燃料電池轎車是以氫為能源的新一代新能源轎車。
1.引言
由於其本身的工作原理與功能結構決定了它有功率較大的發熱部件。為了保證燃料電池轎車能夠持久、穩定、可靠的工作，必須對發熱部件進行冷卻。為了達到最佳的冷卻效果和最低的能源消耗，我們設計了水冷卻監控系統，其基本實現思路也可套用於傳統轎車。
燃料電池轎車水冷卻監控系統其工作原理如下：通過溫度感測器和壓力感測器對冷卻水溫度和壓力進行定時採樣，進行相應的信號調理獲取當前時刻下的冷卻水溫度和壓力，經過AD轉換輸入微控制器，隨著溫度的變化，微控制器對風扇和水泵進行調速，控制冷卻水溫度在設定範圍內。同時，作為整車CAN網路的一個節點，本系統通過CAN匯流排將當前的冷卻水溫度和壓力以及系統狀態值上傳給整車控制器，並接受來自整車控制器的控制指令。
此外，為了便於實車調試，本系統實現了CCP標定協定（CANCalibrationProtocol），能夠藉助整車CAN網路完成線上的參數標定和線上編程，這大大簡化了參數的標定過程和匹配工作，也為整個網路中其他車載控制器的實車調試提供了解決方案，具有很高的實用性和現實意義。
本系統採用的是摩托羅拉公司的MC68HC908GZ16微控制器，該微控制器尺寸小，資源齊全，具有很高的價格性能比。
2.設計概述
本系統主要實現兩大功能：其一，對水冷卻系統進行監測和控制的功能，來實現最佳的冷卻效果和最低的能源消耗；其二，利用CAN網路實現對微控制器的線上參數標定與線上編程功能，減輕實車調試的標定匹配工作。
對水冷卻監控功能的實現是：通過兩路溫度感測器和一路壓力感測器來獲取當前狀況下的冷卻水溫度和壓力，經過AD轉換輸入微控制器，微控制器通過一定的控制算法輸出信號給電機驅動晶片以及水泵變頻器，從而控制四個冷卻風扇的轉速以及一個冷卻水泵的啟停和轉速，並通過CAN與整車控制器數據進行通訊，以達到最佳的冷卻效果和最低的能源消耗：
實現線上參數標定與線上編程功能是：通過在微控制器與PC機兩側實現CCP標定協定，微控制器（MC68HC908GZ16）硬體接口使用其自帶的MSCAN模組，在軟體上加入CCP驅動程式；PC機硬體接口使用SYSTEC公司的USB-CAN卡，並在Matlab軟體平台上自主開發基於CCP協定的測量標定診斷工具（MCD：MeasurementCalibrationDevice），實現線上標定與線上編程。
硬體電路是以MC68HC908GZ16微控制器為核心，並配以感測器信號調理電路，執行器驅動電路以及CAN通訊電路。
微控制器
由於整個水冷卻監控系統是一個比較完整的閉環控制系統，系統小但功能全，因此採用摩托羅拉公司的MC68HC908GZ168位微控制器。該控制器資源齊全，尺寸小，適合整個水冷卻監控系統的功能要求以及汽車的運行環境。其主要資源包括：一個CAN模組、一個SPI模組、一個ESCI模組、兩個雙通道16位定時器接口模組、8路10位AD通道、一個基本時鐘模組、37個通用輸入輸出管腳、8位鍵盤喚醒連線埠。並且該控制器採用PLL鎖相環技術，能夠產生最高8M的匯流排頻率。
根據整個系統需要用到以下資源：一個CAN控制器模組、兩個定時器接口模組、四路AD通道、一個基本時鐘模組、PLL鎖相環模組以及若干通用IO輸入輸出口。
微控制器各模組使用情況如下表1所示：表1MC68HC908GZ16模組使用情況
微控制器各連線埠定義如下表2所示：表2MC68HC908GZ16連線埠定義
MC68HC908GZ16可定址64KB地址空間，其中包括：15872位元組的閃速存儲器Flash，1024位元組的隨機存儲器RAM，406位元組的Flash編程例程ROM，44位元組的用戶定義矢量區以及350位元組的監控ROM。存儲器的具體分配如下表3所示：表3MC68HC908GZ16存儲器分配情況
綜上所述，MC68HC908GZ16微控制器資源較為豐富，可以滿足水冷卻監控系統的要求，價格比較便宜，具有高的價格性能比。
感測器
溫度感測器採集當前時刻的冷卻水溫度，選用Honeywell公司的TD系列溫度感測器。信號調理電路對信號進行適當放大，並且能夠檢測溫度感測器的斷路和短路故障。
壓力感測器採集當前時刻的冷卻水壓力。當壓力過高指示水路阻塞故障；壓力過低指示水路泄漏故障。選用Huba公司的511OEM壓力感測器，電源8～33V，輸出4～20mA。採用12V電源，並串連240歐採樣電阻，使輸出0.96～4.8V電壓。
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