基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010478024.3 (22)申请日 2020.05.29 (71)申请人 湖北工业大学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 全睿吴帆常雨芳黄文聪 谭保华 (74)专利代理机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 42222 代理人 彭艳君 (51)Int.Cl. H01M 8/04992(2016.01) H01M 8/04664(2016.01) H01M 8/04298(2016.01) (54)发明名称 基于CAN总线的。

2、燃料电池动力系统平台上位 机监控方法 (57)摘要 本发明涉及燃料电池动力系统监控技术， 具 体涉及基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上 位机监控方法， 上位机通过CAN总线接入到燃料 电池控制器、 DC/DC和可调负载的CAN网络中， 采 用并行处理的多线程结构， 接收DC/DC、 可调负载 和燃料电池控制器的报文， 对DC/DC、 可调负载和 燃料电池发动机的参数和状态进行实时数据和 曲线显示以及数据储存。 通过操作上位机界面上 的功能按钮和设定相关部件的控制目标值发送 报文到燃料电池控制器和可调负载， 进而对燃料 电池动力系统平台进行手动控制、 自动控制和强 制手动控制。 该方法便于对。

3、燃料电池动力系统平 台的状态监控和能量控制策略调试， 抗干扰能力 强， 控制性能稳定。 权利要求书2页 说明书8页 附图10页 CN 111628197 A 2020.09.04 CN 111628197 A 1.基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其特征是， 上位机通过CAN 总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC连接， 采用并行处理的多线程结构与燃料电池控 制器、 可调负载和DC/DC进行CAN通信； 其中上位机利用接收线程实时接收可调负载、 DC/DC 和燃料电池控制器发送的报文并进行解析， 将解析后的数据发送到主线程中进行实时数据 和曲线显示， 数据储存线程将接。

4、收到的数据存储到数据库中； 上位机主线程界面还包含功 能按钮和设定目标值输入框， 发送线程将主线程中功能按钮的控制命令和设定目标值通过 CAN总线发送给燃料电池控制器和可调负载， 从而实现对燃料电池动力系统平台不同负载 功率条件下的手动控制、 自动控制和自动控制模式下的手动强制控制， 以及燃料电池发动 机和双向电源之间的能量分配和故障报警及自保护。 2.如权利要求1所述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其特征 是， 线程工作方法包括： 上位机与燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载通信连接成功后， 启动 所有线程， 接收线程实时接收可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器发。

5、送过来的CAN报文并解 析， 将解析的数据发送到主线程和数据存储线程中； 数据存储线程将接收线程解析的数据， 利用SQL语句将接收线程解析的数据进行绑定并存储到数据库相应的存储空间中； 上位机 主线程的界面控件显示可调负载、 DC/DC和燃料电池发动机的工作状态和参数信息， 并根据 解析的数据以设定的定时时间刷新显示界面， 主线程接收目标控制值输入框、 实时曲线显 示、 历史曲线显示命令， 由数据存储线程将储存的数据进行提取发送到主线程， 按照时间的 顺序对接收到的可调负载的电压、 可调负载的电流和可调负载的功率， DC/DC的输入端电 压、 DC/DC的输入端电流、 DC/DC的输出端电压、。

6、 DC/DC的输出端电流、 燃料电池发动机的氢气 供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的参数进行实时曲线和历史曲线绘制。 3.如权利要求1所述的一种基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其 特征是， 手动控制方法包括： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN总线与可调负载、 DC/ DC和燃料电池控制器进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报 文并进行解析显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 上位机接收手动控制模 式命令， 接收氢气电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排气电磁阀、 入口水泵、 出口 水泵、 主热。

7、交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入口节气门、 空压机、 空气出 口节气门部件的开关命令， 以及氢气比例阀开度、 空压机入口节气门开度、 空气出口节气门 开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速数据输入框的设定值， 上位机根 据协议发送这些控制变量的报文给燃料电池控制器； 上位机接收DC/DC主接触器开关、 DC/ DC使能有效、 DC/DC使能、 DC/DC输入目标电流命令向燃料电池控制器发送CAN报文控制命 令， 实现上位机对DC/DC的手动控制； 上位机接收可调负载的输出档位命令向可调负载发送 CAN报文控制命令， 实现对可调负载输出功率的调节。

