制系統(tǒng)的控制節(jié)點。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的單 片機和SD卡中的數(shù)據(jù)記錄與外部監(jiān)控計算機之間通過CAN通訊接口進行通訊 和數(shù)據(jù)讀取。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的單 片機是Motorola車用單片機。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的時 鐘芯片及其外圍電路包括一個充電電池，充電電池與時鐘芯片連接，當系統(tǒng)掉 電時維持時鐘的正常運行。本發(fā)明所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在于所述的記 錄系統(tǒng)可以作為網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對電池堆多節(jié)電池電壓的過濾。 本發(fā)明的有益效果在于1、 該系統(tǒng)可作為網(wǎng)關(guān)管理電池堆各單節(jié)電池電壓，可以優(yōu)化發(fā)動機控制系 統(tǒng)布局；2、 使用SD存儲卡記錄電堆模塊和零部件的運行狀態(tài)，具有存儲速度快、 價格低、數(shù)據(jù)存儲安全等優(yōu)點，可以滿足車載環(huán)境下數(shù)據(jù)記錄的要求；3、 帶有備用電池的時鐘電路記錄系統(tǒng)當前運行的時間，系統(tǒng)掉電時，時鐘 可以正常運行；4、 使用專用CAN總線讀取存儲卡中的數(shù)據(jù)，傳輸速度快(最高可達1Mbps)， 記錄讀取方便，傳輸距離遠可以滿足車上的要求。5、 本記錄系統(tǒng)記錄存取速度快，記錄讀取方便，具有體積小、制造成本低、 安裝方便，適應車輛的運行環(huán)境和操作環(huán)境。


本發(fā)明共有附圖2幅，其中附圖1是本發(fā)明的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)原理框圖 附圖2是燃料電池發(fā)動機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖附圖中，101、單片機125、電壓轉(zhuǎn)換器 201、時鐘芯片及其外圍電路 202、充電電池、301、 CAN通訊接口 401、 CAN通訊接口 501、通訊接 口電路 502、 SD卡 601、 CAN通訊接口 701、中央控制單元 702、氫 氣系統(tǒng)控制單元 703、冷卻系統(tǒng)控制單元 704、空氣系統(tǒng)控制單元、705、 發(fā)動機數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng) 801~804、燃料電池堆燃料電池單節(jié)電壓測量單元。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖的實施例對本發(fā)明作進一步說明。直流電源DC通過電壓轉(zhuǎn)換 器(125)向系統(tǒng)提供工作電源，701為中央控制單元，702為氫氣系統(tǒng)控制單 元，703為冷卻系統(tǒng)控制單元，704為空氣系統(tǒng)控制單元，705為發(fā)動機數(shù)據(jù)記 錄系統(tǒng)，801 804為燃料電池堆燃料電池單節(jié)電壓測量單元，發(fā)動機數(shù)據(jù)記錄系 統(tǒng)分別通過CAN1和CAN2總線與中央控制單元、氫氣系統(tǒng)控制單元、冷卻系 統(tǒng)控制單元、空氣系統(tǒng)控制單元和燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元進行實時數(shù)據(jù) 交換，并實時記錄燃料電池堆當前的運行狀態(tài)。發(fā)動機數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的單片機 101選用Motorola車用單片機MC9S12DP256;時鐘芯片選用DALAS生產(chǎn)的 DS1302，單片機101與時鐘芯片201之間通過MC9S12DP256的SPI接口進行 數(shù)據(jù)通訊，充電電池202與時鐘芯片201連接，當系統(tǒng)掉電時，充電電池202 維持時鐘的正常運行；發(fā)動機電池堆單節(jié)電池電壓檢測單元801--804通過CAN 通訊接口 (301)經(jīng)CAN2總線將電池堆各單節(jié)電池電壓檢測節(jié)點檢測的電池堆 各單電池電壓的特征信息傳送給MC9S12DP256單片機101，單片機101提取電 池堆各單電池電壓的特征信息，如平均電壓、最小電壓、最大電壓等，將這些特征信息通過CAN1總線發(fā)送給發(fā)動機控制系統(tǒng)的各控制節(jié)點；單片機101通 過CAN通訊接口 401與發(fā)動機控制系統(tǒng)各控制節(jié)點進行實時數(shù)據(jù)通訊，將電池 堆單節(jié)電池電壓的特征信息發(fā)送給各控制節(jié)點，各控制節(jié)點包括氫氣系統(tǒng)控制 節(jié)點、冷卻系統(tǒng)控制節(jié)點、空氣供給系統(tǒng)控制節(jié)點和中央控制單元等控制節(jié)點； 單片機101通過通訊接口電路501實現(xiàn)與SD卡502間的通訊信號的電壓變換， 存儲系統(tǒng)的工作狀態(tài)；單片機101通過CAN通訊接口 601與計算機進行實時數(shù) 據(jù)通訊，計算機通過CAN通訊接口 601與單片機101通訊并通過單片機讀取SD 卡中的數(shù)據(jù)記錄。本系統(tǒng)可安裝在車載燃料電池發(fā)動機上。
