氢燃料电池系统的控制器技术方案

本发明专利技术提供了一种氢燃料电池系统的控制器，所述氢燃料电池系统的控制器包括处理器、通讯组件、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件，所述通讯组件包括CAN模块和FlexRay模块，所述处理器分别与CAN模块、FlexRay模块、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件连接，FlexRay模块与氢燃料电池系统的整车控制器连接，CAN模块与氢燃料电池系统的CAN设备连接，A/D采集组件与氢燃料电池系统的传感器组件连接，驱动输出组件具有故障诊断功能且与氢燃料电池系统的执行装置连接。本发明专利技术的优点在于：满足了燃料电池系统的多传感器采样、高精度采样、控制量多并且控制精度高的要求；具备良好的电磁兼容性；防护等级达到IP67；具备CAN和Flexray通讯接口，支持Bootloader程序更新功能。

Controller of Hydrogen Fuel Cell System

【技术实现步骤摘要】
氢燃料电池系统的控制器
本专利技术涉及燃料电池车
，更具体而言，涉及氢燃料电池系统的控制器。
技术介绍
氢燃料电池电池车是用氢气代替传统石油等作为动力能源的车辆，利用氢气和氧气的氧化还原反应，将氢气储存的化学能转化为电能同时产生大量的水，对环境实现零污染、零排放，是世界汽车发展的主流方向。燃料电池汽车作为新能源汽车的一种，燃料电池系统作为动力源的核心部件，其控制系统具有分布式结构和恶劣的电磁环境。在燃料电池系统中，散热系统的散热风扇需要无极变速、附件系统中的空压机、DCDC中的大功率开关管IGBT及电感等部件都工作在开关模式下，其对燃料电池系统造成强烈的电磁干扰，这对燃料电池系统控制器的电磁兼容性提出了很高的要求。同时，燃料电池系统控制器还需要采集一些传感器信号和开关量信号、驱动控制一些电磁阀、执行算法运算、数据处理及系统工作状态的监控，系统的任务量大，软件系统复杂，这对控制器的核心处理器提出了更高的要求，也对软件架构提出了新的要求。目前现有的控制器在硬件方面，大部分为传统燃油车而设计的，不能直接用于燃料电池系统的控制。同时，在控制器的核心处理器上，一般为16位单核处理器，其数据处理能力满足不了现在新的控制需求；不满足ISO26262标准功能安全的要求；信号采集、信号输出端口不丰富，不能满足复杂系统控制的要求；在通讯接口方面，不具备多路CAN总线通讯接口，不能满足燃料电池系统网络控制模式，不具备更高速FlexRAY通讯接口；在驱动大功率负载端口，一般采用继电器，不具备故障诊断功能；在EMC设计处理方面，没有系统性设计，整体不具备强的电磁兼容性，不满足燃料电池汽车复杂电磁环境的应用。综上所述，需要提供氢燃料电池系统的控制器，其能够克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种氢燃料电池系统的控制器，其能够克服现有技术的缺陷。本专利技术的专利技术目的通过以下技术方案得以实现。本专利技术的一个实施方式提供了一种氢燃料电池系统的控制器，其中所述氢燃料电池系统的控制器包括处理器、通讯组件、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件，所述通讯组件包括CAN模块和FlexRay模块，所述处理器分别与CAN模块、FlexRay模块、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件连接，FlexRay模块与氢燃料电池系统的整车控制器连接，CAN模块与氢燃料电池系统的CAN设备连接，A/D采集组件与氢燃料电池系统的传感器组件连接，驱动输出组件具有故障诊断功能且与氢燃料电池系统的执行装置连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述CAN模块包括多条CAN总线，氢燃料电池系统的每个CAN设备分别通过一条CAN总线与处理器连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述通讯组件还包括LIN模块，氢燃料电池系统的LIN设备通过LIN模块与处理器连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述A/D采集组件包括数字信号采集单元和模拟信号采集单元，数字信号采集单元和模拟信号采集单元分别与处理器连接，数字信号采集单元接收来自氢燃料电池系统的数字传感器的信号，模拟信号采集单元接收来自氢燃料电池系统的模拟传感器的信号。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述管理组件包括安全模块和电源管理模块，安全模块和电源管理模块分别与处理器连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述驱动输出组件包括第一驱动模块、第二驱动模块和DA输出模块，第一驱动模块、第二驱动模块和DA输出模块分别与处理器连接，所述第一驱动模块和第二驱动模块均具有故障诊断功能。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述处理器使用双核处理器或多核处理器。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述处理器使用Bootloader程序进行在线升级。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述氢燃料电池系统的控制器封装在金属外壳中，通讯组件、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件分别通过低通滤波电路与处理器连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中所述氢燃料电池系统的控制器通过防护等级为IP67的连接器进行安装，金属外壳的缝隙以及控制器和连接器之间的缝隙均采用点胶的方式进行密封。本专利技术的优点在于：适用于燃料电池系统控制的控制器，具有强大而实用的软硬件平台，具备功能安全的最高等级ASIL-D，同时具备短路、过流、过压、反接等保护功能，满足了燃料电池系统的多传感器采样、高精度采样、控制量多并且控制精度高的要求；具备良好的电磁兼容性，能够满足车辆复杂电磁环境的要求；防护等级达到IP67，满足恶劣的车载环境要求；具备CAN和Flexray通讯接口，支持Bootloader程序更新功能。附图说明参照附图，本专利技术的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本专利技术的技术方案，而并非意在对本专利技术的保护范围构成限制。图中：图1示出了根据本专利技术一个实施方式的氢燃料电池系统的控制器的框图。具体实施方式图1和以下说明描述了本专利技术的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本专利技术。为了教导本专利技术技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将落在本专利技术的保护范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本专利技术的多个变型。由此，本专利技术并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。图1示出了根据本专利技术一个实施方式的氢燃料电池系统的控制器，其中所述氢燃料电池系统的控制器包括处理器1、管理组件2、A/D采集组件3、驱动输出组件5和通讯组件4，所述通讯组件4包括CAN模块41和FlexRay模块42，所述处理器1分别与CAN模块41、FlexRay模块42、管理组件2、A/D采集组件3和驱动输出组件5连接，FlexRay模块42与氢燃料电池系统的整车控制器连接，CAN模块41与氢燃料电池系统的CAN设备连接，A/D采集组件3与氢燃料电池系统的传感器组件连接，驱动输出组件5具有故障诊断功能且与氢燃料电池系统的执行装置连接。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中氢燃料电池系统的传感器组件包括温度计、电流计、电压计等检测装置，氢燃料电池系统的执行装置包括风扇、阀门、开关等设备。驱动输出组件5的故障诊断功能包括针对执行装置发生的过流、过压、负载开路等故障的诊断功能。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料电池系统的控制器，其中处理器1通过FlexRay模块42与整车控制器进行通讯，获取整车的需求功率、反馈给整车燃料电池系统的状态参数及故障诊断信号。处理器1通过CAN模块41与氢燃料电池系统内部的CAN网络设备进行通讯，根据整车的需求功率，控制升压DCDC、水泵、空压机、PTC加热器、氢系统控制器进行工作并对其状态进行监控。处理器1还通过CAN模块41与氢燃料电池系统的BMS控制器进行通讯，实时对燃料电池单体电压状态进行监控并及时对燃料电池进行保护。根据本专利技术的上述一个实施方式提供的氢燃料本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氢燃料电池系统的控制器，所述氢燃料电池系统的控制器包括处理器、通讯组件、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件，其特征在于，所述通讯组件包括CAN模块和FlexRay模块，所述处理器分别与CAN模块、FlexRay模块、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件连接，FlexRay模块与氢燃料电池系统的整车控制器连接，CAN模块与氢燃料电池系统的CAN设备连接，A/D采集组件与氢燃料电池系统的传感器组件连接，驱动输出组件具有故障诊断功能且与氢燃料电池系统的执行装置连接。

