基于MC9S12DP256的燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器硬件研制

　　整車(chē)控制器在功能完善的基礎上，可靠性是其質(zhì)量好壞的主要技術(shù)指標。在燃料電池電動(dòng)汽車(chē)整車(chē)控制器的工作環(huán)境中，電機、變頻器和鎳氫蓄電池組傳輸的母線(xiàn)電流變化較大(特別是當變頻器進(jìn)行高頻調制時(shí))，產(chǎn)生的空間電磁干擾很強;另外，其工作空間的溫度變化范圍廣、振動(dòng)強度大。以上種種不利因素對整車(chē)控制器可能造成的干擾后果主要表現在下述幾個(gè)方面：

　　(1)數據采集誤差加大。

　　(2)控制狀態(tài)失靈。

　　(3)數據受干擾發(fā)生變化。

　　(4)程序運行失常。

　　為保證整車(chē)控制器運行正常，此次的可靠性設計采用了元器件級可靠性設計和系統級可靠性設計相結合的方法，具體表現在：芯片的溫度范圍控制、部件的冗余設計、系統的電磁兼容性設計等。

　　3.1 芯片的溫度范圍

　　在整車(chē)控制器的設計中，絕大多數芯片溫度范圍是汽車(chē)級(-40℃～+125℃)，其他極少數芯片因為價(jià)格原因選擇工業(yè)級(-40℃～+85℃)。

　　3.2 冗余設計

　　冗余設計是指通過(guò)在系統結構上增加冗余資源來(lái)減小故障造成的影響，或將故障隔離并校正錯誤，使得系統即使發(fā)生了故障或差錯，其功能仍不受影響的技術(shù)[4]。本冗余設計采用增加功能電路的數量來(lái)實(shí)現，整體冗余量達50%以上，如表1所示。

　　3.3 電磁兼容性設計

　　由于整車(chē)控制器應用環(huán)境比較惡劣，干擾嚴重，存在多種噪聲和耦合方式，所以電磁兼容性設計在所有可靠性設計中占有很重要的地位。設計中采取了濾波技術(shù)、去耦電路、屏蔽技術(shù)、隔離技術(shù)和接地技術(shù)等抗干擾技術(shù)[5][6]，具體如下：

　　(1)選用集成度高的元器件?？梢越档碗娐钒逶骷臄的?，使電路板布局簡(jiǎn)單，減少焊盤(pán)和連線(xiàn)，因而可以大大減少受干擾的概率，增加電路板的抗干擾能力。

　　(2)加粗電源線(xiàn)和地線(xiàn)，數據線(xiàn)、地址線(xiàn)及控制線(xiàn)盡量短，以減少對地電容。

　　(3)數字電路和模擬電路分區布置，并加入濾波和去耦電路。

　　(4)采用四層電路板的設計。相對于兩層板而言，有獨立的地平面和電源平面，并且信號線(xiàn)和地線(xiàn)間距可以很緊密，因此能有效減小共模阻抗和感性耦合。

　　(5)采用敷銅技術(shù)。既減小回路面積(因而減小了輻射)，又可以減小導線(xiàn)之間的串擾。

　　3.4 可靠性測試

　　吉林大學(xué)汽車(chē)動(dòng)態(tài)模擬國家重點(diǎn)實(shí)驗室對所開(kāi)發(fā)設計的整車(chē)控制器做了初步的可靠性測試。測試過(guò)程如下：

　　(1)高低溫測試：在低溫-25℃、高溫125℃中分別保持6個(gè)小時(shí)。

　　(2)振動(dòng)測試：掃描頻率范圍17～200Hz，最大振幅0.78mm，在60～200Hz時(shí)加速度50，一次掃描時(shí)間15min。

　　(3)電磁兼容性測試：利用實(shí)車(chē)簡(jiǎn)單模擬各種汽車(chē)電磁干擾工況，做初步測試。

　　在整個(gè)測試過(guò)程中，整車(chē)控制器工作正常，未出現復位現象，各功能模塊發(fā)送、接收數據正常。在振動(dòng)測試時(shí)，元器件無(wú)脫落及損壞現象。

　　4 整車(chē)臺架試驗

　　在進(jìn)行了可靠性測試之后,將整車(chē)控制器與燃料電池及其控制器、電機及其控制器、鎳氫蓄電池組及其控制器等部件連接在一起，實(shí)現了整個(gè)燃料電池電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力總成試驗臺架。在臺架上做了以下的試驗：

　　(1)通信聯(lián)調試驗：控制系統CAN通訊試驗;數據監控系統的信號采集。

　　(2)整車(chē)控制器控制邏輯試驗：按照與實(shí)際車(chē)輛相同的駕駛模式，重點(diǎn)進(jìn)行加速模式、啟車(chē)模式、充電模式、再生制動(dòng)模式、動(dòng)力蓄電池充電模式、巡航行駛模式的控制邏輯單模式調試。

　　(3)整車(chē)控制器控制報警試驗。

　　(4)整車(chē)控制器控制模式切換試驗：重點(diǎn)考核各種控制模式間的切換。