燃料電池轎車水冷卻監(jiān)控系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)
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圖2 電源管理
軟件編程主要實(shí)現(xiàn)兩大功能：水冷卻監(jiān)控功能和在線參數(shù)標(biāo)定及在線編程功能。
4.1 水冷卻監(jiān)控功能
水冷卻監(jiān)控功能主要包括以下功能模塊：AD 信號采集模塊；控制算法模塊；PWM 信號輸出模塊；CAN 通訊模塊。
AD 信號采集模塊
該模塊主要進(jìn)行AD 定時采樣，定時器使用MC68HC908GZ16 的基本時鐘模塊，考慮到溫度和壓力不會突變，因此采樣步長取為1 秒。
控制算法模塊
該模塊含有兩個子模塊：狀態(tài)機(jī)模塊和算法實(shí)現(xiàn)模塊。
狀態(tài)機(jī)模塊主要是根據(jù)當(dāng)前的CAN 總線消息以及各傳感器執(zhí)行器的狀態(tài)來決定當(dāng)前系統(tǒng)所處于的狀態(tài)。其狀態(tài)圖如圖3 所示。首先進(jìn)入控制器上電狀態(tài)，在該狀態(tài)下進(jìn)行初始化程序；然后等待水泵變頻器的高壓上電信號，當(dāng)檢測到該信號后，狀態(tài)躍遷進(jìn)就緒狀態(tài)；在就緒狀態(tài)下，如果高壓電斷開，則返回控制器上電狀態(tài)；在就緒狀態(tài)下如果收到整車控制器的Enable 信號，則進(jìn)入工作狀態(tài)；在工作狀態(tài)下如果收到整車控制器的Disable 信號，則退出工作狀態(tài)進(jìn)入就緒狀態(tài)。工作狀態(tài)下又分為正常和故障兩個狀態(tài)：首先進(jìn)入正常狀態(tài)，在該狀態(tài)下調(diào)用算法實(shí)現(xiàn)模塊；當(dāng)檢測到故障時，則進(jìn)入故障狀態(tài)，在該狀態(tài)下，進(jìn)行故障處理。本系統(tǒng)故障主要有以下幾種：溫度傳感器短路、溫度傳感器斷路、壓力傳感器斷路、水路阻塞、水路泄漏、電機(jī)驅(qū)動故障、水泵變頻器故障。由于以上各種故障故障等級相對較低，因此當(dāng)故障消失后系統(tǒng)狀態(tài)仍然返回正常狀態(tài)。
圖3 系統(tǒng)狀態(tài)圖
PWM 信號輸出模塊
該模塊使用兩路定時器，一路輸出給電機(jī)驅(qū)動MC33186，一路輸出給水泵變頻器濾波電路。兩路PWM 均采用帶緩沖的PWM 輸出，考慮到電機(jī)噪聲，PWM頻率選用10K。其占空比由算法實(shí)現(xiàn)模塊的輸出控制量來決定。
CAN 通訊模塊
該模塊實(shí)現(xiàn)CAN 底層驅(qū)動，接受CAN 總線消息，其中包括來自整車控制器的命令消息以及來自PC 機(jī)標(biāo)定工具（MCD）的CCP 消息；并且發(fā)送給整車控制器系統(tǒng)狀態(tài)消息，以及給PC 機(jī)標(biāo)定工具（MCD）的CCP 回復(fù)消息。
4.2 在線參數(shù)標(biāo)定及在線編程功能
在線參數(shù)標(biāo)定及在線編程是基于CCP 協(xié)議實(shí)現(xiàn)的，其主要有兩大模塊：微控制器側(cè)的CCP 驅(qū)動模塊和PC 機(jī)側(cè)的標(biāo)定工具。
CCP 協(xié)議介紹
CCP(CAN Calibration Protocol)是為了滿足車載電子系統(tǒng)匹配標(biāo)定要求的新一代開放通用標(biāo)定協(xié)議。
CCP 基于CAN 總線，采用主從式通訊。一個主機(jī)與多個從機(jī)相連。主機(jī)是測量標(biāo)定設(shè)備（MCD）；從機(jī)是車載控制器。主機(jī)通過向從機(jī)發(fā)送命令來啟動CAN 上的數(shù)據(jù)傳輸。CCP 支持兩種變量測量模式：即命令控制方式（Polling）和數(shù)據(jù)采集方式（DAQ）。其中Polling 模式是通過與從機(jī)交互實(shí)現(xiàn)功能的。主機(jī)和從機(jī)的邏輯連接初始化以后，主機(jī)與從機(jī)之間的數(shù)據(jù)通訊都是由主機(jī)命令進(jìn)行控制。所有來自主機(jī)的命令都必須要得到所選從機(jī)命令返回消息的應(yīng)答（含有命令返回代碼或者錯誤代碼）。在這種模式下，主機(jī)每隔一定時間向從機(jī)發(fā)一幀命令消息，該消息中含有主機(jī)所要測量變量的存儲地址及數(shù)據(jù)長度；從機(jī)收到主機(jī)傳來的命令消息后，把對應(yīng)存儲地址以及數(shù)據(jù)長度的數(shù)據(jù)值通過命令返回消息上傳給主機(jī)。這種模式實(shí)現(xiàn)簡單，但總線利用率不高。在DAQ 模式下，首先由主機(jī)命令遵循應(yīng)答機(jī)制來配置對象描述表（Object Descriptor Table：ODT）。每一條主機(jī)配置命令必須要得到從機(jī)的應(yīng)答。而在配置過程結(jié)束后，從機(jī)就能根據(jù)主機(jī)的配置信息確定所要上傳主機(jī)的數(shù)據(jù)以及相應(yīng)上傳周期，自行獨(dú)立上傳數(shù)據(jù)，無須再由主機(jī)命令控制。這種方式實(shí)現(xiàn)起來較為復(fù)雜，但總線利用率較高。
CCP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)只依賴兩個CAN 消息幀（見圖4）：命令接收消息（Command Receive Object：CRO）和數(shù)據(jù)傳送消息（Data Transmission Object：DTO）
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