權(quán)利要求
1、一種車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，由單片機及其外圍電路組成，其特征在于所述車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)(705)的單片機(101)與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元(801-804)通過CAN總線進行實時數(shù)據(jù)交換，所述單片機(101)還配置了時鐘芯片及其外圍電路(201)、CAN通訊接口(401、601、301)、通訊接口電路(501)和SD卡(502)，所述的時鐘芯片通過單片機的SPI接口進行數(shù)據(jù)通訊；SD卡(502)與單片機(101)之間通過通訊接口電路(501)進行通訊信號的電壓變換，記錄存儲燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)運行各個工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，CAN通訊接口(401、601、301)通過CAN總線進行單片機(101)與各控制節(jié)點的實時數(shù)據(jù)交換和與外部監(jiān)控計算機的通訊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在 于所述的單片機與各控制節(jié)點的實時數(shù)據(jù)交換包括單片機與中央控制單元(701)、氫氣系統(tǒng)控制單元(702)、冷卻系統(tǒng)控制單元(703)、空氣系統(tǒng)控制 單元(704)通過CAN1總線進行的實時數(shù)據(jù)交換和單片機(101)與燃料電池 堆單節(jié)電壓測量單元(801--804)通過CAN通訊接口 (301)經(jīng)CAN2總線進行 的實時數(shù)據(jù)交換。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特 征在于所述的單片機(101)與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元(801—804)進行 的實時數(shù)據(jù)交換包括單片機(101)提取燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元測量的電 壓特征信息和通過CAN通訊接口 (401)發(fā)送這些信息給各控制系統(tǒng)的控制節(jié) 占。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在 于所述的單片機(101)和SD卡(502)中的數(shù)據(jù)記錄與外部監(jiān)控計算機之間通 過CAN通訊接口 (601)進行通訊和數(shù)據(jù)讀取。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在 于所述的單片機(101)是Motorola車用單片機。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在 于所述的時鐘芯片及其外圍電路(201)包括一個充電電池(202 )，充電電池(202 ) 與時鐘芯片連接，當系統(tǒng)掉電時維持時鐘的正常運行。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，其特征在 于所述的記錄系統(tǒng)(705)可以作為網(wǎng)關(guān)，實現(xiàn)對電池堆多節(jié)電池電壓的過濾。
全文摘要
一種車載燃料電池發(fā)動機的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)，由單片機及其外圍電路組成，單片機與燃料電池堆單節(jié)電壓測量單元進行實時數(shù)據(jù)交換，單片機配置了時鐘芯片及其外圍電路、CAN通訊接口、通訊接口電路和SD卡(502)，時鐘芯片通過單片機的SPI接口進行數(shù)據(jù)通訊；SD卡與單片機之間通過通訊接口電路進行通訊信號的電壓變換，記錄存儲燃料電池發(fā)動機系統(tǒng)運行各個工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)，CAN通訊接口通過CAN總線進行單片機與各控制節(jié)點的實時數(shù)據(jù)交換和與外部監(jiān)控計算機的通訊。系統(tǒng)可作為網(wǎng)關(guān)管理各單節(jié)電池電壓，優(yōu)化發(fā)動機控制系統(tǒng)布局，具有存取速度快、讀取方便、成本低、數(shù)據(jù)存儲安全、滿足車載環(huán)境要求、系統(tǒng)掉電時，時鐘可以正常運行等優(yōu)點。
文檔編號G05B19/418GK101131769SQ20071015744
公開日2008年2月27日 申請日期2007年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月12日
發(fā)明者侯中軍, 超 劉, 孫德堯, 王克勇 申請人:新源動力股份有限公司