客车用燃料电池分布式控制系统通信协议及监控设计

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燃料电池城市客车整车控制系统的功能与策略设计

示意图。
外界环境操作者因素
力汽车各个子部件的协调工作和能量流的在线优化分配。具体来说，燃料电池混合动力汽车能量管理
的控制策略分为两个层次：一个层次是建立随行第驶工况而改变工作模式的切换规则，第二个层次是
解决每一种工作模式下能量流的优化分配问题。
Ｋｅｏｄ：ｕｌｃｌｖｈｃｅｈｏｔｏｙｔｍｆｖｈｃｅｏｔｌｔｔｇｅｙＷｒｓｆｅｅｌｅｉｌ；ｔｅｃｎｒｌｓｓｅｏｅｉｌ；ｃｎｒｒｅｉｓｏｓａ
引言
燃料电ｏｒｑｉｍｅｔｆｈｅｃｌｖｈｃｅｏｅｓｍｉｌｄｓｕｓｄ１ｌｓｒｆｕｃｉｆｔｅｗｏｏｔｌｙｔｒｏｔｌｅｕｒｎｏｅｆｌｅｌｅｉ＇ｐｗｒｙｔｉｍａｙｉｓｅ． ’ ｏｓｏｎｔｎｏｈｈｌｃｎｒｓｍａｅｒｅｔｕｌｓｓｅｓｎｃ｝ｔｅｆｏｅｏｓｅ
２整车控制系统的功能
燃料电池城市客车的动力系统是一个多能源动
力总成系统，包括电机及其控制器、燃料电池发动机、ＣＤＣ变换器和超级电容等部件。各个部件之Ｄ／
问通过电气动力母线实现物理连接，通过ＣＮ总并Ａ线实现信号连接。图１是一个分布式分层控制系统
（ｏａｙ２４Ｔｔｌ０）ｌ
燃料电池城市客车整车控制系统的功能与策略设计
徐小东
（安徽交通职业技术学院安徽合肥２０５）３０１

基于组态软件的燃料电池后备电源远程监控系统设计

基于组态软件的燃料电池后备电源远程监控系统设计摘要：介绍一种用于组态软件的燃料电池后备电源远程监控系统的设计与研发，阐述该系统的组成和功能特点，详细说明利用组态软件开发控制系统的过程，并给出了现场应用的实例。

关键词：燃料电池远程监控组态软件1概述本文所述的基于组态软件的燃料电池后备电源远程监控系统，通过丰富灵活的组态方式，设计开发了友好的本机人机界面（local Human Machine Interface）、远程监控界面（Remote Monitoring And Control Interface）和数据库系统。

2燃料电池远程监控系统的组成燃料电池远程监控系统一般由下位机（现场可编程控制器），通讯模块和协议，本机监控机（人机界面），上位机（装有组态软件的PC机），网络监控机等部分组成。

详见下图：（1）下位机下位机采用可编程控制器控制，其运算能力强，可完成监控系统中数据采集和数据处理功能。

还可以再下位机种设定燃料电池后备电源系统参数，控制系统运行。

每台下位机都能够通过专门的通讯接口实时向上位机传送燃料电池后备电源系统的状态，数据，故障灯信息，以便监控是对每个燃料电池后备电源谁被进行监控和管理。

（2）通讯模块和协议在远程系统中，上位机和下位机之间属于远距离一对多通讯。

本设计采用Modbus 通讯模块与GPRS远程模块连接，采用标准的MODBUS协议和宏电DTU协议，协议成熟可靠，简单易用，能够满足燃料电池后备电源系统数据传送的基本要求。

（3）上位机上位机是指位于监控室的PC机和服务器。

一台上位机可同时监控多个下位机。

利用组态软件进行人机界面和数据库平台的开发，可以在上位机实现燃料电上位机池后备电源系统的各种监控功能。

从下位机传送过来的燃料电池后备电源系统状态和数据，经上位机分析整理后，其一，以图表等形式实时显示到人机界面，供工作人员查看；其二，保存到数据库中，作为历史记录，便于查询调用；其三，以短信方式通知各地区负责人设备报警、故障等情况，进行设备维护。

