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WEINVIEW觸摸屏在混合動力客車行業(yè)的應(yīng)用

   2012年01月10日 13:52  
  一、引言
  
  受金融危機(jī)沖擊,歐美日等汽車業(yè)*遭受重創(chuàng)。為獲重生,汽車企業(yè)一方面通過裁員減產(chǎn)、出售資產(chǎn)等斷臂求存,一方面都不遺余力的發(fā)展新能源汽車以挽頹勢,受制于石油資源儲量和環(huán)保壓力,近年各國都在大力發(fā)展新能源汽車。新能源汽車的發(fā)展被各國提到的高度。
  
  相對于傳統(tǒng)汽車,我國新能源汽車發(fā)展也走在了前列,沒有輸在起跑線上。我國燃料電池汽車領(lǐng)域的專家、科技部部長萬鋼提出的新能源汽車發(fā)展目標(biāo)為:到2012年,國內(nèi)有10%新生產(chǎn)的汽車是節(jié)能與新能源汽車,按屆時汽車年產(chǎn)輛為1000萬輛算,我國新能源汽車要達(dá)到年產(chǎn)100萬輛的規(guī)模。這堅(jiān)定了國內(nèi)外汽車生產(chǎn)商在國內(nèi)發(fā)展新能源汽車的決心。
  
  混合動力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)作為動力源,通過混合使用熱能和電力兩套系統(tǒng)開動汽車,達(dá)到節(jié)省燃料和降低排氣污染的目的。混合動力汽車除發(fā)動機(jī)、電動機(jī)、蓄電池等各種單元技術(shù)外,重要的技術(shù)是各系統(tǒng)的電子控制技術(shù)和整車的動力系統(tǒng)優(yōu)化與控制技術(shù)。本文主要講述WEINVIEW觸摸屏在蓄電池控制系統(tǒng)單元的應(yīng)用。
  
  二、系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)要求
  
  1 混合動力汽車的原理
  
  混合動力汽車是采用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)和電動機(jī)作為動力源,通過混合使用熱能和電力兩套系統(tǒng)開動汽車,達(dá)到節(jié)省燃料和降低尾氣污染的目的。使用的內(nèi)燃機(jī)既有柴油機(jī)和汽油機(jī)兩種,共同的特點(diǎn)是排量小、質(zhì)量輕、速度高、排放好。混合動力汽車的關(guān)鍵是混合動力系統(tǒng),它的性能直接關(guān)系到混合動力汽車整車性能,混合動力系統(tǒng)原理示意圖如圖1。
  
  圖1
  
  混合動力系統(tǒng)分串聯(lián)式、并聯(lián)式、混聯(lián)式。串聯(lián)式混合動力電動汽車主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、驅(qū)動電機(jī)和蓄電池組等部件組成。發(fā)動機(jī)僅僅用于發(fā)電,發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能供給電動機(jī),電動機(jī)驅(qū)動汽車行駛。發(fā)電機(jī)發(fā)出的部分電能向電池充電,來延長混合動力電動汽車的行駛里程。另外電池還可以單獨(dú)向電動機(jī)提供電能來驅(qū)動電動汽車,使混合動力電動汽車在*狀態(tài)下行駛,串聯(lián)式原理圖請看圖2。
  
  圖2
  
  并聯(lián)式混合動力電動汽車主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電/電動機(jī)和蓄電池組等部件組成。并聯(lián)式驅(qū)動系統(tǒng)可以單獨(dú)使用發(fā)動機(jī)或電動機(jī)做為動力源,也可以同時使用電動機(jī)和發(fā)動機(jī)作為動力源來驅(qū)動汽車,并聯(lián)式原理圖請看圖3。
  
  圖3
  
  混聯(lián)式混合動力電動汽車主要由發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、電動機(jī)、行星齒輪機(jī)構(gòu)和蓄電池組等部件組成。混合驅(qū)動方式是將發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)和電動機(jī)通過一個行星齒輪裝置連接起來。動力從發(fā)動機(jī)輸出到與其相連的行星架,行星架將一部分轉(zhuǎn)矩傳送到發(fā)電機(jī),另一部分傳送到電動機(jī)并輸出到驅(qū)動軸。此時車輛并不是串聯(lián)式或者并聯(lián)式,而是介于串聯(lián)和并聯(lián)之間,充分利用兩種驅(qū)動方式的優(yōu)點(diǎn),混聯(lián)原理圖請看圖4。
  
  圖4
  
  2 混合動力汽車蓄電池控制單元系統(tǒng)設(shè)置要求
  
  (1)觸摸屏畫面設(shè)計(jì)要求
  
  本系統(tǒng)采用WEINVIEWMT8070iH型號觸摸屏,該型號為7”寬屏,400MHzCPU。128M超大容量Flash,能夠快速響應(yīng)系統(tǒng)指令。
  
  畫面語言要求在中文和英文之間可以切換,畫面要有動畫效果,例如電池的充放電過程要與實(shí)際同步并以動畫的效果表示出來。
  
  觸摸屏采用7寸的寬屏,主畫面可以直觀的表示用戶燃料電池單元的工作情況,以及每組電池以及每節(jié)電池的工作情況以及相關(guān)參數(shù)。對于這個電池管理單元,總共有10組,每組有12節(jié)電池,要求對這120節(jié)電池的電壓、電流、溫度參數(shù)進(jìn)行顯示,如果參數(shù)有超出范圍的必須發(fā)出報警提示。
  
