【正文】 （論文） 27 } } } } 首先完成單片機(jī)中 IO 口、 ADC等功能模塊的初始化， Check_Mode_Conversion_Flag()是檢測(cè)系統(tǒng)工作狀態(tài)，使用相應(yīng)的標(biāo)志為記錄系統(tǒng)工作狀態(tài)，作為系統(tǒng)進(jìn)行模式轉(zhuǎn)換的條件，之后根據(jù)具體模式轉(zhuǎn)換條件進(jìn)行相應(yīng)的系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換。 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) Boost 變換器主程序： void main(void) { unsigned char mode。 Send_Mode_to_buck(3)。 Send_Mode_to_buck(4)。 break。不同的狀態(tài)轉(zhuǎn)換對(duì)應(yīng)不同的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 Buck 控制器先操作時(shí)，向 boost 發(fā)送轉(zhuǎn)換模式， boost 控制器接收到之后，進(jìn)行相應(yīng)操作，完成后發(fā)送模式數(shù)據(jù)，告知 buck 控制器模式轉(zhuǎn)換完成。 break。 else return 0。而查繼電器狀態(tài)表可知 Mode3 時(shí)， SW3 接觸點(diǎn) 2， Mode2 時(shí)， SW4 接觸點(diǎn) 4。 if(duty limit_min_duty) { duty = limit_min_duty。由表 可以看出剛 開(kāi)上電時(shí)，有 左右的沖擊電流。 表 電源經(jīng) buck 變換器給超級(jí)電容充電過(guò)程電壓電流的數(shù)據(jù) ,電源輸入電壓 Vin =15V。 Iout = Get_Iout()。分析比較之后發(fā)現(xiàn)，只有轉(zhuǎn)換到 Mode7 的時(shí)候由 boost 控制器控制的繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換有差異，其他狀態(tài)轉(zhuǎn)換繼電器狀態(tài)轉(zhuǎn)換都是一致。 ②檢測(cè)光伏電池通過(guò) boost 變換器給鉛酸電池充電是否完成 函數(shù)名： unsigned char Judge_boost_charge_battery(void) 該部分利用單片機(jī)內(nèi)部的 ADC 轉(zhuǎn)換模塊，充電電壓限制在 32v，代碼如下： unsigned char Judge_boost_charge_battery(void) { Get_boost_Voltage()。 ⑤檢測(cè)模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志 該函數(shù)根據(jù)系統(tǒng)當(dāng)前模式進(jìn)行相應(yīng)的信號(hào)檢測(cè)，獲取模式轉(zhuǎn)換標(biāo)志參數(shù)作為模式轉(zhuǎn)20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 換的 條件。 ③接收來(lái)自 boost 控制器的模式數(shù)據(jù) 模式轉(zhuǎn)換過(guò)程中需要繼電器按照指定的順序進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換，否則可能使系統(tǒng)進(jìn)入未可知的狀態(tài)，損壞電路。主函20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 數(shù)中調(diào)用的子函數(shù)具體功能及操作見(jiàn)子程序分析。 case 7: sw_to_mode7()。 case 4: boost_state = constant_voltage。 Send_Mode_to_buck(2)。 繼電器操作步驟為： ①閉合 SW6 ②斷開(kāi) SW5 ③斷開(kāi) SW1 ④ SW3 接觸點(diǎn) 2。 Mode4_Mode5()。 Send_Mode_to_boost(7)。 mode = 7。 boost_charge_battery_full == 1) { 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 Mode2_Mode3()。amp。amp。 break。 while(1) { Check_Mode_Conversion_Flag()。 Mode3 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode3，同時(shí) boost 變換器控制開(kāi)關(guān)量斷開(kāi)。接下來(lái) buck 控制器檢測(cè)其控制開(kāi)關(guān)量的狀態(tài)，若閉合，則代表下一步進(jìn)入充電狀態(tài)。兩個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)需要相互配合來(lái)完成相應(yīng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換。 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 第 4 章 系統(tǒng)軟件控制方法分析 軟件編程環(huán)境介紹 本課題設(shè)計(jì)采用的是飛思卡爾的一款 8 位的單片機(jī)，型號(hào)為 MC9S08SG16。 開(kāi)關(guān)量輸入隔離模塊 圖 開(kāi)關(guān)量輸入隔離模塊電路圖 引入開(kāi)關(guān)量是為了方便對(duì)系統(tǒng)電路的控制，這里采樣 TLP5214 芯片將輸入開(kāi)關(guān)量信號(hào)與單片機(jī)信號(hào)進(jìn)行隔離，是 為了保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 其引腳分布圖如下 : 圖 MC9S08SG16 引腳分布圖 [錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。