【正文】 ........................................ 17 電壓電流采樣模塊 ............................................................................................. 17 TL494 輸出 PWM 控制 ...................................................................................... 19 主回路繼電器控制 ............................................................................................ 19 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 本章小結(jié) ................................................................................................................... 19 第 4 章 系統(tǒng)軟件控制方法分析 ....................................................................................... 20 軟件編程環(huán)境介紹 ................................................................................................... 20 軟件控制總體流程分析 ........................................................................................... 20 主程序分析 ............................................................................................................... 24 buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) ............................................................................. 24 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) ............................................................................ 27 各部分子程序分析 ................................................................................................... 29 buck 變換單片機(jī)控制系統(tǒng) ................................................................................. 29 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) ............................................................................ 30 本章小結(jié) ................................................................................................................... 32 第 5 章 實(shí)驗(yàn) 仿真 結(jié)果 與 分析 ........................................................................................... 33 模型條件以及參數(shù) ................................................................................................... 33 模式轉(zhuǎn)換控制實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析 ................................................................................... 37 本章總結(jié) ....................................................................................................................37 全文總結(jié) ............................................................................................................................. 38 致謝 ..................................................................................................................................... 39 參考文獻(xiàn) ............................................................................................................................. 40 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 緒論 課題背景以及意義 為了解決環(huán)境污染和能源緊缺的問題 ,“節(jié)能減排”在世界各國(guó)政府產(chǎn)業(yè)政策中都處于重中之重的地位。 總之 ,復(fù)合電源的應(yīng)用使電動(dòng)汽車滿足動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的要求 ,提高了電動(dòng)汽車的實(shí)用性 ,具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣闊的發(fā)展前景，決定了對(duì)于復(fù)合電源控制系統(tǒng)的應(yīng)運(yùn)而生。性能測(cè)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%[3]。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(guó)的城市 ,包括 LongBeach和 SacramentoCA。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 第 2 章 基于太陽(yáng)能電池板充電系統(tǒng)控制工作原理 系統(tǒng)總體框圖 圖 系統(tǒng)總體框圖 該系統(tǒng)中鉛酸電池用于給負(fù)載供電，超級(jí)電容主要是提供電機(jī)啟動(dòng)時(shí)所需的大電流，和吸收電機(jī)制動(dòng)時(shí)的反饋能量。 Buck 變換器單片機(jī)控制電路檢測(cè)電容充電狀態(tài)，當(dāng)檢測(cè)到 buck 變換器對(duì)電容充電完成時(shí)，斷開 buck 變換器與光伏電池的連接，準(zhǔn)備進(jìn)入系統(tǒng)下一狀態(tài) —— 光伏電池通過 boost 變換器給鉛酸電池充電。 ④電機(jī) 制動(dòng)： 電機(jī)制動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大的反饋電流，此時(shí)超級(jí)電容與電機(jī)連接，用來吸收這部分能量。 