基于CAN总线的燃料电池客车通信网络设计

第２７卷第６期增刊２００６年６月仪器仪表学报ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｃｉｅｎｔｉｆｉｃＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔＶ０１．２７Ｎｏ．６Ｊｕｎｅ．２００６基于ＣＡＮ总线的燃料电池客车通信网络设计张炳力朱可赵韩李良初（合肥工业大学合肥２３０００９）摘要为了解决燃料电池电动客车各部件之间的通讯，基于ＣＡＮ总线设计了整车通讯网络的拓扑结构，提出了其硬件要求。

制定了ＣＡＮ总线通信速率及通讯机制，介绍了ＣＡＮ报文结构及协议。

最后基于ＬＰＣ２１９４微控制器和ＴＪＡｌ０５０高速ＣＡＮ总线驱动器开发了各通信节点。

实际应用表明，该系统稳定可靠。

关键词ＣＡＮ总线燃料电池客车数据通讯通讯协议ＤｅｓｉｇｎｏｆｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｆｏｒｆｕｅｌｃｅｌｌｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓｂａｓｅｄｏｎＣＡＮｂｕｓＺｈａｎｇＢｉｎｇｌｉＺｈｕＫｅＺｈａｏＨａｎＬｉＬｉａｎｇｅｈｕ（ＨｅｆｅｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｅｆｅｉ２３０００９，Ｃｈｉｎａ）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＦＣＥＢ，ｔｈｅｔｏｐｏｌｏｇｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｏｆｏｎｂｏａｒｄｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｅｔｗｏｒｋｂａｓｅｄｏｎＣＡＮｂｕｓａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｂｒｉｎｇｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌａｎｄｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｂｉｔｒａｔｅｏｆＣＡＮｂｕｓａｎｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｅｓｓａｇｅｓ．ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｎｏｄｅｓａｒｅｄｅｖｅｌｏｐｅｄｂａｓｅｄｏｎｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒＬＰＣ２１９４ａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄＣＡＮｂｕｓｄｒｉｖｅｒＴＪＡｌ０５０．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｉｓｒｅｌｉａｂｌｅａｎｄｓｔａｂｌｅ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＣＡＮｆｉｅｌｄｂｕｓｆｕｅｌｃｅｌｌｅｌｅｃｔｒｉｃｂｕｓｄａｔａｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ制网络，如图１所示，充分利用高速的ＣＡＮ和低１引言速ＬＩＮ。

汽车燃料电池合作协议模板

甲方：（公司名称）乙方：（公司名称）鉴于：1. 甲方在汽车燃料电池技术研发、生产、销售等方面具有丰富的经验和能力；2. 乙方在新能源汽车领域拥有广阔的市场前景和良好的客户基础；3. 双方本着平等互利、共同发展的原则，经友好协商，就汽车燃料电池产品合作达成如下协议：一、合作内容1. 产品研发：双方将共同组建研发团队，针对新能源汽车燃料电池系统进行技术攻关，提升产品性能，降低成本，提高市场竞争力。

2. 生产制造：甲方负责燃料电池系统的设计、生产、组装，乙方负责整车制造及销售。

3. 销售与服务：双方共同负责燃料电池汽车的市场推广、销售及售后服务。

4. 技术交流：双方定期进行技术交流，共享技术成果，提升双方技术水平。

二、合作期限本协议自双方签字盖章之日起生效，有效期为____年。

期满后，如双方无异议，可续签。

三、合作权益1. 知识产权：双方共同研发的技术成果归双方共有，双方均有权使用、转让、许可他人使用。

2. 产品销售：双方在各自区域内享有燃料电池汽车的销售权，未经对方同意，不得擅自销售对方产品。

3. 市场保护：双方在市场推广、销售过程中，应维护双方品牌形象，不得损害对方利益。

四、合作责任1. 甲方责任：（1）提供燃料电池系统设计方案及生产所需的原材料、设备；（2）确保燃料电池系统质量，对因产品质量问题造成的损失负责；（3）提供技术支持，协助乙方解决生产过程中遇到的技术问题。

