【正文】 車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 MCU_Init()。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 } } else if(buck_sw == ON amp。 mode == 1 amp。amp。 } if(boost_sw == OFF) { switch (mode) { case 1: Mode1_Mode7()。 case 3: Mode3_Mode7()。 Delay()。 if(Get_Mode_from_boost() == 6) mode = 6。 switch (mode) { case 2: sw_to_mode2()。 } break。 break。 Mode2， Mode3 時(shí)需要 boost 控制器檢測部分轉(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。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。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。 } } 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。 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。函數(shù)代碼如 下： void Set_boost_constant_current(void) { float Iout。 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。 圖 buck 變 換器對(duì)超級(jí)電容充電電流減到 0 時(shí) PWM 信號(hào)波形 表 降壓板對(duì)超級(jí)電容充電完成時(shí)，電源經(jīng) boost 變換器給超級(jí)電容充電過程中電壓電流的數(shù)據(jù) ,電源輸入電壓 Vin = 15V 表 超級(jí)電容充電過程電壓電流數(shù)據(jù)表 2 電容電壓 Vcap/V 充電電流 Icap/A 續(xù)表 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 35 電容電壓 Vcap/V 充電電流 Icap/A 當(dāng)模式轉(zhuǎn)換到光伏電池經(jīng)升壓板給超級(jí)電容充電時(shí)，剛開始有一定的沖擊電流，之后很快電流穩(wěn)定在 ，此后電流穩(wěn)。 } 其中 PWM(duty)為單片機(jī)輸出給定占空的 PWM，由于單片機(jī)有 PWM 模塊功能，該功能代碼實(shí)現(xiàn)比較簡單，這里對(duì)具體代碼不做敘述。 ⑤ boost 變換器恒壓工作 函數(shù)名： Set_boost_constant_voltage() 此狀態(tài)比較容易實(shí)現(xiàn)，只要取消單片機(jī)對(duì) TL494 死區(qū)的控制，利用 TL494 控制電路電壓環(huán)即可將輸出電壓穩(wěn)定在 32V 輸出。調(diào)用采樣函數(shù)為簡單的采樣過程，不做敘述。 case 3: if(Get_Mode_from_boost() == 7) boost_charge_cap_full = 1。此時(shí) buck 控制器根據(jù)接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的模式轉(zhuǎn)換。 ②發(fā)送轉(zhuǎn)換模式到 boost 控制器 模式的轉(zhuǎn)換需兩個(gè)控制器相互配合時(shí)， buck 控制器將要轉(zhuǎn)換的狀態(tài)發(fā)送到 boost 控制器， boost 控制器接收到進(jìn)行相應(yīng)的繼電器狀態(tài)切換，與 buck 變換配合完成模式的轉(zhuǎn)換。由于 boost變換器有充電和為負(fù)載供電兩種工作模式， boost 變換有恒流和恒壓兩種工作狀態(tài)。 sw_to_mode6()。 if(Judge_boost_charge_cap() == 1) { mode3_mode7()。 else Set_boost_constant_current()。 代碼如下： Mode5_Mode6()。 if(Get_Mode_from_boost() == 4) 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 { Mode7_Mode4()。 if(Get_Mode_from_boost() == 7) mode = 7。 mode = 7。amp。 } else if(boost_sw == ON amp。 } if(buck_sw == OFF) { If(mode == 1) { Mode1_Mode7()。 case 5: Mode5_Mode6()。 為方便流程的閱讀，系統(tǒng)整體控制中對(duì)模式轉(zhuǎn)換未進(jìn)行系統(tǒng)的描述，此部分需兩個(gè)控制器之間協(xié)同配合完成。 