8、。 4.如权利要求1所述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其特征 是， 自动控制方法包括： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文进 行解析显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息； 上位机接收自动控制命令、 燃 料电池发动机启动、 燃料电池发动机关机、 DC/DC运行、 燃料电池发动机输出电流控制命令 通过CAN总线发送给燃料电池控制器； 上位机同时接收可调负载输出档位命令向可调负载 发送CAN控制命令进行加载和减载操作。 权利要求书 1/2 。

9、页 2 CN 111628197 A 2 5.如权利要求1所述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其特征 是， 自动控制模式下的手动强制控制的方法包括： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN 总线与可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调 负载和DC/DC的CAN报文并进行解析， 显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 上位机接收手动控制命令、 接收氢气电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排气电磁 阀、 入口水泵、 出口水泵、 主热交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入口节气 门、。

10、 空压机、 空气出口节气门部件的开关命令， 以及氢气比例阀开度、 空压机入口节气门开 度、 空气出口节气门开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速数据输入框 的设定值， 再根据协议发送这些控制变量的报文给燃料电池控制器； 上位机接收DC/DC主接 触器开关、 DC/DC使能有效、 DC/DC使能、 DC/DC输入目标电流命令向燃料电池控制器发送CAN 报文控制命令， 实现上位机对DC/DC的手动控制； 上位机接收可调负载的输出档位命令向可 调负载发送CAN报文控制命令， 实现对可调负载输出功率的手动控制。 6.如权利要求1所述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方。

11、法， 其特征 是， 故障报警方法包括： 上位机通过接收线程实时接收CAN总线上的报文并将其解析， 将燃 料电池控制器和DC/DC发送过来的故障代码与主线程中建立的故障库进行ID和故障数值匹 配， 同时读取上位机当前的时间， 对出现的故障进行次数和间隔时间统计， 将匹配到的故障 含义发送到界面上进行故障含义、 故障代码、 故障时间、 故障等级、 故障出现次数和故障出 现间隔时间显示； 结合燃料电池发动机和DC/DC的工作状态根据可调负载通过CAN总线反馈 出来的电压、 电流、 功率、 温度参数对可调负载进行过压、 欠压、 过流、 过热故障提示， 对故障 出现次数和故障出现间隔时间也进行显示。 7。

12、.如权利要求1所述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 其特征 是， 自保护方法包括： 在自动控制和手动强制控制模式下， 上位机通过接收线程实时接收燃 料电池控制器、 DC/DC和可调负载发送的报文并将其解析， 当检测到燃料电池发动机的氢气 供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的参数以及DC/DC的输入端电压、 DC/DC的输 入端电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流的参数超出上位机事先设置的阈值并 持续设定的时间时， 上位机通过CAN总线给燃料电池控制发送燃料电池发动机关机、 DC/DC 断开主接触器、 DC/DC输入电流清零命令， 当上位机判。

13、断可调负载出现故障并且故障持续时 间超出设定的阈值时， 上位机通过CAN总线给可调负载发送输出功率档位清零命令， 从而实 现燃料电池动力系统平台的自保护。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111628197 A 3 基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法 技术领域 0001 本发明属于燃料电池动力系统监控技术领域， 尤其涉及基于CAN总线的燃料电池 动力系统平台上位机监控方法。 背景技术 0002 燃料电池作为无污染、 零排放的未来清洁能源， 可广泛应用于燃料电池汽车中， 目 前燃料电池汽车动力系统的调试大多是首先进行燃料电池发动机线下开发， 再安装到整车 结合动力电池和电机等部。

14、件进行整体调试， 在这过程中要进行动力系统相关部件的更换和 控制策略调试， 由于受到空间和供电的限制工作量巨大， 给装车带来极大不便。 发明内容 0003 本发明的目的是提供一种能实现燃料电池发动机以及DC/DC的实时监控， 实时在 上位机显示燃料电池发动机和DC/DC各个部件运行状态显示， 以及对燃料电池发动机、 DC/ DC和可调负载进行控制， 并对燃料电池发动机和DC/DC可进行手动控制、 自动控制和强制手 动控制， 提供自保护和故障预警， 对燃料电池动力系统进行监控和能量管理调试的方法。 0004 为实现上述目的， 本发明采用的技术方案是： 基于CAN总线的燃料电池动力系统平 台上位机。

