[发明专利]一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统

说明书

技术领域

本发明涉及燃料电池电动汽车电池技术领域，特别涉及一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统。

背景技术

新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置)，具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好，也是目前国家大力推广的主要新能源车型。

燃料电池电动汽车是治理汽车尾气污染和解决燃料问题最现实的途径，燃料电池技术将成为21世纪汽车工业的核心。燃料电池不是传统意义上的蓄电池的能量储存装置，它是通过燃料(氢气)和氧化物的电化学反应，将燃料的化学能直接转换为电能的高效发电装置。质子交换膜燃料电池(PEM-FC)因低噪音、零污染、无腐蚀、长寿命和占地相对较少等优点，而成为21世纪最有前途的“绿色能源”。大功率燃料电池堆通常由几百片单片燃料电池串联组成。由于电池堆中单片燃料电池的串联结构，在燃料电池堆运行过程中，单片燃料电池的异常会影响整个电池堆的性能与安全，因此需要实时监测各单片燃料电池电压，便于控制系统作出正确的决策，保障燃料电池安全可靠运行。

发明内容

(一)解决的技术问题

为了解决上述问题，本发明提供了一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统，采用分布式巡检方式较好地实现了对燃料电池堆单片电池电压的实时高精度检测。

(二)技术方案

一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统，包括检测单元和CAN网络控制单元；所述检测单元采集燃料电池堆的单片燃料电池电压数据，输出通过检测CAN子网连接所述CAN网络控制单元，所述CAN网络控制单元通过RS232串口与上位机建立通信连接，所述CAN网络控制单元还通过光纤接入车载光纤CAN主网，经由所述车载光纤CAN主网与行车电脑进行数据交换。

进一步的，所述检测单元包括信号处理电路、多路模拟选择开关、基准电压、第一控制单片机、第一拨码开关和第一CAN接口电路。

进一步的，所述CAN网络控制单元包括第二CAN接口电路、第二控制单片机、第三控制单片机、第二拨码开关、MAX232电路和光纤CAN接口电路。

再进一步的，所述信号处理电路包括第一～第三运算放大器、二极管和第一～第八电阻；其中所述第一～第三运算放大器选用通用运放OP07Z，所述二极管为齐纳二极管。

再进一步的，所述多路模拟选择开关选用16路模拟开关CD4067。

再进一步的，所述基准电压由基准稳压芯片LM336-5提供。

再进一步的，所述第一控制单片机、所述第二控制单片机和所述第三控制单片机均选用高性价比微控制器PIC18F258。

再进一步的，所述第一CAN接口电路和所述第二CAN接口电路均选用通用CAN隔离收发器CTM8251AT。

再进一步的，所述光纤CAN接口电路包括光纤驱动器、光纤发射器和光纤接收器，其中所述光纤驱动器选用光纤LED驱动器SN75451，所述光纤发射器选用HFBR-1528，所述光纤接收器选用HFBR-2528。

(三)有益效果

本发明提供了一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统，采用分布式巡检方式较好地实现了对燃料电池堆单片电池电压的实时高精度检测，能实时显示存储电池电压数据，并将各单片电池电压传给行车电脑根据电池电压数据的异常情况采取有效措施，维护燃料电池堆的运行安全，也可将各单片电池典雅数据上传给上位机，便于科研人员分析研究燃料电池堆的工况和性能，其结构简单，系统功耗低，响应速度快，稳定性和可靠性好，可扩展性强，能应用到多点检测和控制系统的多种场合。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统的结构框图。

图2为本发明所涉及的一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统的检测单元结构框图。

图3为本发明所涉及的一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统的检测单元信号处理电路原理图。

图4为本发明所涉及的一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统的检测单元多路模拟选择开关电路原理图。

图5为本发明所涉及的一种基于双层CAN网络的燃料电池堆单片电压巡检系统的CAN接口电路原理图。