下面先分析系統(tǒng)處于充電狀態(tài)下的模式轉(zhuǎn)換，系統(tǒng)處于充電狀態(tài)時(shí)，充電的對(duì)象有超級(jí)電容和鉛酸電池，變換器由 buck 變換器和 boost 變換器兩種，由于 buck 變換器只能用來給超級(jí)電容充電，而 boost 變換器可用來給超級(jí)電容和鉛酸電池充電，系統(tǒng)處于充電狀態(tài)時(shí)，工作模式有 3 種。模式之間相互轉(zhuǎn)換時(shí)，必須十分注意此順序，轉(zhuǎn)換到該模式時(shí)，軟件控制中，也需檢測(cè)輸入電壓和超級(jí)電容的電壓，來判斷是否可以進(jìn)行該模式轉(zhuǎn)換。 Mode5：電機(jī)負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行，光伏電池和鉛酸電池給負(fù)載供電的工作模式。參見繼電器控制連接框圖繪制表格表明各個(gè)工作模式下繼電器的狀態(tài)如下： 表 各工作模式下繼電器狀態(tài)表 SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW7 Mode1 OFF ON 觸點(diǎn) 2 觸點(diǎn) 4 OFF OFF 觸點(diǎn) 6 Mode2 ON OFF 觸點(diǎn) 1 觸點(diǎn) 4 OFF OFF 觸點(diǎn) 5 Mode3 ON OFF 觸點(diǎn) 2 觸點(diǎn) 3 OFF OFF 觸點(diǎn) 6 Mode4 ON OFF 觸點(diǎn) 1 觸點(diǎn) 4 ON ON 觸點(diǎn) 5 Mode5 ON OFF 觸點(diǎn) 1 觸點(diǎn) 4 ON OFF 觸點(diǎn) 5 Mode6 OFF OFF 觸點(diǎn) 2 觸點(diǎn) 4 OFF ON 觸點(diǎn) 5 Mode7 OFF OFF 觸點(diǎn) 2 觸點(diǎn) 4 OFF OFF 觸點(diǎn) 5 表 表明了系統(tǒng)在各種工作模式下時(shí)，各繼電器的開端狀 態(tài)或觸點(diǎn)連接狀態(tài)，由表可清楚看出系統(tǒng)在不同模式之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換時(shí)繼電器狀態(tài)的變化，由于系統(tǒng)在模式轉(zhuǎn)換過程中各個(gè)模塊之間連接順序不是隨意的，繼電器切換的過程還需要根據(jù)繼電器連接框圖確定具體的切換順序。超級(jí)電容的電壓達(dá)到 boost 變換器輸出電壓上限時(shí)，停止充電，系統(tǒng)切換到停止模式。 該轉(zhuǎn)換過程 SW3， SW4， SW7 狀態(tài)發(fā)生變化。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 負(fù)載啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行以及制動(dòng)停止： 圖 負(fù)載啟動(dòng)到穩(wěn)定運(yùn)行以及制動(dòng)停止所有可能模式轉(zhuǎn)換圖 電機(jī)負(fù)載啟動(dòng)時(shí)需要較大的啟動(dòng)電流，此時(shí)工作于 Model4，由鉛酸電池，超級(jí)電容，光伏電池經(jīng) boost 變換器同時(shí)給負(fù)載供電，超級(jí)電容主要是為了提供電機(jī)啟動(dòng)所需的電流。操作步驟：斷開 SW6。控制器負(fù)責(zé)保護(hù)蓄電池，防止出現(xiàn)過充或過放電狀態(tài)，即在蓄電池達(dá)到一定的放電深度時(shí)，控制器將自動(dòng)切斷負(fù)載，當(dāng)蓄電池達(dá)到過充電狀態(tài)時(shí)，控制器將自動(dòng)切斷充電電路。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 單片機(jī) 本課題中單片機(jī)采用的是飛思卡爾的 8位單片機(jī) MC9S08SG16,是低成本，高性能的HCS08系列的成員，提供多種模塊，內(nèi)存大小和封裝類型 [5]。 通信模塊 圖 單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信模塊電路圖 [7] 串口模塊可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的通信，單片機(jī)可將采集處理的數(shù)據(jù)發(fā)送到計(jì)算機(jī)顯示，方便程序的運(yùn)行調(diào)試。 輸入、輸出出電壓采樣電路如下： 圖 輸入電壓，輸出電壓采樣模塊電路圖 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 TL494 輸出 PWM 控制 圖 驅(qū)動(dòng)信號(hào) PWM 控制電路 圖 PWM 控制電路， 單片機(jī)通過 TL494死區(qū)控制調(diào) 節(jié)占空比，調(diào)節(jié)輸出電壓電流。無(wú)需擔(dān)心主機(jī)至主機(jī)的不兼容。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 Buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng) 軟件設(shè)計(jì)流程： 圖 buck 控制器總體流程框圖 [10] 模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 控制器流程框圖 1[11] 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 檢測(cè) buck 開關(guān)，模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 控制器流程框圖 2 檢測(cè) boost 開關(guān)，模式轉(zhuǎn)換具體流程 圖如下 ： 圖 buck 變換器流程框圖 3 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 23 以上整體流程圖為 buck 變換器控制的流程圖，系統(tǒng)啟動(dòng)之后，開始檢測(cè)負(fù)載開關(guān)控制量，當(dāng)檢測(cè)到負(fù)載開關(guān)閉合，并且處于停止模式，則進(jìn)入負(fù)載電機(jī)啟動(dòng)模式。 Mode2到 Mode3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 Mode2同時(shí) Mode2 中光伏電池通過 boost 變換器對(duì)鉛酸電池的充電結(jié)束。 20xx 屆湖北汽車工業(yè)學(xué)院 科技學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 Mode6 到 Mode7 的轉(zhuǎn)換條件是當(dāng)前工作模式為 Mode6，同時(shí)電機(jī)負(fù)載控制開關(guān)量斷開。 break。 default: break。 mode = 1。 } else if(boost_sw == ON amp。 boost_charge_cap_full == 1) { Mode3_Mode7()。SW3 = 2。 } } } else { if(mode == 7) { Send_Mode_to_boost(4)。例如：在 Mode5 下負(fù)載開關(guān)斷開時(shí)，進(jìn)行 Mode5 到 Mode6 的轉(zhuǎn)換。 while(1) { if(boost_state == constant_voltage) Set_boost_constant_voltage()。 case 3: sw_to_mode3()。 case 6: boost_state = constant_current。 } } 開始時(shí)，單片機(jī)先完成系統(tǒng)時(shí)鐘， IO， ADC， PWM 功能模塊的初始化。有些狀態(tài)可 有 buck 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)單獨(dú)完成轉(zhuǎn)換，有些狀態(tài)需與 boost 變換器單片機(jī)控制系統(tǒng)配合完成 。例如：if(Get_Mode_from_boost() == 2)該語(yǔ)句獲取 b