15、监控方法， 上位机通过CAN总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC连接， 采用并 行处理的多线程结构与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC进行CAN通信； 其中上位机利用 接收线程实时接收可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器发送的报文并进行解析， 将解析后的 数据发送到主线程中进行实时数据和曲线显示， 数据储存线程将接收到的数据存储到数据 库中； 上位机主线程界面还包含功能按钮和设定目标值输入框， 发送线程将主线程中功能 按钮的控制命令和设定目标值通过CAN总线发送给燃料电池控制器和可调负载， 从而实现 对燃料电池动力系统平台不同负载功率条件下的手动控制、 自动控制和自动控制模式下的。

16、 手动强制控制， 以及燃料电池发动机和双向电源之间的能量分配和故障报警及自保护。 0005 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 线程工作方 法包括： 上位机与燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载通信连接成功后， 启动所有线程， 接收 线程实时接收可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器发送过来的CAN报文并解析， 将解析的数 据发送到主线程和数据存储线程中； 数据存储线程将接收线程解析的数据， 利用SQL语句将 接收线程解析的数据进行绑定并存储到数据库相应的存储空间中； 上位机主线程的界面控 件显示可调负载、 DC/DC和燃料电池发动机的工作状态和参数信息， 并根据。

17、解析的数据以设 定的定时时间刷新显示界面， 主线程接收目标控制值输入框、 实时曲线显示、 历史曲线显示 命令， 由数据存储线程将储存的数据进行提取发送到主线程， 按照时间的顺序对接收到的 可调负载的电压、 可调负载的电流和可调负载的功率， DC/DC的输入端电压、 DC/DC的输入端 电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流、 燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气供 给系统、 冷却系统和电气系统的参数进行实时曲线和历史曲线绘制。 0006 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 手动控制方 说明书 1/8 页 4 CN 111628197 A 4 法包括。

18、： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN总线与可调负载、 DC/DC和燃料电池控制 器进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文并进行解析显示 燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 上位机接收手动控制模式命令， 接收氢气 电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排气电磁阀、 入口水泵、 出口水泵、 主热交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入口节气门、 空压机、 空气出口节气门部件的开 关命令， 以及氢气比例阀开度、 空压机入口节气门开度、 空气出口节气门开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速数据输入。

19、框的设定值， 上位机根据协议发送这些控 制变量的报文给燃料电池控制器； 上位机接收DC/DC主接触器开关、 DC/DC使能有效、 DC/DC 使能、 DC/DC输入目标电流命令向燃料电池控制器发送CAN报文控制命令， 实现上位机对DC/ DC的手动控制； 上位机接收可调负载的输出档位命令向可调负载发送CAN报文控制命令， 实 现对可调负载输出功率的调节。 0007 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 自动控制方 法包括： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/ DC进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC。

20、/DC的CAN报文进行解析显示燃 料电池动力系统平台的所有参数和状态信息； 上位机接收自动控制命令、 燃料电池发动机 启动、 燃料电池发动机关机、 DC/DC运行、 燃料电池发动机输出电流控制命令通过CAN总线发 送给燃料电池控制器； 上位机同时接收可调负载输出档位命令向可调负载发送CAN控制命 令进行加载和减载操作。 0008 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 自动控制模 式下的手动强制控制的方法包括： 主线程接收打开CAN命令， 上位机连接CAN总线与可调负 载、 DC/DC和燃料电池控制器进行通信， 接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的 CA。

21、N报文并进行解析， 显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 上位机接收手动 控制命令、 接收氢气电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排气电磁阀、 入口水泵、 出 口水泵、 主热交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入口节气门、 空压机、 空气 出口节气门部件的开关命令， 以及氢气比例阀开度、 空压机入口节气门开度、 空气出口节气 门开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速数据输入框的设定值， 再根据 协议发送这些控制变量的报文给燃料电池控制器； 上位机接收DC/DC主接触器开关、 DC/DC 使能有效、 DC/DC使能、 DC/DC输入。