2. 乙方责任：（1）负责整车制造及销售；（2）提供销售渠道及售后服务；（3）确保整车质量，对因整车质量问题造成的损失负责。

五、违约责任1. 任何一方违反本协议约定，给对方造成损失的，应承担相应的违约责任。

2. 违约方应赔偿守约方因此遭受的直接经济损失，包括但不限于合同价款、违约金等。

六、争议解决1. 双方在履行本协议过程中发生的争议，应友好协商解决；协商不成的，任何一方均可向合同签订地人民法院提起诉讼。

七、其他1. 本协议未尽事宜，由双方另行协商解决。

一种分布式燃料电池控制系统与控制方法[发明专利]

专利名称：一种分布式燃料电池控制系统与控制方法专利类型：发明专利
发明人：陈启宏,全书海,张立炎,谢长君,邓坚
申请号：CN201210436746.8
申请日：20121106
公开号：CN102945976A
公开日：
20130227
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种分布式燃料电池控制系统与控制方法，所述控制系统包括状态监测单元、控制器、外部通信接口单元、单电压巡检通信接口和若干单电压检测单元，控制系统具有3层网络结构。

所述控制方法是：单电压巡检单元实时检测单片电压，状态监测单元实时检测燃料电池工作状态，控制器对各参量进行实时反馈控制，控制器对燃料电池进堆空气湿度采用了自适应控制策略。

本发明与现有技术相比，由于具有分布式特点，各部件间通过CAN网络连接，可靠性高、实时性好，基于燃料电池电流的湿度自适应控制效果好，可避免过加湿导致燃料电池内部积水，提高燃料电池耐久性。

申请人：武汉理工大学
地址：430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号
国籍：CN
代理机构：武汉开元知识产权代理有限公司
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基于SAE J1939协议的车用燃料电池管理系统设计

基于SAE J1939协议的车用燃料电池管理系统设计韩冬林;徐琤颖;陈愚;翟秀军【摘要】Using MC912XEP100 automotive MCU as maincontroller,according to the SAE J1939 agreement standards,The hardware circuits design and software programs design is completed,which refer to the voltage measurement circuit and main control circuit in vehicle fuel cells management system.The multiple CAN bus communication programs are developed,and at last the design is verified by the prototype.%采用汽车级单片机MC912XEP100作为主控芯片,依据SAE J1939通讯协议标准,完成了车用燃料电池管理系统的单膜电压检测单元和电堆主控单元硬件电路设计和软件程序设计,开发了基于SAE J1939的多路CAN总线通讯程序,并通过样机验证了设计.【期刊名称】《电源技术》【年(卷),期】2018(042)005【总页数】3页(P659-661)【关键词】燃料电池;电池管理系统;SAE J1939;MC912XEP100【作者】韩冬林;徐琤颖;陈愚;翟秀军【作者单位】天津中德应用技术大学,天津300350;天津中德应用技术大学,天津300350;天津中德应用技术大学,天津300350;天津中德应用技术大学,天津300350【正文语种】中文【中图分类】TM383SAE J1939协议是美国汽车工程师协会在CAN2.0B协议基础上制定的客车和重型货车网络通信应用层协议，在目前汽车电子网络中得到广泛应用[1]，车辆的电控单元ECU产品大都带有遵循SAE J1939协议的CAN总线接口，这为车辆信息的快速采集和故障的在线诊断定位提供了便利。

分布式电源接入下双向计量与监控一体化设计构想

分布式电源接入下双向计量与监控一体化设计构想为保护地球资源，现在大力开发无污染可再生的新能源。

在此背景下，大量分布式新能源电源接入电网。

分布式电源接入电网后，家庭微电网潮流存在双向性，又有分布式电源发电补贴、余电上网、用电价格不同等因素，传统的电能计量装置已不能满足发展的需求。

双向计量与监控一体化设备使用“单片机+计量芯片”以及其他通信接口等设备，搭载适合的操作系统对总体任务进行优化设置，较好地弥补了传统电能表的不足，实现双向计量、计算补贴、电网电能质量采集等任务。

