【正文】 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 到 ,此后充電電流一直十分穩(wěn)定。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 第 5 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 各工作模式下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 該節(jié)主要記錄系統(tǒng)處于充電模式時(shí)，給超級(jí)電容充電過程數(shù)據(jù)，即經(jīng)降壓板給超級(jí)電容充電和經(jīng)升壓板給超級(jí)電容充電過程。 } else if(duty limit_max_duty) duty = limit_max_duty。函數(shù)代碼如 下： void Set_boost_constant_current(void) { float Iout。那么只要將這一轉(zhuǎn)換操作換成： SW1 斷開， SW4 接觸點(diǎn) 4， SW3 接觸點(diǎn) 2。 ④模式轉(zhuǎn)換繼電器控制函數(shù) 該部分相關(guān)函數(shù)較多，但工作原理是一致的僅舉其中一例函數(shù)名 函數(shù)名： sw_to_mode7() 由于 boost 變換器只能獲取下一步要轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，不清 楚之前的狀態(tài)，需分析不同狀態(tài)轉(zhuǎn)換到指定狀態(tài)有什么不同之處。 } 返回值賦給模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志變量，作為模式轉(zhuǎn) 換條件。 } } boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) ①獲取 buck 控制器模式數(shù)據(jù) 函數(shù)名： unsigned char Get_Mode_from_boost(void) 當(dāng)發(fā)生需要 boost 控制器配合的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)，用來接收要轉(zhuǎn)換的模式，從而進(jìn)行相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換操作。 case 2: if(Get_Mode_from_boost() == 3) boost_charge_battery_full = 1。完成則返回 1，送到相應(yīng)標(biāo)志位，作為模式轉(zhuǎn)換的條件之一。 Buck 控制器將模式標(biāo)志置為相應(yīng)模式，可以準(zhǔn)確反映當(dāng)前系統(tǒng)工作狀態(tài)，方便之后的模式轉(zhuǎn)換。例如： Send_Mode_to_boost(2)即發(fā)送數(shù)據(jù) 2 到 boost 控制器， boost 控制器接受到后，進(jìn)行到 Mode2 的轉(zhuǎn)換。例如： Mode4_Mode6()表示進(jìn)行狀態(tài) 4 到狀態(tài) 6 轉(zhuǎn)換時(shí)， buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)控制的繼電器的狀態(tài)轉(zhuǎn)換操作控制。 Mode2， Mode3 時(shí)需要 boost 控制器檢測(cè)部分轉(zhuǎn)換條件，條件滿足時(shí)，同樣按照操作步驟完成相應(yīng)的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)發(fā)送模式數(shù)據(jù)到 buck 變換器，此時(shí)該數(shù)據(jù)指示 buck 變換器執(zhí)行相關(guān)的模式轉(zhuǎn)換操作。 default: break。 break。 break。 } break。 } break。 switch (mode) { case 2: sw_to_mode2()。 MCU_Init()。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。這里由于有些模式的轉(zhuǎn)換需要兩個(gè)控制器的協(xié)同，兩個(gè)控 制器之間通過 IO 通信，主函數(shù)中使用的函數(shù)Get_Mode_from_boost()為接受來自 boost 的數(shù)據(jù)， Send_Mode_to_boost()位發(fā)送數(shù)據(jù)到boost 控制器 14。 Delay()。 default: break。 case 3: Mode3_Mode7()。//boost:SW1 = OFF。 } if(boost_sw == OFF) { switch (mode) { case 1: Mode1_Mode7()。amp。amp。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 if(Get_Mode_from_boost() == 2) mode = 2。 mode == 1 amp。 charge_finish == 0) { Mode7_Mode1()。 } } else if(buck_sw == ON amp。 break。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 Boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)流程 : 圖 boost 變換器系統(tǒng)控制流程圖 [13] 主程序分析 buck 變換器單片 機(jī)控制系統(tǒng) Buck 控制器主程序 ： void main(void) { 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 MCU_Init()。 Mode5 到 Mode6 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode5，同時(shí)電機(jī)負(fù)載控制開關(guān)量斷開。 