PowerECU燃料电池控制系统开发内容如下:
1、主控系统选型。
2、完成PowerECU硬件原理和架构设计,完成设计方案的论证、仿真与方案确认。
;
3、完成PowerS12软件架构,基础软件与应用软件分别实施,且从功能和执行上分属不同架构,能够实现单独开发;
4、在软件架构基础上完成基础软件、底层驱动、操作系统的配置开发。
5、完成应用层软件接口设计,并开发测试用软件组件模块;
6、基于PowerFCU完成60KW车载水冷燃料电池系统控制策略开发;
7、HIL台架测试及匹配(含标定和诊断),需要通过实车工况模拟验证;
硬件开发内容
硬件方案
硬件方案制订
根据硬件开发需求,制订相关的硬件方案,硬件方案需要包括:关键器件的选型和分析,硬
件模块的确定,以及硬件方案的评审。
这里的分析是做关键参数的分析,不会涉及到非常详细的计算和仿真,具体的计算和仿真会
在模块设计中实现。
1.硬件主要模块确定
根据系统需求和方案的分析,可以初步确定硬件电路模块。
1.针对上述的方案设计,甲乙方共同进行评审,评审的结果作为后续设计的输入。
物料的分析和评估,主要包括有以下方面:
•要求供应商提供关于物料认可的报告和IMDS报告,并进行分析
•器件生命周期
•电气参数分析
•寿命计算
•供应商提供的EMC测试报告分析
•生产条件和焊接曲线要求
•实际电路验证
对物料进行分析和评估,并形成相关的报告和使用指导书。
只有经过认可的物料才能在后续
设计中使用。
原理图设计基于乙方在控制器开发领域的既有经验进行开发,根据事先确定的硬件功能定义,进行相关功能的开发,最终整合成完整的硬件原理图,在初步检查后进行原理图的评审,通
过评审后,原理图设计阶段初步结束。
生成后的原理图需要经过评审,最后形成正式的原理图。
•设计和评审
Layout设计过程如下:
• Layout设计过程
在Layout设计过程中,需要进行振动分析,热分析和局部的EMC仿真分析。
振动分析,主
要是分析Layout在恶劣的振动环境下,控制器上的器件或者控制器本身不会损坏。
热分析主要看板子上热的分布情况,以及在最恶劣的情况下,板子上的温度不会超过器件本
身的工作温度。
EMC分析是对局部关键信号进行EMC的分析,防止走线导致EMC的问题。
Layout设计完成后,需要经过双方的Review后,才可以发布生产。
设计完成后的硬件,需要经过硬件测试,硬件测试的目的就是验证硬件设计是否满足法规的要求,是否满足设计需求,是否存在着硬件设计的问题,只有经过硬件测试的产品,才能发布为正式的产品。
硬件测试分白盒测试和黑盒测试,本项目将以黑盒测试为主。
•硬件测试过程
产品验证由试验工程部专门负责,验证控制器的可靠性,EMC性能和电性能。
根据客户要求和其它标准制定试验标准和试验方法。
由于本项目的目标为B样件开发,所以只进行Pre-DV和DV试验,包含可靠性、电性能以及EMC项目,具体试验项目根据双方确认的系统需求分析结果确定。
•结构开发V流程
结构的开发过程按照“V”流程分为7个环节,在生产集成前的需求分析、方案设计和详细设计等开发环节,分别进行针对每一环节的分析、仿真和校核工作,使最多的问题能在结构开发阶段得到定位和解决。
在此过程中,先进的设计思想和高水平CAE工具的应用是必不可少的。
基础软件开发
基础软件涵盖内容:
•底层驱动
o硬件资源驱动程序。
•标定协议,诊断协议,通信协议
o协议开发,标定软件。
•看门狗
o程序唤醒与重置。
•Bootloader
o程序下载接口
PowerECU燃料电池控制功能开发
整体流程如下图所示,其中系统初始化负责初始化单片机时钟、IO和CAN总线;传感器处
理用来读取当前各个传感器的输出(如流量、压力、温度、电压、电流以及其他控制器的CAN数据),故障诊断模块用来诊断传感器或某些值的越界故障;决策状态机模块用来进行
开机、自检、启动、运行、故障、关机等状态下的处理。
控制率计算模块用于计算执行器的
操作参数。
控制输出模块根据状态机和控制率,控制各个执行器输出并发送相关CAN报文。
控制系统架构如下:
1.1基于PowerECU的FCU系统功能要求和控制策略
(该部分仅作为初步方案,最终状态以实际策略为准)
根据功能需求,燃料电池动力系统功能,包括各种状态,状态之间的转换以及必要的警告和错误信息等
1.2系统状态
氢探新能源PowerECU燃料电池控制需要实现燃料电池动力系统如下状态:开机自检;待机;启动;运行;关机;紧急关机。
其中状态流转图如下
软件应用层详细设计及数据流框图,应用层软件分为基础软件、传感器模块、诊
断模块、状态机、控制计算模块、输出/执行器模块五个模块
1)开机:开机阶段燃料电池系统的FCU及部分BOP是由整车供电,各部件将会进行自检,具备维护模式。
2)待机:在此状态等待启动信号;收到启动信号且没有故障与其他状态的转换触发条件后,系统进入状态流转图。
3)启动:收到启动信号且无故障,燃料电池启动,连通氢源相关部件;进行必要排气;启动水路循环,连通DCDC内开关等操作。
4)运行:运行氢气路、空气路、冷却回路、DCDC的控制算法、电堆工作状态预估。
5)正常关机:收到停止信号后,关断DCDC输出,进行必要的排气处理,发送下高压信号,断开燃料电池主继电器。
6)紧急关机:当燃料电池系统检测到必要故障,将关断DCDC输出;做快速排气处理和供氧侧吹扫处理;发送下高压信号,断开燃料电池主继电器。