22、目标电流命令向燃料电池控制器发送CAN报文控制命令， 实现上位机对DC/DC的手动控制； 上位机接收可调负载的输出档位命令向可调负载发送CAN 报文控制命令， 实现对可调负载输出功率的手动控制。 0009 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 故障报警方 法包括： 上位机通过接收线程实时接收CAN总线上的报文并将其解析， 将燃料电池控制器和 DC/DC发送过来的故障代码与主线程中建立的故障库进行ID和故障数值匹配， 同时读取上 位机当前的时间， 对出现的故障进行次数和间隔时间统计， 将匹配到的故障含义发送到界 面上进行故障含义、 故障代码、 故障时间、 故障等级、 故。

23、障出现次数和故障出现间隔时间显 示； 结合燃料电池发动机和DC/DC的工作状态根据可调负载通过CAN总线反馈出来的电压、 电流、 功率、 温度参数对可调负载进行过压、 欠压、 过流、 过热故障提示， 对故障出现次数和 故障出现间隔时间也进行显示。 0010 在上述的基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法中， 自保护方法 说明书 2/8 页 5 CN 111628197 A 5 包括： 在自动控制和手动强制控制模式下， 上位机通过接收线程实时接收燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载发送的报文并将其解析， 当检测到燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气 供给系统、 冷却系统和电气系统的。

24、参数以及DC/DC的输入端电压、 DC/DC的输入端电流、 DC/ DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流的参数超出上位机事先设置的阈值并持续设定的时 间时， 上位机通过CAN总线给燃料电池控制发送燃料电池发动机关机、 DC/DC断开主接触器、 DC/DC输入电流清零命令， 当上位机判断可调负载出现故障并且故障持续时间超出设定的 阈值时， 上位机通过CAN总线给可调负载发送输出功率档位清零命令， 从而实现燃料电池动 力系统平台的自保护。 0011 本发明的有益效果： 本发明便于对燃料电池动力系统平台的状态监控和能量控制 策略调试， 抗干扰能力强， 控制性能稳定， 可广泛应用于燃料电池汽车动。

25、力系统装车前的模 拟测试与整车开发。 将运行中的状态数据储存在数据库中， 进行数据、 曲线和故障显示， 便 于测试过程中系统性能和故障分析。 附图说明 0012 图1是本发明一个实施例总体结构示意图； 0013 图2是本发明一个实施例燃料电池发动机结构示意图； 0014 图3是本发明一个实施线程通信方式结构示意图； 0015 图4是本发明一个实施手动控制总体流程图； 0016 图5是本发明一个实施手动控制燃料电池发动机流程图； 0017 图6是本发明一个实施手动控制DC/DC流程图； 0018 图7是本发明一个实施手动控制可调负载流程图； 0019 图8是本发明一个实施自动控制流程图； 002。

26、0 图9是本发明一个实施自动模式下强制手动控制流程图； 0021 图10是本发明一个实施故障显示流程图； 0022 图11是本发明一个实施自保护流程图。 具体实施方式 0023 下面结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。 0024 本实施例提供一种基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控方法， 监控 燃料电池发动机、 DC/DC以及可调负载的工作状态和参数信息， 可以利用上位机上对燃料电 池发动机、 DC/DC以及可调负载进行手动控制、 自动控制、 强制手动控制， 以及对燃料电池动 力系统平台进行参数匹配和控制策略调整与优化， 将运行中的状态数据储存在数据库中， 进行数据、 曲线和故障。

27、显示和自保护， 便于测试过程中系统性能和故障分析。 0025 本实施例是通过以下技术方案来实现的， 基于CAN总线的燃料电池动力系统平台 上位机监控方法， 燃料电池动力系统平台的燃料电池发动机输出端与升压DC/DC变换器的 输入端相连， 升压DC/DC变换器的输出与双向电源的直流端以及可调负载的输入端相连， 双 向电源的交流端与电网相连实现电能回馈和吸收。 所述上位机通过CAN总线与燃料电池控 制器、 可调负载和DC/DC连接， 采用并行处理的多线程结构与燃料电池控制器、 可调负载和 DC/DC进行CAN通信。 其中上位机利用接收线程实时接收可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器 说明书 3/。

