基于AVR單機(jī)片的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)光伏控制系統(tǒng)研究

摘要：利用AVR單片機(jī)設(shè)計(jì)了太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)的光伏控制系統(tǒng)，這種全新的控制系統(tǒng)可將太陽(yáng)能電池獲取的直流電進(jìn)行有效存儲(chǔ)和合理轉(zhuǎn)換，提供給電動(dòng)車(chē)使用，并且對(duì)蓄電池進(jìn)行過(guò)充電保護(hù)和過(guò)放電保護(hù)，從而延長(zhǎng)蓄電池的壽命。整個(gè)系統(tǒng)充分利用了AVR單片機(jī)的內(nèi)部資料，最大程度地簡(jiǎn)化了硬件電路，使光伏控制系統(tǒng)具有較高的性?xún)r(jià)比和可靠性。

關(guān)鍵詞：AVR單片機(jī)；太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)；光伏；控制系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：U469.72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-7712 （2012） 14-0063-01

由于人類(lèi)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，人類(lèi)對(duì)能源的需求不斷提高，傳統(tǒng)能源及環(huán)境污染成為日益嚴(yán)重的問(wèn)題。為了解決這些關(guān)乎生存的大問(wèn)題，人們對(duì)新型的綠色可再生能源寄予了厚望，太陽(yáng)能便是其中重要的一種。太陽(yáng)能作為一種無(wú)污染、可再生的綠色能源，被應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域，可以達(dá)到減少尾氣排放的目的。利用AVR單片機(jī)ATmega16-16AU芯片制作了太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)光伏控制系統(tǒng)樣機(jī)，安裝在太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)上，不僅能夠正確的判定系統(tǒng)工作狀態(tài)，并且選取合適的充電方式利用太陽(yáng)能對(duì)蓄電池進(jìn)行快速、高效、安全的充電。

一、基于AVR單機(jī)片的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)光伏控制系統(tǒng)

（一）基本概念

太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)是一種新型環(huán)保車(chē)輛，具有安全、方便、費(fèi)用低、節(jié)約能源、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，其主要工作原理就是將太陽(yáng)轉(zhuǎn)化為電能，給電動(dòng)車(chē)的蓄電池進(jìn)行補(bǔ)償充電，以補(bǔ)充車(chē)輛行駛中消耗的一部分能量，從而延長(zhǎng)車(chē)輛的行駛時(shí)間。同時(shí)，為了迎合車(chē)輛智能一體化控制的需求，通過(guò)與車(chē)輛CAN總線(xiàn)技術(shù)相結(jié)合，選定速度快、功耗低、存儲(chǔ)容量大、擴(kuò)展性強(qiáng)、可反復(fù)多次擦寫(xiě)的AVR單片機(jī)作為直流變換電路的核心控制芯片，并根據(jù)充電策略和實(shí)驗(yàn)方案的要求，通過(guò)AVR單片機(jī)開(kāi)發(fā)，編寫(xiě)系統(tǒng)控制程序，結(jié)合電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用Proteus和ICCAVR單片機(jī)開(kāi)發(fā)軟件對(duì)系統(tǒng)控制程序進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證程序的可行性。這一問(wèn)題的解決，誕生了以AVR單片機(jī)ATMEGA8L為核心控制器件的光伏電源控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了太陽(yáng)電池板與汽車(chē)通用的鉛酸蓄電池之間電壓的自動(dòng)識(shí)別和自動(dòng)匹配，充電過(guò)程的自動(dòng)調(diào)節(jié)以及放電過(guò)程的自動(dòng)控制和保護(hù)。

（二）基本構(gòu)成

二、光伏控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

（一）太陽(yáng)能電池和蓄電池

（二）無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)

它是一種用電子換向的小功率直流電動(dòng)機(jī)，是用半導(dǎo)體逆變器取代一般直流電動(dòng)機(jī)中的機(jī)械換向器，構(gòu)成沒(méi)有換向器的直流電動(dòng)機(jī)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速性好、起動(dòng)力巨大、電磁噪聲低等特點(diǎn)，較交流電動(dòng)機(jī)、永磁同步電動(dòng)機(jī)更適合太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)的需要。功能：接受信號(hào)來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、停止和制動(dòng)；接受位置傳感器信號(hào)和正反轉(zhuǎn)信號(hào)，用來(lái)控制逆變橋各功率管的通斷，產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩；接受速度指令和速度反饋信號(hào)，用來(lái)控制和調(diào)整轉(zhuǎn)速；提供保護(hù)和顯示等等。

（三）AVR單片機(jī)控制系統(tǒng)

AVR單片機(jī)是個(gè)一種高速嵌入式單片機(jī)，集成鍵盤(pán)輸入、液晶顯示、遙控和安全報(bào)警等模塊于一體，根據(jù)電動(dòng)車(chē)的運(yùn)行情況、太陽(yáng)光照度強(qiáng)弱、蓄電池充放電狀態(tài)等進(jìn)行智能控制。它具有預(yù)取指令功能，即在執(zhí)行一條指令時(shí)，預(yù)先把下一條指令取進(jìn)來(lái)，使得指令可以在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)執(zhí)行。同時(shí)，還具有這些優(yōu)勢(shì)，即數(shù)據(jù)處理速度快、中斷響應(yīng)速度快、耗能低、保密性能好；I/O口功能強(qiáng)，具有A/D轉(zhuǎn)換等電路；有功能強(qiáng)大的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器及通訊接口；片內(nèi)有EEPROM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，可以按字節(jié)讀寫(xiě)。

三、光伏控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

整個(gè)控制系統(tǒng)軟件混合采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言進(jìn)行編寫(xiě)，主要由主程序和定時(shí)中斷服務(wù)程序組成。基本的主程序是初始化時(shí)完成PIC16C5x的I/O配置和中斷設(shè)置，在循環(huán)等待過(guò)程采集判斷系統(tǒng)所處的狀態(tài)，并進(jìn)入相應(yīng)的狀態(tài)處理子程序。同時(shí)等待鍵盤(pán)輸入和串行通信的起始位，異步串行通信是通過(guò)設(shè)置通用I/O口，以軟件形式來(lái)完成異步串行通信。系統(tǒng)通過(guò)鍵盤(pán)的輸入來(lái)控制LCD的顯示內(nèi)容，由LCD在線(xiàn)顯示系統(tǒng)所處的狀態(tài)，表明系統(tǒng)充電或放電狀態(tài)。也可選擇顯示蓄電池電壓、容量及充放電電流。上述控制方式表明，以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)可以在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電動(dòng)車(chē)的各項(xiàng)性能參數(shù)。

四、結(jié)語(yǔ)

AVR單片機(jī)構(gòu)成的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)光伏控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)、環(huán)保節(jié)能，結(jié)合太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)自身的良好特點(diǎn)，必將具有良好的市場(chǎng)發(fā)展前景。作為不僅肩負(fù)著要把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能的重任，而且還對(duì)蓄電池提供智能充電特管理的AVR單片機(jī)構(gòu)成的太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)光伏控制系統(tǒng)，必將在太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)上發(fā)揮著更大更強(qiáng)的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐開(kāi)蕓，韋樹(shù)成，汪木蘭，丁左武.基于AVR單片機(jī)的太陽(yáng)能智能小車(chē)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與創(chuàng)新，2010，1.

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