光伏電池在系統(tǒng)中作為能量輸入源。 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 第 3 章 系統(tǒng)控制硬件設(shè)計(jì) 各組成模塊介紹 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)工作原理 通過(guò)太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電系統(tǒng)稱(chēng)為太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)。 （ 1）系統(tǒng)啟動(dòng)到 Model4，即由停止模式進(jìn)入電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)模式，此切換過(guò)程即由Model7 切換到 Model4， SW1， SW3， SW5， SW6 狀態(tài)發(fā)生變化，操作步驟： ① 合上 SW1 ② SW3 接觸點(diǎn) 1 ③ 閉合 SW6， SW5 （ 2） Model4 轉(zhuǎn)換到 Model5，即電機(jī)啟動(dòng)模 式進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行模式，此時(shí)切除超級(jí)電容對(duì)負(fù)載的供電。 該轉(zhuǎn)換過(guò)程 SW1， SW3 的狀態(tài)發(fā)生變化。 分析各工作模式下繼電器狀態(tài)表可知： 由 Mode7 到 Mode1 的轉(zhuǎn)換只有 SW2， SW7 的狀態(tài)發(fā)生了變化。下面分析負(fù)載處于不同的工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的工作模式以及相應(yīng)模式的切換。 Mode6：超級(jí)電容吸收電機(jī)制動(dòng)時(shí)能量回饋模式。 Mode4：電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)，光伏電池、超級(jí)電容及鉛酸電池一同給負(fù)載供電的工作模式。 圖 能量流向圖 該工作模式下， boost 變換器工作于恒流模式，單片機(jī)控制系統(tǒng)檢測(cè)鉛酸電池的充電狀態(tài)。 系統(tǒng)工作模式 由繼電器控制連接框圖可知，要想系統(tǒng)正常有序運(yùn)行，必須合理、準(zhǔn)確控制各個(gè)繼電器的狀態(tài)及系統(tǒng)中各個(gè)模塊的工作模式。 ②電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)： 電機(jī)啟動(dòng)時(shí)需要較大的啟動(dòng)電流，由超級(jí)電容供給。 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 系統(tǒng)工作原理 整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分 之間協(xié)同工作需根據(jù)負(fù)載的工作狀態(tài)及光伏電池的能量輸出狀態(tài)來(lái)控制系統(tǒng)的運(yùn)行，同時(shí)兩個(gè) DCDC 變換器之間 的單片機(jī)相互通信，根據(jù)對(duì)方控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)來(lái)控制自身的工作狀態(tài)，相互之間協(xié)調(diào)有序運(yùn)行。 課題研究方案 結(jié)合本課題以及我們本專(zhuān)業(yè)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)結(jié)合起來(lái)，要對(duì)友蓄電池和超級(jí)電容構(gòu)成的復(fù)合電源的設(shè)計(jì)的研究，我設(shè)計(jì)了以下幾條研究的方案 ： 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 buck 變換器恒流工作模式 boost 變換器恒壓、恒流工作模式及模式間的切換 ，變換器的選擇以及充電對(duì)象的選擇 ，供電對(duì)象的選擇及切換 課題主要研究?jī)?nèi)容 本課題首先針對(duì)光伏電池的特性進(jìn)行了系統(tǒng)性的分析，對(duì)光伏電池的原理，負(fù)載特性和輸出特性曲線等深入 掌握和了解，確定了光伏充電器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。在電動(dòng)汽車(chē)啟動(dòng)時(shí) ,由超級(jí)電容提供能量 ,采用降壓斬波驅(qū)動(dòng) 。 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 總之 ,國(guó)內(nèi)對(duì)由蓄電池和超級(jí)電容構(gòu)成的復(fù)合電源的設(shè)計(jì)與控制理論的研究還剛剛起步 ,雖然對(duì)超級(jí)電容的研究和生產(chǎn)已經(jīng)有了很大的進(jìn)展 ,但對(duì)復(fù)合電源的研究還比較少 ,還需要長(zhǎng)時(shí)間的努力。在電動(dòng)汽車(chē)下坡或制動(dòng)時(shí) ,反饋的大電流被超級(jí)電容所吸收 ,實(shí)現(xiàn)了能量回收 ,同時(shí)也保護(hù)了蓄電池不受大電流的沖擊而損壞。 并根據(jù)復(fù)合電源的控制目標(biāo)，制定了具體的控制方法，在一定的實(shí)際平臺(tái)上進(jìn)行控制方法的模擬測(cè)試以及對(duì)系統(tǒng)部分工作模式進(jìn)行了實(shí)際的測(cè)試分析。復(fù)合電源 是由 超級(jí)電容和鉛酸電池并聯(lián)構(gòu)成，將蓄電池的比能量 大 和超級(jí)電容的比功率 大 的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合到了一起。 