Mode3 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode3 同時(shí)光伏電池通過 boost變換器對(duì)超級(jí)電容的充電結(jié)束。 該控制流程圖對(duì)系統(tǒng)模式轉(zhuǎn)換的描述進(jìn)行了抽象的描述，實(shí)際上模式轉(zhuǎn)換的過程需與 boost 控制器配合完成，詳細(xì)的操作過程見核心控制程序分析部分。 軟件控制總體流程分析 Boost 變換器和 buck 變換器上各有單片機(jī)控制系統(tǒng)，主要用來檢測系統(tǒng)中相關(guān)電壓電流信號(hào)，來控制系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。 本章小結(jié) 本章主要介紹了系統(tǒng)的原理框圖，單片機(jī)控制電路原理圖設(shè)計(jì)，主要包括最小系統(tǒng)圖，采樣電路圖，驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生及控制電路圖，繼電器控制電路等等。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)同、有序工作。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 單片機(jī)控制原理圖 最小系統(tǒng) 單片機(jī)控制最小系統(tǒng)圖如下： 圖 單片機(jī)最小系統(tǒng)圖 圖 ，最小系統(tǒng)是 單片機(jī)工作的最小單元，也是單片機(jī)系統(tǒng)中最核心的部分，外部電路主要有晶振電路和復(fù)位電路，這里采用的晶振為 8MHz，單片機(jī) 內(nèi)部有鎖頻環(huán)，可提高系統(tǒng)工作頻率，實(shí)際應(yīng)用中利用單片機(jī)編程設(shè)置總線頻率為16MHz。光伏電池在系統(tǒng)中作為能量輸入源。 此過程僅 SW6 狀態(tài)發(fā)生變化，操作步驟：斷開 SW6 （ 3） Mode4 轉(zhuǎn)換到 Mode6，即電機(jī)啟動(dòng)模式進(jìn)入制動(dòng)模式，此時(shí) SW1， SW3， SW5 狀態(tài)發(fā)生變化。操作步驟： ① 斷開 SW1 ② SW3 接觸點(diǎn) 2 （ 6） Model3 轉(zhuǎn)換 到 Model7，光伏電池經(jīng) boost 變換器給超級(jí)電容充電切換到停止模式 。操作步驟： ① 合上 SW2 ② SW7 接觸點(diǎn) 6 （ 2） Mode1轉(zhuǎn)換到 Mode2，即光伏電池經(jīng) buck變換器給超級(jí)電容充電切換到經(jīng) boost20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 變換器給鉛酸電池充電 。 負(fù)載不工作時(shí)： 圖 負(fù)載不工作時(shí)系統(tǒng)所有可能模式轉(zhuǎn)換圖 負(fù)載不工作時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)之后，進(jìn)入充電模式，首先工作于 Mode1，即光伏電池通過 buck 變換電路對(duì)超級(jí)電容充電。圖 為該模式下能量流向圖。圖 描述了該工作模式下能量的流向。充電完成時(shí)，若未檢測到系統(tǒng)充電控制開關(guān)斷開，系統(tǒng)切換到下一充電模式，否則系統(tǒng)退出充電狀態(tài)。如此，必須清楚系統(tǒng)所有可能的工作模式，及各個(gè)工作模式之間的正確切換。此時(shí)，鉛酸電池與超級(jí)電容并聯(lián)給負(fù)載供電，同時(shí)光伏電池通過 boost 變換器給負(fù)載供電， boost 變換器此時(shí)的工作狀態(tài)由其單片機(jī)控制電路調(diào)節(jié)至恒壓模式 。 針對(duì)電機(jī)負(fù)載的 4 種工作狀態(tài)，負(fù)載不工作、負(fù)載啟動(dòng)、負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行及負(fù)載制動(dòng)。 總而言之，有以下幾點(diǎn)： 1. 控制 buck 變換器恒流工作模式 2. 控制 boost 變換器恒壓、恒流工作模式及模式間的切換 3. 控制系統(tǒng)充電工作模式時(shí)，變換器的選擇以及充電對(duì)象的選擇。 ISE 己經(jīng)與西門子及 Flyer 公司結(jié)成伙伴關(guān)系 ,共同生產(chǎn)這些混合動(dòng)力車。 Chugoku 電力公司和豐田公司研發(fā)中心合作在 MazdaBongoFriend 上安裝由 VRLA和超級(jí)電容組成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng) ,并進(jìn)行相關(guān)的性能測試 [4]。該車使用安裝了鏗電子電池組、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)以及先進(jìn)的多能源管理控制系統(tǒng)、交通驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) ,目前己通過整車型式認(rèn)證試驗(yàn) ,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過預(yù)定要求。