  (2)設(shè)定報警電壓范圍:
  
  當(dāng)監(jiān)測到電池組中任意某串的電壓超出3.00#mdash;3.65V時,電壓的子菜單和警示三角符號要閃爍,進(jìn)入電壓的子菜單,超標(biāo)的電池組要閃爍,點(diǎn)開相應(yīng)的電池組第三頁菜單,超標(biāo)的串閃爍。
  
  (3)設(shè)定報警溫度范圍:
  
  當(dāng)監(jiān)測到電池組中任意某組電池的溫度超出70度時,溫度的子菜單和警示三角符號要閃爍,進(jìn)入溫度的子菜單,超標(biāo)的電池組要閃爍。
  
  (4)電池容量的計(jì)算:
  
  計(jì)算方法:總電流x總電壓x時間=充放電電量;要求觸摸屏能夠?qū)⒊浞烹姷臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確的顯示出來。
  
  三、觸摸屏系統(tǒng)的畫面設(shè)計(jì)
  
  1 觸摸屏主監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)
  
  觸摸屏的主監(jiān)控畫面中文以及英文畫面如下圖所示,在整個畫面上有電池的符號,標(biāo)有正負(fù)極可以顯示電池的當(dāng)前容量。畫面上的表盤*個為電流表,可以顯示電池單元的充放電的情況;第二個表為電壓表主要顯示電池組逆變后的電壓。畫面上的溫度和電壓控件可以作為報警顯示而且可以作為進(jìn)入下一級目錄的的功能鍵。

  
  2 觸摸屏溫度監(jiān)控畫面設(shè)計(jì)
  
  在主畫面點(diǎn)擊溫度按鈕可以進(jìn)入電池模塊溫度監(jiān)控畫面,在這個畫面我們可以看到10組電池的溫度情況。對于每組電池里有12小節(jié)的電池,溫度傳感器是對每4節(jié)電池進(jìn)行測溫,所以一組電池里有三個溫度傳感器,通過觸摸屏可以讀出這三個溫度。當(dāng)溫度出現(xiàn)異常超出電池的工作溫度以后,相應(yīng)的電池的圖標(biāo)會閃爍,這樣方便駕駛?cè)藛T的查看。電池溫度監(jiān)控畫面如下圖所示。
  
  電池溫度監(jiān)控
  
  3 觸摸屏溫度電壓畫面設(shè)計(jì)
  
  在主畫面點(diǎn)擊電壓按鈕可以進(jìn)入電池模塊電壓監(jiān)控畫面,在畫面中我們可以看到每組電池中每小節(jié)電池的電壓情況。在畫面的左邊快選欄可以任意切換其他電池組,并查看電池組的詳細(xì)電壓情況。
  
  在電池單元,當(dāng)其中的一節(jié)電池電壓范圍超出3.00#mdash;3.65V時,相應(yīng)的電池圖標(biāo)會進(jìn)行閃爍進(jìn)行相關(guān)的報警;方便操作人員和駕駛?cè)藛T的查詢。
  
  四、觸摸屏與控制器的通訊建立
  
  1 通信協(xié)議的開發(fā)
  
  對于客戶的控制器是用單片機(jī)開發(fā)的,所以MT8070iH與其通訊必須要有一個通訊協(xié)議才能和單片機(jī)進(jìn)行通訊。單片機(jī)的通訊參數(shù)已經(jīng)在單片機(jī)端設(shè)定,關(guān)于觸摸屏的通訊參數(shù)請看下列圖示。
  
  2 通訊調(diào)試與數(shù)據(jù)測試
  
  通訊測試成功以后我們就要對數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行相關(guān)的測試。測試首先要通過單片機(jī)的軟件讀取所有電池單元的參數(shù);然后用觸摸屏和單片機(jī)進(jìn)行通訊測試讀取的數(shù)據(jù)是否和單片機(jī)軟件讀取的參數(shù)保持一致。單片機(jī)的讀取數(shù)據(jù)的軟件畫面如下圖所示,在畫面上我們可以讀取到每節(jié)電池的參數(shù)。
  
  3 報警系統(tǒng)的測試
  
  對于報警的測試,我們在觸摸屏上可以經(jīng)設(shè)定報警,電池的電壓報警范圍、電池的溫度報警范圍、電池容量的報警范圍。這樣便于調(diào)試人員測試報警是否正常,因?yàn)樵谡{(diào)試階段有些電池的參數(shù)電壓可能不到3V所以,所以報警范圍的自己設(shè)定,更有利于MT8070iH和控制器的通訊測試。
  
  
        五、結(jié)束語
  
  本系統(tǒng)采用WEINVIEWMT8070iH的觸摸屏和單片機(jī)組成的的控制系統(tǒng)應(yīng)用在混合動力汽車上,節(jié)油效果可以達(dá)到30%。能量轉(zhuǎn)換效果好,在車燃油系統(tǒng)動力不足時可以補(bǔ)充動能,在剎車時可以將剎車的動能轉(zhuǎn)換成電能通過電池保存起來。新能源汽車的應(yīng)用,目前處于起步階段,但該應(yīng)用不僅符合未來燃料驅(qū)動過度到電力驅(qū)動發(fā)展趨勢,也大大增加了汽車工業(yè)的環(huán)保程度,對人類的生存環(huán)境改善具有重要的意義。

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