一种车载燃料电池发动机的数据记录装置制造方法及图纸

一种车载燃料电池发动机的数据记录装置，由安装在壳体内的单片机、时钟芯片及其外围电路、ＳＤ卡及其通讯接口电路和设置在壳体上的ＣＡＮ通讯接口组成，单片机与燃料电池堆单节电压测量单元通过ＣＡＮ总线进行数据交换，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，存储数据，各控制节点通过ＣＡＮ通讯接口与单片机联接，经ＣＡＮ总线进行与单片机数据交换，外部监控计算机通过ＣＡＮ通讯接口与单片机联接，经ＣＡＮ总线与单片机通讯和读取ＳＤ卡中的数据。装置可作为网关管理各单节电池电压，优化发动机控制系统布局，具有存取速度快、读取方便、成本低、数据存储安全、满足车载环境要求等优点。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于车载燃料电池发动机控制装置，特别涉及优化燃料电池发 动机控制系统的数据记录装置。技术背景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 氢气供给系统、冷却系统和空气供给系统，需要监测和控制的数据量很大，所 以燃料电池发动机控制系统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 发动机系统分析和故障分析。传统的办法是将燃料电池发动机控制系统和系统 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)设计专门监控系统， 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系统工作状 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卡设计专门监控系统放在车辆上，不但占用系统空 间，且需额外增加成本。
技术实现思路
本技术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 机控制系统的布局,实现对燃料电池发动机的燃料电池堆的单电池电压管理。本技术的技术方案是 一种车载燃料电池发动机的数据记录装置，包括在一个封闭壳体内设有单片机、时钟芯片及其外围电路、CAN通讯接口、通讯接口电路和SD卡，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，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系统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，其结构在于所述车载 燃料电池发动机的数据记录装置的封闭壳体上设有接插件，封闭壳体内设有电 路板，所述的接插件是带有CAN通讯接口的车用接插件，与CAN总线通过插 头连接，所述的电路板包括单片机接口、时钟芯片接口及其外围电路、SD卡接 口及其通讯接口电路、CAN通讯接口电路。本技术所述的车载燃料电池发动机的数据记录装置，其特征在于所述 的单片机是Motorola车用单片机。本技术所述的车载燃料电池发动机的数据记录装置，其特征在于所述 的时钟芯片及其外围电路包括一个充电电池，充电电池与时钟芯片连接。 本技术的有益效果在于1、 本记录装置体积小、制造成本低、安装方便，适应车辆的运行环境和操 作环境。2、 使用SD存储卡记录电堆模块和零部件的运行状态，数据存储安全，记 录存取速度快，读取方便。3、 带有备用电池的时钟电路，当系统掉电时，时钟可以正常运行，记录装 置当前运行的时间。附图说明本技术共有附图3幅，其中附图1是本技术的车载燃料电池发动机的数据记录装置结构示意图； 附图2是本技术的车载燃料电池发动机的数据记录装置系统原理框图 附图3是燃料电池发动机控制系统结构框图 附图中，101、单片机125、电压转换器 201、时钟芯片及其外围电路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、氢气系统控制 单元 703、冷却系统控制单元 704、空气系统控制单元、705、发动机数 据记录装置801~804、燃料电池堆燃料电池单节电压测量单元。901、上盖902、密封圈903、电路板904、接插件905、底座906、接插件定位孔907、电路板定位孔具体实施方式以下结合附图的实施例对本技术作进一步说明。车载燃料电池发动机 的数据记录装置是由底座905、密封圈902和上盖901构成的封闭壳体，接插件 904设在壳体的侧面，通过定位孔906固定位置，电路板903装于壳体内，通过 定位孔907固定位置。直流电源DC通过电压转换器125向装置提供工作电源。 发动机数据记录装置的单片机101选用Motorola车用单片机MC9S12DP256;焊 接在电路板上的单片机接口上，时钟芯片选用DALAS生产的DS1302，焊接在 电路板上的时钟芯片接口上，单片机101与时钟芯片201之间有电路板上的电 路通过MC9S12DP256的SPI接口进行数据通讯，充电电池202与时钟芯片201 连接，当系统掉电时，充电电池202维持时钟的正常运行。使用时，将各系统 的接头与接插件接插好，装置即可工作。发动机电池堆单节电池电压检测单元 801--804通过接插件经电路板的CAN通讯接口 301通过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 发动机控制系统的各控制节点；单片机101通过CAN通讯接口 401与发动机控 制系统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系统控制节点、冷却系统控制节点、空气 供给系统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，存储系统的工作状态；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。本装置可 安装在车载燃料电池发动机上。权利要求1、一种车载燃料电池发动机的数据记录装置，包括在一个封闭壳体内设有单片机(101)、时钟芯片及其外围电路(201)、CAN通讯接口(401、601、301)、通讯接口电路(501)和SD卡(502)，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，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系统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，其特征在于所述车载燃料电池发动机的数据记录装置(705)的封闭壳体上设有接插件(904)，封闭壳体内设有电路板(903)，所述的接插件(904)是带有CAN通讯接口(401、601、301)的车用接插件，与CAN总线通过插头连接，所述的电路板(903)包括单片机(101)接口、时钟芯片接口及其外围电路(201)、SD卡(502)接口及其通讯接口电路(501)、CAN通讯接口(401、601、301)电路。2、根据权利要求1所述的车载燃料电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载燃料电池发动机的数据记录装置，包括在一个封闭壳体内设有单片机（１０１）、时钟芯片及其外围电路（２０１）、ＣＡＮ通讯接口（４０１、６０１、３０１）、通讯接口电路（５０１）和ＳＤ卡（５０２），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，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系统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，其特征在于所述车载燃料电池发动机的数据记录装置（７０５）的封闭壳体上设有接插件（９０４），封闭壳体内设有电路板（９０３），所述的接插件（９０４）是带有ＣＡＮ通讯接口（４０１、６０１、３０１）的车用接插件，与ＣＡＮ总线通过插头连接，所述的电路板（９０３）包括单片机（１０１）接口、时钟芯片接口及其外围电路（２０１）、ＳＤ卡（５０２）接口及其通讯接口电路（５０１）、ＣＡＮ通讯接口（４０１、６０１、３０１）电路。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王克勇，侯中军，孙德尧，刘超，
申请(专利权)人：新源动力股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：91[中国|大连]