标签：分布式；双向计量；监控；一体化0 引言化石能源等传统能源，具有不可再生性，它们的日渐枯竭使得人们寻找新能源替代。

在这种背景下，大量可再生新能源的开发利用提上日程，甚至已经开始应用。

与传统能源不同，太阳能生物能、风能、小水电资源等可再生资源都是分布式存在的。

国家大力推行新能源，倡导新能源发电。

一方面，随着城镇化建设，电力客户的用电需求也在增加；另一方面，城镇化的建设实施同时也为分布式能源的大量、成规模地加入提供了有利的大环境。

1 分布式电源发展概况1.1 分布式电源技术定义及分类分布式发电（Distributed Generation，DG）技術一般主要包括发电容量为几十到几百kW 的燃料电池、微型燃气轮机、风力发电技术、太阳能光伏发电技术等。

这些技术依靠可再生新能源为主的小型发电设备实现，这些小型设备都就近分布在负荷附近。

1.2 分布式电源优缺点分布式电源具有投资小、占地少及节能环保等诸多优点。

但跟传统的集中能源相比，还是有弊端存在。

人们将现代电能质量通常理解为“ 导致用户电力设备不能正常工作的电压、电流或频率偏差，造成用电设备故障或错误动作的任何电力问题都是电能质量问题”。

稳态电能质量问题包括谐波、频率偏差、电压波动与闪变等；暂态电能质量问题主要包括电压凹陷、电压凸起、暂态震荡等，是电力系统发生故障机投切操作等伴随的暂时性现象。

分布式能源系统中微电网的规划与控制

分布式能源系统中微电网的规划与控制一、引言随着世界人口的增长和经济的快速发展，能源问题已经成为我们这个时代的一大难题。

为了解决这一问题，分布式能源系统逐渐走进我们的生活中，微电网也是其中的重要组成部分。

本文将探讨分布式能源系统中微电网的规划与控制。

二、分布式能源系统的概念与构成分布式能源系统是指由多个分布于不同地点的能源设备组成的能源系统，它可以使得能源的利用更加高效和方便，减少了能源在输送过程中的损耗。

分布式能源系统包括了多种类型的能源设备，例如太阳能电池板、风力发电机、燃气轮机和燃料电池等。

而微电网是指基于分布式电源或/和蓄电池系统，在负载和电网之间实现双向能量转移的小型配电系统。

它可以单独运行，也可以与主电网连接，以实现局部能量交换和负荷掌控，提高能源使用效率和供电可靠性。

三、微电网的规划与控制微电网作为分布式能源系统的重要组成部分，其规划和控制也是解决能源问题的重要环节。

1. 微电网的规划微电网的规划需要考虑以下几个方面：（1）能量需求：基于微电网的运行需要先对微电网所在的地点进行能量需求分析，以确定微电网的功率和能量储存。

（2）分布式能源的选择：选择适合该地区能源消耗的分布式能源，例如太阳能电池板、风力发电机、燃气轮机和燃料电池等。

（3）能量储存：为了使微电网的能量分配更加科学化和合理化，需要考虑能量储存的方案，例如电池储能系统、超级电容、压缩空气储能等。

（4）负载需求和掌控：微电网的规划需要充分考虑当地的负载需求和配电设备的安装点。

2. 微电网的控制微电网的控制需要考虑以下几个方面：（1）能量管理：为了降低微电网的运行成本，需要实现对微电网的能量管理，可通过智能负荷管理和能量储存等方式，实现对微电网中能量的调度。

