在常规的发动机控制中，TPU常用于柴油机的喷油控制等工作。然而，在燃料电池控制体系中，控制器基于CAN网络控制，TPU模块在实际控制中使用不多。在本文中，使用燃料电池控制器中空闲的TPU模块作为数据支持系统的运算单元，并不影响主控制任务的实时性能。同时，该方案不需要增加单独的控制器单元，简化了硬件设计，节约了成本。因此，该方案可以很好地弥补两种常用车用数据记录方案的缺陷。设计控制部分的框图如图3所示，采用数字核心MPC5xx系列的TPUA控制数据存储模块，TPUB控制时间日历模块。

2 硬件设计

    燃料电池数据支持系统的硬件部分包括时间日历模块和数据存储模块两部分。前者的作用是为记录的数据提供时间参考，后者的作用是存储数据。

2.1 时间日历模块

    为了在燃料电池发动机电控单元断电后保持数据记录系统时间参考的准确性，采用了独立的时钟芯片DS12CR887来获取当前时间。该芯片集成了时钟振荡器和内置电池，无需外部供电和驱动电路，同TPU的接口为并口。

    时钟芯片DS12CR887拥有128 B的内存单元，包括年、月、日、星期、小时、分、秒寄存器以及三个控制寄存器，还有114 B的通用内存。由于内置电池的作用，无论ECU上电与否，时钟芯片都在运行之中；任何时刻，ECU都可以通过并口读取时钟芯片内存得到当前的绝对时间。该芯片对于少于31天的月份可自行调整，还可进行闰年补偿。该时钟芯片精度较高，在25℃的环境下，每月的误差不超过1min。

2.2 数据存储模块

    燃料电池数据支持系统记录的数据量大，记录时间跨度长，对存储器的容量要求很高。同时，为了便于嵌入燃料电池电控单元，应尽量减少存储器的体积。除此之外，成本问题也是需要考虑的因素。在比较了U盘、SD卡和EEPROM三种存储器后，选择了容量体积比最大且价格低廉的SD卡作为本数据支持系统的存储设备。

    本文采用Kingston公司2 GB的Micro-SD卡作为存储器，Micro-SD卡的体积很小，可以很方便地通过卡座安装在电路板上，便于拆卸。按照一天工作8小时计算，2 GB的容量可以存储140天的运行数据，对于实际记录来说，该性能可以完全满足要求。在设计中，使用数字核心MPC5xx的TPUA模块对Micro-SD卡进行操作，两者之间利用串行SPI协议进行通信。由于Micro-SD卡的供电系统和信号系统都是3.3 V标准，而ECU的数字核心为5 V标准，因此在通信接口之间采用电平转换芯片进行信号转换，并且增加独立的电源模块。该部分的硬件原理如图4所示。

3 软件设计

3.1 时间日历系统软件设计