leadacid battery。本文針對(duì)基于太陽(yáng)能電池供電的復(fù)合電源控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。 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。特別需要說(shuō)明的是 ,自從開(kāi)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(chē)、柴一電混合動(dòng)力車(chē)、氫一電混合動(dòng)力車(chē)和燃料電池混合動(dòng)力車(chē)的設(shè)計(jì)之中 [4]。其中 buck 變換器用于給電容充電， boost變換器用于給鋰電池充電和負(fù)載供電，鋰電池，超級(jí)電容用于給負(fù)載供電，考慮到鋰電池的充放電特性，及負(fù)載啟動(dòng)，制動(dòng)的特性，超級(jí)電容主要作用就是提供負(fù)載啟動(dòng)時(shí)所需電流，及吸收制動(dòng)時(shí)所能量回饋產(chǎn)生的沖擊電流。 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(yáng)能電池板斷開(kāi)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)。 此時(shí)，boost 變換器工作于恒壓模式。 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(kāi)討論分析。 圖 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(lái)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(lái)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。光伏電池通過(guò) 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。 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。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(guò) boost 變換器對(duì)超級(jí)電容充電。操作步驟： ① 斷開(kāi) 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。操作步驟： ① SW7 接觸點(diǎn) 5 ② 斷開(kāi) 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(guò)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 閉合 SW6 ② 斷開(kāi) SW5 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 ③ 斷開(kāi) 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。直流或交流負(fù)載通過(guò)開(kāi)關(guān)與控制器連接。協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)工作的最大可靠性和系統(tǒng)成本之間的關(guān)系，在滿(mǎn)足需要保證質(zhì)量的前提下節(jié)省投資，達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。 20xx 屆湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 單片機(jī)控制原理圖 單片機(jī)供電模塊 圖 系統(tǒng)及單片機(jī)輔助供電模塊電路圖 該部分為輔助電源模塊，芯片 L7805為穩(wěn)壓輸出芯片，輸出電壓為 5V，用來(lái)個(gè)單片機(jī)供電， LM317為線性穩(wěn)壓芯片這里設(shè)計(jì)輸出電壓為 12V，用來(lái)給系統(tǒng)中運(yùn)算放大器及MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路相關(guān)芯片供電。 輸出電流采樣電路如下： 圖 [8] 輸出電流采樣與輸入電流的采樣原理相同，只是放大的倍數(shù)不同。在每個(gè)所支持的平臺(tái)上，性能及使用均是相同的。 狀態(tài)轉(zhuǎn)換器兩個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)同有序工作，完成系統(tǒng)工作模式的轉(zhuǎn)換。 Mode1到 Mode2的轉(zhuǎn)換條件是 boost變換器控制開(kāi)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(guò) buck 變換器對(duì)超級(jí)電容的充電結(jié)束。 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(kāi)關(guān)量斷開(kāi)。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 break。 charge_finish == 0) { Mode7_Mode1()。 if(Get_Mode_from_boost() == 2) mode = 2。amp。//boost:SW1 = OFF。 default: break。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(guò) IO 通信，主函數(shù)中使用的函數(shù)Get_Mode_from_boost()為接 受來(lái)自 boost 的數(shù)據(jù)， Send_Mode_to_boost()位發(fā)送數(shù)據(jù)到boost 控制器 13。 MCU_Init()。 } break。 break。 default: break。例如： Mode4_Mode6()表示進(jìn)行狀態(tài) 4 到狀態(tài) 6 轉(zhuǎn)