與傳統汽車(chē)一樣，燃料電池汽車(chē)也必須具有很強的機動(dòng)性，以便對不同的路況及時(shí)做出相應的反應，為滿(mǎn)足機動(dòng)性的要求，燃料電池汽車(chē)驅動(dòng)所需功率會(huì )有較大的波動(dòng)，這與燃料電池的輸出特性偏軟是相矛盾的。另一方面，燃料電池的輸出功率若波動(dòng)較大，其效率會(huì )大大下降，反面影響其機動(dòng)性能。因此，若以燃料電池作為電源直接驅動(dòng)，一方面輸出特性偏軟，另一方面燃料電池的輸出電壓較低，在燃料電池與汽車(chē)驅動(dòng)之間加入DC/DC變換器，燃料電池和DC/DC變換器共同組成電源對外供電如圖2所示，從而轉換成穩定、可控的直流電源。合理的DC/DC變換器的設計對燃料電池車(chē)顯的尤為重要。

2,DC/DC基本硬件電路及工作原理

DC/DC變換器按輸入與輸出間是否有電氣隔離可以分為沒(méi)有電氣隔離和有電器隔離的直流變化器兩類(lèi)。按工作電路區分有降壓式（BUCK），升壓式（BOOST），升降壓式（BUCK/BOOST），庫克（CUK），瑞泰（ZETA），塞皮克（SEPIC）等六種[1]。設計采用沒(méi)有隔離的雙向Zeta-Sepic直流變換器電路，工作原理電路圖如圖3所示。

主電路由兩開(kāi)關(guān)管Q1和Q2，兩二極管D1和D2構成。Q1和Q2為PWM工作方式，互補導通，有死區時(shí)間。變換器輸出與輸入電壓間的關(guān)系為V2／V1=Dy／(1-Dy),式中，Dy為Q2的占空比。                      

3,DC/DC變換器控制單元和輔助單元電路設計

Zeta-Sepic電路是DC/DC變換器的核心組件，車(chē)載DC/DC變換器除此外還包括          

控制單元和輔助單元電路，其性能直接影響Zeta-Sepic電路的工作質(zhì)量和整車(chē)控制器的準確運行?？刂茊卧c輔助單元電路同Zeta-Sepic一同構成DC/DC變換器的總體硬件電路。

3.1控制單元

控制單元選用單片機MC9S12D64，它延續了飛思卡爾半導體在車(chē)用微控制器領(lǐng)域的優(yōu)良傳統，是以速度更快的S12內核（Star Core）為核心的單片機MC9S12系列的成員，管腳兼容，存儲器可以得到升級。并且片內有多種外圍設備可供選擇。 MC9S12D64共有8種工作模式，模式的設定通過(guò)復位期間采集BKGD、MODB、MODA三個(gè)引腳的狀態(tài)來(lái)實(shí)現[5]。增強了應用的可選擇性?？刂茊卧ㄟ^(guò)CAN通訊網(wǎng)絡(luò )接受整車(chē)控制器的指令，按照協(xié)議翻譯指令對燃料電池電堆提取相應的功率，并將通過(guò)傳感器檢測到的DC/DC變換器的高低端的電流電壓值按照協(xié)議上傳CAN通訊網(wǎng)絡(luò )。同時(shí)讀取溫度傳感器的值，根據要求適時(shí)的啟動(dòng)散熱風(fēng)扇。

3.2CAN通訊硬件接口電路

做為燃料

3.3 DC/DC變換器低端電壓電流測量

對DC/DC變換器的低端電壓電流進(jìn)行采樣，作為控制DC/DC變換器功率的回饋參考數據，并上傳CAN網(wǎng)絡(luò )做為整車(chē)控制的重要參考數據。和低端的電流采樣用傳感器WBV151S07,為電壓隔離傳感器，輸入范圍為0～75mV,輸出為0～5V，供電為±12V。被測母線(xiàn)通過(guò)分流，將電流以比例衰減到電流傳感器的輸入范圍內，并通過(guò)車(chē)用微控制器MC9S12D64的AD采樣傳感器的輸出端。