Mode2 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode2，同時(shí) boost 變換器控制開關(guān)量斷開。 Mode1到 Mode2的轉(zhuǎn)換條件是 boost變換器控制開關(guān)量閉合，當(dāng)前工作模式為 Mode1同時(shí) Mode1 中光伏電池通過 buck 變換器對(duì)超級(jí)電容的充電結(jié)束。此時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)是否滿足狀態(tài)轉(zhuǎn)換的條件。此處限制必須由停止模式進(jìn)入電機(jī)啟動(dòng)模式，是為了避免系統(tǒng)的誤狀態(tài)切換。 Buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)向 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)，指示系統(tǒng)狀態(tài)的切換， boost 接受到數(shù)據(jù)，進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)切換，同時(shí) boost 變換器工作時(shí)，檢測(cè)系統(tǒng)的電壓電流數(shù)據(jù)，滿足狀態(tài)切換條件時(shí)，自身進(jìn)行相應(yīng)的繼電器 狀態(tài)轉(zhuǎn)換，同時(shí)向 buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)送狀態(tài)信號(hào)，進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換，完成系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 該軟件的功能有項(xiàng)目管理器、文本編輯器、搜索引擎、源瀏覽器、構(gòu)建系統(tǒng)、源級(jí)別調(diào)試器、指令組模擬器等等。該單片機(jī)軟件開發(fā)環(huán)境采用的時(shí) CodeWarrior 這一款軟件，該軟件包括構(gòu)建平臺(tái)和應(yīng)用所必須的所有主要工具： IDE、編譯器、調(diào)試器、編輯器、鏈接器、匯編程序等。其中 buck 變換器 TL494電路通過比較器構(gòu)成一個(gè)電流環(huán)，使 buck 變換器工作于恒流模式， boost 變換器有兩種工作模式，恒流模式和恒壓模式，恒壓由 TL494電壓環(huán)實(shí)現(xiàn)，恒流由單片機(jī)控制實(shí)現(xiàn)。 電壓電流采樣模塊 輸入電流采樣電路如下： 圖 輸入電流采樣電路圖 [9] 該電流采樣電路首先由 LTC6101芯片進(jìn)行電流一級(jí)放大，再通過后面的運(yùn)算放大器進(jìn)行進(jìn)一步的電流放大。通信采用的是 MAX232 芯片。 圖 單片機(jī) BDM 下載器連接圖 圖 BDM 下載器連接圖， MC9S08SG16 單片機(jī)程序下載需用到 BDM 下載器，該下載器支持在線下載、單步調(diào)試和仿真，觀察全部寄存器和全局變量的數(shù)值。 ] 控制器 DCDC 變換電路 DCDC 變換電路不僅轉(zhuǎn)換效率很高，而且可通過對(duì)半導(dǎo)體開關(guān) 通斷時(shí)間控制來控制輸出的電壓電流，可方便調(diào)節(jié)輸出功率，調(diào)節(jié)光伏電池的輸出供率，追蹤最大功率工作點(diǎn) [7]?？筛鶕?jù)實(shí)際應(yīng)用選擇，這里選擇的是 20Pin 封裝。通過本章的分析，可清楚各個(gè)模式間轉(zhuǎn)換的具體操作，方便后面軟件的設(shè)計(jì)。操作步驟： ① 閉合 SW6 ② 斷開 SW5 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ③ 斷開 SW1 ④ SW3 接觸點(diǎn) 2 （ 5） Mode6 轉(zhuǎn)換到 Mode7，即制動(dòng)模式結(jié)束后轉(zhuǎn)換到停止模式，此時(shí) SW6 的狀態(tài)發(fā)生變化。制動(dòng)結(jié)束后系統(tǒng)進(jìn)入停止模式。操作步驟： ① SW7 接觸點(diǎn) 5 ② 斷開 SW1 ③ SW4 接觸點(diǎn) 4 以上是負(fù)載不工作時(shí)，系統(tǒng)各種模式轉(zhuǎn)換的過程中需要進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換的繼電器及其操作順序分析。操作步驟： ① 斷開 SW2 ② SW7 接觸點(diǎn) 5 （ 5） Model2 轉(zhuǎn)換到 Model7，即光伏電池經(jīng) boost 變換器由給鉛酸電池充電切換到停止模式 。操作步驟： ① 斷開 SW2 ② SW7 接觸點(diǎn) 5 ③ 合上 SW1 ④ SW3 接觸點(diǎn) 1 （ 3） Model2 轉(zhuǎn)換到 Model3，即光伏電池經(jīng) boost 變換器由給鉛酸電池充電切換到給 超級(jí)電容充電。 系統(tǒng)啟動(dòng)前，處于停止模式，該過程即是有 Mode7 轉(zhuǎn)換見到 Mode1。當(dāng)光伏電池對(duì)鉛酸電池的充電完成時(shí)，系統(tǒng)再切換到 Mode3，即光伏電池通過 boost 變換器對(duì)超級(jí)電容充電。系統(tǒng)的工作模式與負(fù)載的工作狀態(tài)息息相關(guān)，必須考慮系統(tǒng)切換過程中繼電器狀態(tài)變換順序。 各工作模式下繼電器狀態(tài) 了解清楚系統(tǒng)的各個(gè)工作模式，還需確定在各種工作模式下，繼電器的相關(guān)狀態(tài)，才能清楚如何控制系統(tǒng)在各個(gè)模式之間轉(zhuǎn)換。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 由于電機(jī)還有制動(dòng)這一工作狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，處于發(fā)電狀態(tài)，為了充分利用能 量，可用超級(jí)電容來吸收電機(jī)制動(dòng)時(shí)的能量回饋。