28、8 页 6 CN 111628197 A 6 发送的报文并进行解析， 将解析后的数据发送到主线程中进行实时数据和曲线显示， 并由 数据储存线程将接收到的数据存储到数据库中。 上位机主线程界面中还包含功能按钮和设 定目标值输入框， 发送线程将主线中功能按钮的控制命令和设定目标值通过CAN总线发送 给燃料电池控制器和可调负载， 燃料电池控制器根据接收到的CAN报文命令对DC/DC和燃料 电池发动机进行控制， 可调负载根据接收到的CAN报文控制命令调节消耗功率档位， 从而实 现对燃料电池动力系统平台不同负载功率条件下的手动控制、 自动控制和自动控制模式下 的手动强制控制， 以及燃料电池发动机和双向电。

29、源之间的能量和分配故障报警及自保护。 0026 并且， 线程工作方法为： 点击主线程界面上的打开CAN按钮， 在与燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载通信连接成功后， 上位机启动所有线程， 利用接收线程实时接收可调负 载、 DC/DC和燃料电池控制器发送过来的CAN报文并解析， 将解析的数据发送到主线程和数 据存储线程中； 数据存储线程将接收线程解析的数据， 利用SQL语句将接收线程解析的数据 进行绑定并存储到数据库相应的存储空间中； 上位机主线程的界面控件显示可调负载、 DC/ DC和燃料电池发动机的工作状态和参数信息， 并根据解析的数据以设定的定时时间刷新显 示界面， 在主线程主界面上还。

30、包括目标控制值输入框、 实时曲线显示选择按钮、 历史曲线显 示选择按钮， 通过点击相应的实时曲线和历史曲线显示选择按钮， 由数据存储线程将储存 的数据进行提取发送到主线程， 按照时间的顺序对接收到的可调负载的电压、 可调负载的 电流和可调负载的功率， DC/DC的输入端电压、 DC/DC的输入端电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流、 燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系 统的参数进行实时曲线和历史曲线绘制。 0027 并且， 手动控制方法包括： 上位机打开后， 点击主线程界面上打开CAN按钮， 此时上 位机连接CAN总线与可调负载、 DC/DC和。

31、燃料电池控制器进行通信， 当CAN通信成功后， 通信 连接按钮显示绿色， 此时接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文并进 行解析显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 首先点击上位机主界面的手动 控制模式按钮， 通过操作上位机界面的氢气电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排 气电磁阀、 入口水泵、 出口水泵、 主热交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入 口节气门、 空压机、 空气出口节气门部件的开关命令按钮， 以及氢气比例阀开度、 空压机入 口节气门开度、 空气出口节气门开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速。

32、 数据输入框的设定值， 上位机根据协议发送这些控制变量的报文给燃料电池控制器， 燃料 电池控制器根据协议解析上位机的操作命令， 通过输出相应的IO信号控制氢气电磁阀、 比 例调节阀、 氢气加热排气电磁阀排气、 氢气加热排气电磁阀加热、 氢气循环泵、 空压机入口 节气门、 空气出口节气门、 入口水泵、 出口水泵、 DC热交换器、 主热交换器部件的开与关， 通 过输出一定频率和占空比的PWM信号控制氢气比例阀、 空压机入口节气门和空气出口节气 门的开度， 通过另外一路CAN发送目标转速命令给空压机、 氢气循环泵、 冷却风扇和循环水 泵控制其转速； 通过操作上位机界面上的DC/DC主接触器开关、 D。

33、C/DC使能有效、 DC/DC使能、 DC/DC输入目标电流命令向燃料电池控制器发送CAN报文控制命令， 燃料电池控制器根据接 收到的CAN报文输出相应的CAN报文命令给DC/DC， 实现上位机对DC/DC的手动控制； 通过操 作上位机界面上的可调负载的输出档位命令向可调负载发送CAN报文控制命令， 实现对可 调负载输出功率的调节。 0028 并且， 自动控制方法包括： 上位机打开后， 点击主线程界面上打开CAN按钮， 此时上 说明书 4/8 页 7 CN 111628197 A 7 位机连接CAN总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC进行通信， 当CAN通信成功后， 通信 连接按钮显示。