【技术特征摘要】
1.一种氢燃料电池系统的控制器，所述氢燃料电池系统的控制器包括处理器、通讯组件、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件，其特征在于，所述通讯组件包括CAN模块和FlexRay模块，所述处理器分别与CAN模块、FlexRay模块、管理组件、A/D采集组件和驱动输出组件连接，FlexRay模块与氢燃料电池系统的整车控制器连接，CAN模块与氢燃料电池系统的CAN设备连接，A/D采集组件与氢燃料电池系统的传感器组件连接，驱动输出组件具有故障诊断功能且与氢燃料电池系统的执行装置连接。2.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统的控制器，其特征在于，所述CAN模块包括多条CAN总线，氢燃料电池系统的每个CAN设备分别通过一条CAN总线与处理器连接。3.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统的控制器，其特征在于，所述通讯组件还包括LIN模块，氢燃料电池系统的LIN设备通过LIN模块与处理器连接。4.根据权利要求1所述的氢燃料电池系统的控制器，其特征在于，所述A/D采集组件包括数字信号采集单元和模拟信号采集单元，数字信号采集单元和模拟信号采集单元分别与处理器连接，数字信号采集单元接收来自氢燃料电池系统的数字传感器的信号，模拟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海平，周鹏飞，杨绍军，
申请(专利权)人：北京亿华通科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11