基于ARM9和MPC56x的燃料電池發動機主控制器

隨著清潔能源需求的增加，燃料電池發動機及其在汽車動力系統中的應用越來越重要。燃料電池按電化學原理直接將等溫的化學能轉化為電能。由于不受熱機卡諾循環的限制，目前各類燃料電池實際的能量轉化率均可達40%～60%；燃料電池環境友好、工作安靜、噪聲很低。燃料電池發動機由空氣系統、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 分布式燃料電池發動機控制系統

針對燃料電池發動機的上述要求，清華大學和大連化學物理研究所合作，研制了分布式燃料電池控制系統。整個系統以燃料電池發動機主控制器為核心，包括了2個發動機的獨立控制子系統，每個發動機控制系統包括電堆控制器節點、增濕控制器節點、風機控制器節點以及4個單片電壓測量節點等。加上燃料電池發動機的主控制器，整個控制系統共包括15個控制器節點。這些控制器以主控制器為核心，形成了整車動力系統時間觸發控制器局域網絡（TTCAN）通信協議。

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驅動采用MPC56x單片機，而控制算法采用ARM9單片機。采用ARM9單片機進行控制算法的優點是：

(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，不但能實現與MPC56x相同的SRAM擴展，還擁有專門的SDRAM管理模塊，能進行SDRAM擴展，其容量可以輕易達到100 MB以上；