超級(jí)電容可以在電動(dòng)汽車啟動(dòng)、加速、爬坡時(shí)提供強(qiáng)大的電流 ,避免了因大電流放電而損壞了蓄電池 ,延長了蓄電池的使用壽命 。 在了解復(fù)合電源的特性的基礎(chǔ)上，了解了復(fù)合電源控制系統(tǒng)中需完成的工作任務(wù)。本文的研究內(nèi)容對(duì)復(fù)合電源控制系統(tǒng)進(jìn)行了初步的探索。單一的能量源不能滿足需要 ,由超級(jí)電容和蓄電池組合成復(fù)合電源 ,充分利用 超級(jí)電容比功率高和蓄電池比能量高的特點(diǎn) [1]。 20xx 年北京理工大學(xué)與北方華德尼奧普蘭客 車股份有限公司共同研制純電動(dòng)旅游客車“ BFC6110EV” [2]。 性能測試結(jié)果顯示 :市區(qū)和郊區(qū)行駛工況分別節(jié)能 40%和 20%,在完整的 ECE 循環(huán)工況下節(jié)能 14%[4]。清潔運(yùn)行、安靜、低維護(hù)要求的車輛己經(jīng)走上了一些美國的城市 ,包括 LongBeach和 SacramentoCA。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。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)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)來控制自身的工作狀態(tài)，相互之間協(xié)調(diào)有序運(yùn)行。 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。 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。 圖 Mode2 下能量流向圖 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)檢測鉛酸電池的充電狀態(tài)。 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。 Mode6：超級(jí)電容吸收電機(jī)制動(dòng)時(shí)能量回饋模式。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。 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。 該轉(zhuǎn)換過程 SW1， SW3 的狀態(tài)發(fā)生變化。 （ 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。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)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 光伏電池板 系統(tǒng)供電采用光伏電池板， 光伏電池板一種通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。本課題采用的是 buck 和 boost 變換電路。 該通信電路也可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與單片機(jī)之間的通行，由于該系統(tǒng)需要兩個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)協(xié)同工作，該模塊可為兩者提供一個(gè)通信通道，完成數(shù)據(jù)的傳送與交換。 主回路繼電器控制 圖 主回路繼電器控制電路圖 [10] 單片機(jī)可通過控制端口電平來控制繼電器的通斷，來控制主回路的通斷。項(xiàng)目管理器可為軟件開發(fā)人員處理最高級(jí)別的文件管理；文本編輯器支持源代碼和其他文本文件的創(chuàng)建和處理；搜索引擎可查找特定的文字串以提到文字替換找到的文字；源瀏覽器可用來保存用于程序的符號(hào)數(shù)據(jù)庫；構(gòu)建系統(tǒng)使用編譯器從源代碼生成可重新定位的目標(biāo)代碼，并使用鏈接器從目標(biāo)代碼生成最后的可執(zhí)行圖像；源級(jí)別調(diào)試器提供高性能窗口的源級(jí)別調(diào)試器，配備最新的高效率增 強(qiáng)型圖形性能；指令組模擬器用于 jumpstarting 應(yīng)用開發(fā)的集成指令組模擬器 。啟動(dòng)電機(jī)之后一定時(shí)間，電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，系統(tǒng)切換到 Mode5，掃描負(fù)載開關(guān)量，若開關(guān)斷開，需根據(jù)當(dāng)前工作模式進(jìn)行模式的轉(zhuǎn)換，同時(shí)把模式狀態(tài)位置為相應(yīng)的模式，指示系統(tǒng)的工 作模式，控制系統(tǒng)的模式轉(zhuǎn)換。 Mode2到 Mod