和低端的電壓采樣用傳感器WBV151S01，當被測電壓低于500V時(shí)，將電壓傳感器直接掛接到被測母線(xiàn)上，通過(guò)控制器AD采樣接口讀取傳感器輸出端的值。

3.4溫度傳感器

車(chē)載DC/DC變換器為大功率器件，散熱是重要性能指標之一，因此為DC/DC變換器設置了溫度傳感器，來(lái)實(shí)時(shí)檢測溫度，當散熱器不能滿(mǎn)足其散熱要求時(shí)，根據溫度傳感器采集的溫度量來(lái)啟動(dòng)散熱風(fēng)扇，并以溫度為依據設定風(fēng)扇的轉速大小。溫度檢測采用的是美DALLAS半導體公司生產(chǎn)的可組網(wǎng)數字式溫度傳感器DS18B20。它的測量范圍為﹣50℃到﹢125℃，精度可達0.1℃，不需要A/D轉換，直接將溫度值轉換為數字量。DS18B20嚴格的遵守單線(xiàn)串行通信協(xié)議，每一個(gè)DS18B20在出廠(chǎng)時(shí)都用激光進(jìn)行調校，并具有的64位序列號。這也是多個(gè)DS18B20可以采用一線(xiàn)進(jìn)行通信的原因。

工作中控制單元對DS18B20的操作以ROM命令和存儲器命令形式出現。其中ROM操作指令分別為：讀ROM(33H) 、匹配ROM(55H) 、跳過(guò)ROM(CCH) 、搜索ROM(F0H)和告警搜索(ECH)命令。暫存器指令分別為：寫(xiě)暫存存儲器(4EH)、讀暫存存儲器(BEH)、復制暫存存儲器(48H)、溫度轉換(44H)和讀電源供電方式(B4H)。

4,DC/DC變換器的軟件設計

軟件設計的開(kāi)發(fā)環(huán)境為Code Warrior for S12,它是面向以HC12和S12為CPU的單片機應用開(kāi)發(fā)的軟件包。包括集成開(kāi)發(fā)環(huán)境IDE、處理器專(zhuān)家庫、全芯片仿真、可視化參數顯示工具、項目工程管理器、C交叉編譯器、匯編器、鏈接器以及調試器。其調試方式為BDM方式, BDM(Background Debug Mode)是Freescale公司的一種系統調試方式，具備基本的調試功能，包括資源訪(fǎng)問(wèn)及運行控制，與指令掛牌及斷點(diǎn)邏輯配合就可以實(shí)現很多重要的開(kāi)發(fā)功能。

4.1 DC/DC變換器工作模式

DC/DC變換器設計三種工作模式，使能工作模式，正常工作模式和故障模式。在使能工作模式下DC/DC處于未被啟動(dòng)狀況，需要將其引出的兩使能腳短路使其使能成功，使能成功后即進(jìn)入正常工作模式，在正常工作模式下可對DC/DC變換器進(jìn)行提取功率操作。DC/DC的控制單元如果檢測到故障，將使DC/DC變換器進(jìn)入故障模式，此時(shí)整車(chē)控制器指令對DC/DC變換器的操作無(wú)效。

4.2DC/DC變換器工作協(xié)議

作為燃料電池車(chē)的電壓變換器，需要根據工作方式制定協(xié)議，并規定每上傳比特位的意義，DC/DC變換器則根據相應的協(xié)議向整車(chē)CAN網(wǎng)上傳數據，整車(chē)控制器則從CAN網(wǎng)上采集相應的數據按協(xié)議翻譯并參與控制策略運算。DC/DC變換器的協(xié)議包括上傳數據協(xié)議和接受數據協(xié)議。