光伏電池通過 boost 變換器給電機(jī)供電時(shí)，單片機(jī)控制電路將 boost 變換器切換到恒壓模式。由于電機(jī)吸收能量是有啟動(dòng)和穩(wěn)定運(yùn)行兩種狀態(tài)，不同狀態(tài)下，提供能量的對(duì)象不同，這里有 2 種工作模式。 圖 Mode3 下能量流向圖 該工作模式下， boost 變換器 依然工作于恒流模式，需要注意的是由于 boost 變換器的工作特性，其輸出電壓一定不會(huì)比輸出電壓低，因此不能直接用來給超級(jí)電容充電，必須使 boost 變換器最低輸出電壓和超級(jí)電容上電壓的差值在一個(gè)很小的范圍是，才可用 boost 變換器來個(gè)超級(jí)電容充電，因此該模式必須在 Mode1 完成的狀態(tài)下，系統(tǒng)才能轉(zhuǎn)換到當(dāng)前工作模式。 Mode2：光伏電池經(jīng) boost 變換器給超級(jí)電容充電的工作模式，圖 描述了該工作模式下能量流向。 由于系統(tǒng)不能同時(shí)處于充電和放電狀態(tài)，下面將系統(tǒng)處于充電工作狀態(tài)下的模式轉(zhuǎn)換與系統(tǒng)出于放電工作工作狀態(tài)下的模式轉(zhuǎn)換分開討論分析。兩個(gè)控制器協(xié)同工作完成系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn) 換。 此時(shí)，boost 變換器工作于恒壓模式。當(dāng) boost 變換器單片機(jī)控制電路檢測(cè)到電容上電壓達(dá)到上限時(shí)，停止充電，斷開 boost 變換器與光伏電池的連接。 ①電機(jī)負(fù)載不工作： 此時(shí)，若光伏電池?zé)o功率輸出，則系統(tǒng)不工作， buck, boost 變換器均與太陽能電池板斷開連接；若光伏電池有功率輸出，系統(tǒng)進(jìn)入充電狀態(tài)，光伏電池接 buck 變換 器，buck 變換器單片機(jī)控制電路向 boost 變換器單片機(jī)控制電路發(fā)送工作狀態(tài)，控制 boost變換器不與光伏電池連接， buck 變換器輸出端連接超級(jí)電容，系統(tǒng)進(jìn)入給電容充電狀態(tài)?？傮w說來，系統(tǒng)的的工作模式比較多，如何使系統(tǒng)穩(wěn)定工作及合理的在各個(gè)工作模式之間切換時(shí)本文研究的關(guān)鍵。 本章小結(jié) 本章主要講述了本研究課題的目的及意義，國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，及本課題的主要研究?jī)?nèi)容和研究系統(tǒng)的基本組成。 PWM 控制電路的核心采用的是 TL494。早在 20xx 年初 ,Bartley 就估計(jì)超級(jí)電容供電的公交車隊(duì)己經(jīng)提供了超過 200 萬英里的清潔、可靠的服務(wù) ,為我們的星球提供了清潔的運(yùn)輸服務(wù) [5]。特別需要說明的是 ,自從開發(fā) ThundercaPn超級(jí)電容系統(tǒng) ,ISE已經(jīng)將其動(dòng)力系統(tǒng)引入到汽一電混合動(dòng)力車、柴一電混合動(dòng)力車、氫一電混合動(dòng)力車和燃料電池混合動(dòng)力車的設(shè)計(jì)之中 [5]。 澳大利亞一家科研機(jī)構(gòu)研制出一臺(tái)電動(dòng)汽車 ,采用 的是鉛酸電池和超級(jí)電容混合 ,電動(dòng)機(jī)采用永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。 FlAT Cinquecento Eletra 使用 Sonnensehein 公司的鉛酸電池和 AlsthomAleatel 的超級(jí)電容構(gòu)成復(fù)合電源。并且該課題組早已著手復(fù)合電源的研制工作 ,目前已經(jīng)完成了第一階段的工作 ,即仿真軟件的編寫及開發(fā)階段工作 ,已經(jīng)可 以進(jìn)行各種連接及參數(shù)匹配形式的仿真研究。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀 復(fù)合電源的研制與開發(fā)可以進(jìn)一步提高電動(dòng)汽車的經(jīng)濟(jì)性及動(dòng)力性 ,降低整車成本和使用費(fèi)用 ,加快電動(dòng)汽車在我國(guó)推廣應(yīng)用的進(jìn)程 ,盡快使我國(guó)汽車工業(yè)在世界汽車舞臺(tái)上占有一席之地 國(guó)內(nèi)一些汽車公司和高校已經(jīng)加快了對(duì)復(fù)合電源的研制工作 ,并且已經(jīng)取得了相應(yīng)的進(jìn)展。同時(shí)在如今能源越來越短缺的今天，太陽能作為一種清潔的、取之不盡用之不竭的能源，用做復(fù)合電源系統(tǒng)中的能量源也十分有利于能源的利用和環(huán)境的保護(hù)。為此世界各國(guó)的政府、學(xué)術(shù)界、工業(yè)界等正在加大對(duì)電動(dòng)汽車開發(fā)的力度 ,加速電動(dòng)汽車的商品化步伐。 關(guān)鍵詞 ： 復(fù)合電源；超級(jí)電容；鉛酸電池；控制系統(tǒng) 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） Abstract The hybrid power control system was researched in this paper. The hybrid power system constituted by the battery and the ultracapacitor can bine the advantage of the high energy density of battery and the high power density of ultracapacitor. Ultracapacitor can provide strong current when then