基于A(yíng)RM9和MPC56x的燃料電池發(fā)動(dòng)機主控制器

隨著(zhù)清潔能源需求的增加，燃料電池發(fā)動(dòng)機及其在汽車(chē)動(dòng)力系統中的應用越來(lái)越重要。燃料電池按電化學(xué)原理直接將等溫的化學(xué)能轉化為電能。由于不受熱機卡諾循環(huán)的限制，目前各類(lèi)燃料電池實(shí)際的能量轉化率均可達40%～60%；燃料電池環(huán)境友好、工作安靜、噪聲很低。燃料電池發(fā)動(dòng)機由空氣系統、氫氣系統、水熱管理系統、增濕系統和電堆等幾部分組成，其結構如圖1所示。

1 分布式燃料電池發(fā)動(dòng)機控制系統

針對燃料電池發(fā)動(dòng)機的上述要求，清華大學(xué)和大連化學(xué)物理研究所合作，研制了分布式燃料電池控制系統。整個(gè)系統以燃料電池發(fā)動(dòng)機主控制器為核心，包括了2個(gè)發(fā)動(dòng)機的獨立控制子系統，每個(gè)發(fā)動(dòng)機控制系統包括電堆控制器節點(diǎn)、增濕控制器節點(diǎn)、風(fēng)機控制器節點(diǎn)以及4個(gè)單片電壓測量節點(diǎn)等。加上燃料電池發(fā)動(dòng)機的主控制器，整個(gè)控制系統共包括15個(gè)控制器節點(diǎn)。這些控制器以主控制器為核心，形成了整車(chē)動(dòng)力系統時(shí)間觸發(fā)控制器局域網(wǎng)絡(luò )（TTCAN）通信協(xié)議。

2 基于ARM+MPC561雙單片機的主控制器設計

2.1 控制器硬件框架

控制器的硬件框架如圖2所示。該控制器采用MPC56x和AT91SAM9261S單片機雙核處理器的模式，其中底層IO驅動(dòng)采用MPC56x單片機，而控制算法采用ARM9單片機。采用ARM9單片機進(jìn)行控制算法的優(yōu)點(diǎn)是：

(1)ARM的主頻高、運算速度快，最高主頻可以達到190 MHz，運算速度可達210 MIPS，大大高于MPC56x的56 MHz；

(2)可以配套的內存大，擁有豐富的內存擴展接口，不但能實(shí)現與MPC56x相同的SRAM擴展，還擁有專(zhuān)門(mén)的SDRAM管理模塊，能進(jìn)行SDRAM擴展，其容量可以輕易達到100 MB以上；