（2）负荷掌控：通过微电网控制系统实现对负载的实时掌控，可对负荷进行调度，保证能量的最大利用率。

（3）安全控制：微电网的安全掌控是微电网控制系统中至关重要的环节之一。

通过对微电网的安全检测和监控，实现对微电网的安全保障。

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２００７年（２）３期第９卷第
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２００４０７４
客车用燃料电池分布式控制系统通信协议及监控设计
方成，刘蒙，兰光，卢周明，阳明高欧
（清华大学，汽车安全与节能国家重点实验室。北京１０８）００４
［摘要］针对客车用燃料电池的系统结构，分析了燃料电池控制系统的特点和性能要求，完成了基于Ｔ＇ＡＩＮＣ概念分布式控制系统的通信协议设计与监控程序开发。实验结果表明，设计的通信协议和监控程序能够满足燃料电池系统的控制要求。
具有子系统分散布置、输入输出通道数庞大、控制算法复杂以及电磁环境恶劣的缺点，着对燃料电池随系统控制性能要求的提高，中式控制模式已不能集适应燃料电池系统的控制要求。
文献［提出了一种新型的分布式控制系统。３］分布式系统具有系统结构清晰，于模块化开发，便升级灵活方便和电磁兼容性好等优点。该分布式控制系统由燃料电池发动机主管理控制器、气系统子供控制器、水热系统子控制器、电气系统子控制器、温度信号采集子节点、片电压采集管理节点和多个单
ｓｇｅａｅｈｅｃｎｒｌｒｑｉｅｎｓｏｕｌｃｌｓｓｅｉｄｃｎｍｅｔｔｏｔｏｅｕｒｍｅｔｆｆｅｅｌｙｔｍ．ｎＫｅｗｏｄｓ：Ｄｉｔｉｕｔｄｃｎｔｏｙｔｍ；ＴＴＣＡＮ；Ｃｏｍｕｎｃｔｏｎｏｏｏ；Ｍｏｉｏｎｏｇａｙｒｓｒｂｅｏｒｌｓｓｅｍｉａｉｓｐｒｔｃｌｎｔｒｇｐｒｒｍｉ
１通信协议设计
分布式控制系统与三级ＣＮ网络相关：车Ａ整ＣＮ网络、Ａ燃料电池系统ＣＮ网络和单片电压采集Ａ
ＣＮ网络。文中涉及的工作是燃料电池系统ＣＮＡＡ
料电池系统均采用集中式控制，之以温度和单片辅电压的分布式采集Ｊ。然而，车用燃料电池系统客
单片电压采集节点组成。作者基于ＴＣＮ完成该ＹＡ
日吾ＪＩ
控制系统的通信协议设计与监控程序开发。
作为解决全球能源与环境问题的一种切实可行的方案，料电池汽车的研发已成为当今汽车领域燃
发展的前沿课题之一＿。目前国内的主要大客车燃ｌＪ
ＦａｎｇＣｈｅｎｇ，Ｌｉｅｇ，ＬｕｕＭｎＬａｎｕａｇｎｇ，Ｚｈｕｉｇ＆ＯｕａｉｇｏＭｎｙｎｇＭｎａｏ
Ｔｉｇｕｎｖｒｔ，ｔｔＫｙＬｂｒｔｙｏｕｏｏｉａｔａｄＥｅｙｅｎ１０８ｓｈａＵｉｓｙＳａｅｅａｏａｏｎｅｉｒｆＡｔｔＳｆｙｎｎｒ，Ｂｉｇ００４ｍｖｅｅｇｆ
网络设计，即分配各节点的Ｉ规定数据帧中数据Ｄ，的内容和格式；为满足控制系统对实时性的要求，还必须设计各节点所发送的数据帧的时序。
ＣＮ总线遵循开放系统互联（Ｓ）网络模ＡＯＩ的型。ＯＩ于网络协议的定义一共有７层。ＣＮ网Ｓ对Ａ
［ｂｔｃ］ＴｅｅｔｅａｄｐｒｒａｃｒｕｅｅｔｏｔｏｔｌｙｅｒｕｌｅｇｅｆｕｅＡｓａｔｒｈａｒｓｎｅｏｎｅｅｉｍｎｆｈｃｎｏｓｔｆｅｃｌｅｉｂｓｒｆｕｆｍｑｒｓｅｒｓｍｏｆｌｎｎｏａａ
关键词：布式控制系统；ＹＡ通信协议；分ＴＣＮ；监控程序
ＤｅｉｎｏｍｍｕｉａｉｎｒｔｃｌａｄＭｏｉｏｉｇＰｒｇａｆｒｓｇｆＣｏｎｃｔｏｓＰｏｏｏｎｎｔｒｎｏｒｍｏＤｉｔｉｕｅｎｒｌＳｓｅｏｕｌＣｅｌＢｕｓｒｂｔｄＣｏｔｏｙｔｍｆａＦｅｌｓ