34、绿色， 此时接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文进行 解析显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息。 首先点击上位机主界面的自动控 制模式按钮， 然后操作上位机自动控制模式界面的燃料电池发动机启动、 燃料电池发动机 关机、 DC/DC运行、 燃料电池发动机输出电流控制命令通过CAN总线发送给燃料电池控制器， 燃料电池控制器根据接收到的来自上位机的燃料电池发动机控制命令结合事先制定的控 制流程与策略开启和关闭燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电 气系统的执行器实现燃料电池发动机的启停与运行； 燃料电池控制器根据接收到的来自上 位机的DC/DC。

35、控制命令， 根据DC/DC的通信协议通过CAN总线发送给DC/DC对其DC/DC主接触 器开关、 DC/DC使能有效和DC/DC使能进行控制； 燃料电池控制器根据接收到的来自上位机 的燃料电池发动机输出电流控制命令， 自动调节燃料电池发动机的运行状态， 并根据DC/DC 的通信协议通过CAN总线发送给DC/DC目标输入电流命令实现燃料电池发动机的可控输出； 同时操作上位机自动控制模式界面的可调负载输出档位命令向可调负载发送CAN控制命令 进行加载和减载操作。 0029 并且， 强制手动控制方法包括： 点击上位机主界面的自动控制模式按钮和操作燃 料电池发动机启动命令按钮后， 当检测到燃料电池发动。

36、机和DC/DC的各个参数和状态不在 设定范围时， 点击上位机自动控制模式主界面上的燃料电池发动机氢气供给系统、 燃料电 池发动机空气供给系统、 燃料电池发动机冷却水系、 燃料电池发动机电气系统的各个执行 部件， 以及DC/DC主接触器开关、 DC/DC输入电流目标值的强制手动控制选择按钮， 并输入强 制执行的控制目标值， 通过CAN总线发送给燃料电池控制器， 燃料电池控制器根据接收到的 命令更新事先自动控制程序中对应部件的控制状态和运行值， 从而实现自动控制模式下部 分执行部件的手动介入控制及运行状态优化。 0030 并且， 故障报警方法包括： 上位机通过接收线程实时接收CAN总线上的报文并将。

37、其 解析， 将燃料电池控制器和DC/DC发送过来的故障代码与主线程中建立的故障库进行ID和 故障数值匹配， 同时读取计算机当前的时间， 对出现的故障进行次数和间隔时间统计， 将匹 配到的故障含义发送到界面上进行故障含义、 故障代码、 故障时间、 故障等级、 故障出现次 数和故障出现间隔时间显示。 同时， 结合燃料电池发动机和DC/DC的工作状态根据可调负载 通过CAN总线反馈出来的电压、 电流、 功率、 温度参数对可调负载进行过压、 欠压、 过流、 过热 故障提示， 对故障出现次数和故障出现间隔时间也进行显示。 0031 并且， 自保护方法包括： 在自动控制和手动强制控制模式下， 上位机通过接。

38、收线程 实时接收燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载发送的报文并将其解析， 当检测到燃料电池发 动机的氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的参数以及DC/DC的输入端电 压、 DC/DC的输入端电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流的参数超出上位机事先 设置的阈值并持续设定的时间时， 上位机主动通过CAN总线给燃料电池控制发送燃料电池 发动机关机、 DC/DC断开主接触器、 DC/DC输入电流清零命令， 当上位机判断可调负载出现故 障并且故障持续时间超出设定的阈值时， 上位机主动通过CAN总线给可调负载发送输出功 率档位清零命令， 从而实现燃料电池动力系统平台。

39、的主动保护。 0032 具体实施时， 如图1、 图2所示， 基于CAN总线的燃料电池动力系统平台上位机监控 方法， 燃料电池动力系统平台的燃料电池发动机输出端与升压DC/DC变换器的输入端相连， 说明书 5/8 页 8 CN 111628197 A 8 升压DC/DC变换器的输出与双向电源的直流端以及可调负载的输入端相连， 双向电源的交 流端与电网相连实现电能回馈和吸收。 所述上位机通过CAN总线与燃料电池控制器、 可调负 载和DC/DC连接， 采用并行处理的多线程结构与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC进行CAN 通信。 其中上位机利用接收线程实时接收可调负载、 DC/DC和燃料电池控制。

