燃料电池汽车整车控制系统开发实践

本书结合燃料电池汽车控制系统开发实践，全面描述了燃料电池汽车整车控制系统开发的流程，并基于控制系统开发工具，给出开发应用案例。本书主要内容包括燃料电池汽车国内外发展现状、燃料电池汽车整车电气原理、燃料电池汽车整车通信协议、燃料电池汽车整车控制策略、整车控制策略自动代码生成、整车控制策略硬件在环仿真、整车控制策略在线自动标定。本书适合燃料电池汽车开发工程师及控制系统开发工程师学习使用，也可供车辆工程专业师生阅读参考。

燃料电池汽车整车控制系统开发实践经验总结
北理工著名青年专家团队成果
贴近工程实际

在绿色能源产业高质量发展中，燃料电池汽车因其独特优势而逐渐被人们关注。我国《氢能产业发展中长期规划（2021—2035年）》《“十四五”现代能源体系规划》等产业政策均为燃料电池汽车行业的发展提供了明确方针。燃料电池汽车性能发挥除了取决于电堆等关键部件的质量，成熟可靠的控制系统也对提升燃料电池汽车经济性、耐久性、动力性及燃料电池使用效率和寿命起着至关重要的作用。国外有关科研单位将模型设计、数学建模、联合模拟等技术运用于控制系统开发，其控制系统的广度和深度均已相当成熟，达到了世界xianjin水平。我国的控制系统研发也在逐步实现产业化、规范化、标准化。
燃料电池汽车整车控制系统的开发是整车研发设计过程中的关键，本书以燃料电池汽车为研究对象，开展对整车控制系统开发的介绍。全书共分为7章：第1章介绍了燃料电池汽车国内外发展现状；第2章介绍了燃料电池系统、动力电池系统、集成配电系统、驱动电机及整车附件电气原理等；第3章介绍了整车通信网络与CAN拓扑结构、整车通信网络要求、CAN网络报文格式、燃料电池管理系统通信协议、动力电池管理系统通信协议、驱动电机控制器通信协议、组合仪表通信协议及智能辅助高压控制器通信协议；第4章介绍了整车控制策略信号输入、控制逻辑及信号输出；第5章介绍了ECCoder工具箱、模型配置参数、模块功能、代码生成与集成；第6章介绍了整车控制策略MIL仿真、SIL仿真及HIL仿真；第7章介绍了ECKA在线标定软件及应用例程。
本书适用于燃料电池汽车控制系统开发领域的教师、学生、制造商、研究人员和工程师，既是一本介绍燃料电池控制系统开发的教材，也是一本值得深入学习的参考书。
在本书编写过程中，参考了国内外一些学者的专著、研究论文与相关教材，在此对所有作者表示由衷的感谢。
由于作者水平有限，书中难免存在不足之处或错误，恳请各位读者批评指正。


作者

前言
第1章燃料电池汽车国内外发展现状1
1.1燃料电池汽车国外发展现状1
1.1.1燃料电池乘用车国外发展现状2
1.1.2燃料电池客车国外发展现状6
1.1.3燃料电池卡车国外发展现状10
1.2燃料电池汽车国内发展现状12
1.2.1燃料电池乘用车国内发展现状14
1.2.2燃料电池客车国内发展现状21
1.2.3燃料电池卡车国内发展现状28
1.3本章小结35
参考文献35
第2章燃料电池汽车整车电气原理36
2.1燃料电池系统电气原理36
2.1.1燃料电池系统高压电气原理36
2.1.2燃料电池系统低压电气原理40
2.2动力电池系统电气原理45
2.2.1动力电池系统高压电气原理46
2.2.2动力电池系统低压电气原理49
2.3集成配电系统电气原理51
2.3.1集成配电系统高压电气原理51
2.3.2集成配电系统低压电气原理53
2.4驱动电机电气原理54
2.4.1驱动电机高压电气原理54
2.4.2驱动电机低压电气原理55
2.5组合仪表电气原理56
2.5.1组合仪表硬线信号传输56
2.5.2组合仪表CAN信号传输58
2.6远程监控电气原理59
2.7燃料电池商用车整车附件电气原理60
2.7.1整车附件高压电气原理60
2.7.2整车附件低压电气原理63
2.8本章小结74
参考文献74
第3章燃料电池汽车整车通信协议75
3.1整车通信网络与CAN拓扑75
3.2整车通信网络要求76
3.3CAN网络报文格式76
3.4燃料电池管理系统通信协议77
3.4.1VCU向FCU发送数据77
3.4.2FCU向VCU反馈数据79
3.5动力电池管理系统通信协议82
3.5.1VCU向BMS发送数据82
3.5.2BMS向VCU反馈数据85
3.6驱动电机控制器通信协议96
3.6.1VCU向MCU发送数据96
3.6.2MCU向VCU反馈数据97
3.7组合仪表通信协议100
3.7.1VCU向IP发送数据100
3.7.2IP向VCU反馈数据104
3.8智能辅助高压控制器通信协议105
3.8.1VCU向PDU发送数据105
3.8.2PDU向VCU反馈数据106
3.9本章小结111
参考文献111
第4章燃料电池汽车整车控制策略112
4.1整车控制策略信号输入层112
4.1.1CAN输入模块112
4.1.2I/O输入模块114
4.2整车控制策略控制逻辑层117
4.2.1驾驶意图识别模块117
4.2.2整车高压上下电模块121
4.2.3整车驱动控制模块130
4.2.4整车能量管理模块148
4.2.5整车故障诊断模块159
4.2.6整车附件控制模块161
4.3信号输出层162
4.3.1CAN输出模块163
4.3.2I/O输出模块164
4.4本章小结166
参考文献166
第5章整车控制策略自动代码生成167
5.1ECCoder工具概览167
5.1.1环境要求167
5.1.2功能概述167
5.2模型配置参数168
5.2.1选择tlc文件168
5.2.2选择硬件平台168
5.2.3自动配置参数168
5.3模块功能介绍170
5.3.1CAN通信模块170
5.3.2输入输出(IO)接口模块172
5.3.3变量模块172
5.3.4系统管理模块173
5.3.5复杂驱动模块174
5.4自定义配置说明175
5.4.1打开配置文件175
5.4.2编辑配置文件175
5.5代码生成与集成177
5.5.1代码生成步骤177
5.5.2自动代码集成178
5.5.3A2L自动合并180
5.5.4手动代码集成181
5.5.5生成代码结构181
5.6本章小结183
第6章整车控制策略硬件在环仿真184
6.1整车控制策略MIL仿真184
6.1.1MIL主要内容184
6.1.2MIL测试设计185
6.1.3单元模块测试187
6.2整车控制策略SIL仿真208
6.2.1SIL主要内容208
6.2.2SIL测试设计209
6.2.3单元模块设计210
6.3整车控制策略HIL仿真221
6.3.1HIL主要内容221
6.3.2HIL仿真平台223
6.3.3HIL框架搭建228
6.3.4HIL模块测试验证231
6.4本章小结234
参考文献234
第7章整车控制策略在线自动标定236
7.1ECKA软件介绍236
7.2ECKA工作原理236
7.2.1ECU在线标定的原理237
7.2.2ECKA 接口架构237
7.2.3ECKA文件组成机制238
7.3ECKA界面布局239
7.3.1菜单栏239
7.3.2工具栏247
7.3.3状态栏248
7.3.4页面标签栏249
7.3.5子窗口显示区250
7.4应用例程250
7.4.1创建工程250
7.4.2设备管理251
7.4.3权限管理252
7.4.4配置监控253
7.4.5配置界面254
7.4.6标定上线257
7.4.7运行监控257
7.5本章小结258
附录259
附录AECCoder安装说明259
附录BECKA安装说明261
附表263