40、器发送的报文并 进行解析， 将解析后的数据发送到主线程中进行实时数据和曲线显示， 并由数据储存线程 将接收到的数据存储到数据库中。 上位机主线程界面中还包含功能按钮和设定目标值输入 框， 发送线程将主线中功能按钮的控制命令和设定目标值通过CAN总线发送给燃料电池控 制器和可调负载， 燃料电池控制器根据接收到的CAN报文命令对DC/DC和燃料电池发动机进 行控制， 可调负载根据接收到的CAN报文控制命令调节消耗功率档位， 从而实现对燃料电池 动力系统平台不同负载功率条件下的手动控制、 自动控制和自动控制模式下的手动强制控 制， 以及燃料电池发动机和双向电源之间的能量分配。 0033 如图3所示，。

41、 点击主线程界面上的打开CAN按钮， 在与燃料电池控制器、 DC/DC和可 调负载通信连接成功后， 上位机启动所有线程， 利用接收线程实时接收可调负载、 DC/DC和 燃料电池控制器发送过来的CAN报文并解析， 将解析的数据发送到主线程和数据存储线程 中； 数据存储线程将接收线程解析的数据， 利用SQL语句将接收线程解析的数据进行绑定并 存储到数据库相应的存储空间中； 上位机主线程的界面控件显示可调负载、 DC/DC和燃料电 池发动机的工作状态和参数信息， 并根据解析的数据以设定的定时时间刷新显示界面， 在 主线程主界面上还包括目标控制值输入框、 实时曲线显示选择按钮、 历史曲线显示选择按 钮。

42、， 通过点击相应的实时曲线和历史曲线显示选择按钮， 由数据存储线程将储存的数据进 行提取发送到主线程， 按照时间的顺序对接收到的可调负载的电压、 可调负载的电流和可 调负载的功率， DC/DC的输入端电压、 DC/DC的输入端电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输 出端电流、 燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的参数进 行实时曲线和历史曲线绘制。 0034 如图4、 图5、 图6、 图7所示， 上位机打开后， 点击主线程界面上打开CAN按钮， 此时上 位机连接CAN总线与可调负载、 DC/DC和燃料电池控制器进行通信， 当CAN通信成功后， 通信 连接。

43、按钮显示绿色， 此时接收线程接收燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文并进 行解析显示燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息， 首先点击上位机主界面的手动 控制模式按钮， 通过操作上位机界面的氢气电磁阀、 氢气比例阀、 氢气循环泵、 氢气加热排 气电磁阀、 入口水泵、 出口水泵、 主热交换器、 DC热交换器、 DC水泵、 空压机冷水泵、 空压机入 口节气门、 空压机、 空气出口节气门部件的开关命令按钮， 以及氢气比例阀开度、 空压机入 口节气门开度、 空气出口节气门开度、 空压机转速、 氢气循环泵转速、 热交换器和水泵转速 数据输入框的设定值， 上位机根据协议发送这些控制变量的报。

44、文给燃料电池控制器， 燃料 电池控制器根据协议解析上位机的操作命令， 通过输出相应的IO信号控制氢气电磁阀、 比 例调节阀、 氢气加热排气电磁阀排气、 氢气加热排气电磁阀加热、 氢气循环泵、 空压机入口 节气门、 空气出口节气门、 入口水泵、 出口水泵、 DC热交换器、 主热交换器部件的开与关， 通 过输出一定频率和占空比的PWM信号控制氢气比例阀、 空压机入口节气门和空气出口节气 门的开度， 通过另外一路CAN发送目标转速命令给空压机、 氢气循环泵、 冷却风扇和循环水 泵控制其转速； 通过操作上位机界面上的DC/DC主接触器开关、 DC/DC使能有效、 DC/DC使能、 DC/DC输入目标电。

45、流命令向燃料电池控制器发送CAN报文控制命令， 燃料电池控制器根据接 说明书 6/8 页 9 CN 111628197 A 9 收到的来自上位机的CAN报文结合DC/DC的通信协议输出相应的CAN报文命令给DC/DC， 实现 上位机对DC/DC的间接手动控制； 通过操作上位机界面上的可调负载的输出档位命令向可 调负载发送CAN报文控制命令， 实现对可调负载输出功率的直接调节。 0035 如图8所示， 上位机打开后， 点击主线程界面上的打开CAN按钮， 此时上位机连接 CAN总线与燃料电池控制器、 可调负载和DC/DC进行通信， 当CAN通信成功后， 通信连接按钮 显示绿色， 此时接收线程接收燃。

46、料电池控制器、 可调负载和DC/DC的CAN报文进行解析显示 燃料电池动力系统平台的所有参数和状态信息。 首先点击上位机主界面的自动控制模式按 钮， 然后操作上位机自动控制模式界面的燃料电池发动机启动、 燃料电池发动机关机、 DC/ DC运行、 燃料电池发动机输出电流控制命令通过CAN总线发送给燃料电池控制器， 燃料电池 控制器根据接收到的来自上位机的燃料电池发动机控制命令结合事先制定的控制流程与 策略开启和关闭燃料电池发动机的氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的 执行器实现燃料电池发动机的启停与运行； 燃料电池控制器根据接收到的来自上位机的 DC/DC控制命令， 根据DC/D。

47、C的通信协议通过CAN总线发送给DC/DC对DC/DC主接触器开关、 DC/DC使能有效和DC/DC使能进行控制； 燃料电池控制器根据接收到的来自上位机的燃料电 池发动机输出电流控制命令， 自动调节氢气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统 从而控制燃料电池发动机的运行状态， 并根据DC/DC的通信协议通过CAN总线发送给DC/DC 目标输入电流命令实现燃料电池发动机的功率可控输出； 同时操作上位机自动控制模式界 面的可调负载输出档位命令向可调负载发送CAN控制命令进行加载和减载操作。 0036 如图9所示， 点击上位机主界面的自动控制模式按钮和操作燃料电池发动机启动 命令按钮后， 当。

48、检测到燃料电池发动机和DC/DC的各个参数和状态不在设定范围时， 点击上 位机自动控制模式主界面上的燃料电池发动机氢气供给系统、 燃料电池发动机空气供给系 统、 燃料电池发动机冷却水系、 燃料电池发动机电气系统的各个执行部件， 以及DC/DC主接 触器开关、 DC/DC输入电流目标值的强制手动控制选择按钮， 并输入强制执行的控制目标 值， 通过CAN总线发送给燃料电池控制器， 燃料电池控制器根据接收到的命令更新事先自动 控制程序中对应选中强制手动控制部件的控制状态和运行值， 从而实现自动控制模式下部 分执行部件的手动介入控制及运行状态优化。 0037 如图10所示， 上位机通过接收线程实时接收。

49、CAN总线上的报文并将其进行解析， 将 燃料电池控制器和DC/DC发送过来的故障代码与主线程中建立的故障库进行ID和故障数值 匹配， 同时读取计算机当前的时间， 对出现的故障进行次数和间隔时间统计， 将匹配到的故 障含义发送到界面上进行故障含义、 故障代码、 故障时间、 故障等级、 故障出现次数和故障 出现间隔时间显示。 同时， 结合燃料电池发动机和DC/DC的工作状态根据可调负载通过CAN 总线反馈出来的电压、 电流、 功率、 温度参数对可调负载进行过压、 欠压、 过流、 过热故障提 示， 对故障出现次数和故障出现间隔时间也进行显示。 0038 如图11所示， 在自动控制和手动强制控制模式下。

50、， 上位机通过接收线程实时接收 燃料电池控制器、 DC/DC和可调负载发送的报文并将其解析， 当检测到燃料电池发动机的氢 气供给系统、 空气供给系统、 冷却系统和电气系统的参数以及DC/DC的输入端电压、 DC/DC的 输入端电流、 DC/DC的输出端电压、 DC/DC的输出端电流的参数超出上位机事先设置的阈值 并持续设定的时间时， 上位机主动通过CAN总线给燃料电池控制发送燃料电池发动机关机、 DC/DC断开主接触器、 DC/DC输入电流清零命令， 当上位机判断可调负载出现故障并且故障 说明书 7/8 页 10 CN 111628197 A 10 持续时间超出设定的阈值时， 上位机主动通过C。