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摘 要：本文主要介紹Weinview觸摸屏在混合動力客車控制系統中的應用。在這個控制系統，觸摸屏和微控制器通信并完成相關的數據采集。觸摸屏能夠監測到燃料電池系統的工作情況，并將電池系統的主要參數：系統電流、系統電壓、電池容量、電池溫度、系統報警參數進行反饋。這個控制系統能夠幫助駕駛者達到混合動力電動汽車(HEV)的最高燃油效率。

關鍵字：混合動力  觸摸屏  單片機   燃料電池  節能環保

一：引言

受金融危機沖擊，歐美日等汽車業巨頭遭受重創。為獲重生，汽車企業一方面通過裁員減產、出售資產等斷臂求存，一方面都不遺余力的發展新能源汽車以挽頹勢，受制于石油資源儲量和環保壓力，近年各國都在大力發展新能源汽車。新能源汽車的發展被各國提到前所未有的高度。

相對于傳統汽車，我國新能源汽車發展也走在了前列，沒有輸在起跑線上。我國燃料電池汽車領域的資深專家、科技部部長萬鋼提出的新能源汽車發展目標為：到2012年，國內有10%新生產的汽車是節能與新能源汽車，按屆時汽車年產輛為1000萬輛算，我國新能源汽車要達到年產100萬輛的規模。這堅定了國內外汽車生產商在國內發展新能源汽車的決心。

混合動力汽車是采用傳統的內燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力兩套系統開動汽車，達到節省燃料和降低排氣污染的目的。混合動力汽車除發動機、電動機、蓄電池等各種單元技術外，重要的技術是各系統的電子控制技術和整車的動力系統優化與控制技術。本文主要講述WEINVIEW觸摸屏在蓄電池控制系統單元的應用。

二：系統原理與設計要求

1：混合動力汽車的原理

混合動力汽車是采用傳統的內燃機和電動機作為動力源，通過混合使用熱能和電力兩套系統開動汽車，達到節省燃料和降低尾氣污染的目的。使用的內燃機既有柴油機和汽油機兩種，共同的特點是排量小、質量輕、速度高、排放好。混合動力汽車的關鍵是混合動力系統，它的性能直接關系到混合動力汽車整車性能，混合動力系統原理示意圖如圖1。

圖  1

混合動力系統分串聯式、并聯式、混聯式。串聯式混合動力電動汽車主要由發動機、發電機、驅動電機和蓄電池組等部件組成。發動機僅僅用于發電，發電機所發出的電能供給電動機，電動機驅動汽車行駛。發電機發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向電動機提供電能來驅動電動汽車，使混合動力電動汽車在零污染狀態下行駛，串聯式原理圖請看圖2。

圖  2

并聯式混合動力電動汽車主要由發動機、發電/電動機和蓄電池組等部件組成。并聯式驅動系統可以單獨使用發動機或電動機做為動力源，也可以同時使用電動機和發動機作為動力源來驅動汽車，并聯式原理圖請看圖3。

圖  3

混聯式混合動力電動汽車主要由發動機、發電機、電動機、行星齒輪機構和蓄電池組等部件組成。混合驅動方式是將發動機、發電機和電動機通過一個行星齒輪裝置連接起來。動力從發動機輸出到與其相連的行星架，行星架將一部分轉矩傳送到發電機，另一部分傳送到電動機并輸出到驅動軸。此時車輛并不是串聯式或者并聯式，而是介于串聯和并聯之間，充分利用兩種驅動方式的優點，混聯原理圖請看圖4。

圖  4

2：混合動力汽車蓄電池控制單元系統設置要求。

1：觸摸屏畫面設計要求

本系統采用WEINVIEW  MT8070iH型號觸摸屏，該型號為7”寬屏，400MHz CPU。128M 超大容量Flash，能夠快速響應系統指令。

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電池的工作情況以及相關參數。對于這個電池管理單元，總共有10組，每組有12節電池，要求對這120節電池的電壓、電流、溫度參數進行顯示，如果參數有超出范圍的必須發出報警提示。

2：設定報警電壓范圍：

當監測到電池組中任意某串的電壓超出3.00—3.65V時，電壓的子菜單和警示三角符號要閃爍，進入電壓的子菜單，超標的電池組要閃爍，點開相應的電池組第三頁菜單，超標的串閃爍。

3：設定報警溫度范圍：

當監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，進入溫度的子菜單，超標的電池組要閃爍。

4：電池容量的計算：

計算方法：總電流x總電壓x時間=充放電電量 ；要求觸摸屏能夠將充放電的數據準確的顯示出來。

三：觸摸屏系統的畫面設計

1：觸摸屏主監控畫面設計

觸摸屏的主監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，標有正負極可以顯示電池的當前容量。畫面上的表盤第一個為電流表，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入下一級目錄的的功能鍵。

2：觸摸屏溫度監控畫面設計

在主畫面點擊溫度按鈕可以進入電池模塊溫度監控畫面，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小節的電池，溫度傳感器是對每4節電池進行測溫，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。當溫度出現異常超出電池的工作溫度以后，相應的電池的圖標會閃爍，這樣方便駕駛人員的查看。電池溫度監控畫面如下圖所示。

電池溫度監控

3：觸摸屏溫度電壓畫面設計

在主畫面點擊電壓按鈕可以進入電池模塊電壓監控畫面，在畫面中我們可以看到每組電池中每小節電池的電壓情況。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電壓情況。

在電池單元，當其中的一節電池電壓范圍超出3.00—3.65V時，相應的電池圖標會進行閃爍進行相關的報警；方便操作人員和駕駛人員的查詢。

四：觸摸屏與控制器的通訊建立

1：通信協議的開發

對于客戶的控制器是用單片機開發的，所以MT8070iH與其通訊必須要有一個通訊協議才能和單片機進行通訊。單片機的通訊參數已經在單片機端設定，關于觸摸屏的通訊參數請看下列圖示。

2：通訊調試與數據測試

通訊測試成功以后我們就要對數據的正確性進行相關的測試。測試首先要通過單片機的軟件讀取所有電池單元的參數；然后用觸摸屏和單片機進行通訊測試讀取的數據是否和單片機軟件讀取的參數保持一致。單片機的讀取數據的軟件畫面如下圖所示，在畫面上我們可以讀取到每節電池的參數。

3：報警系統的測試

對于報警的測試，我們在觸摸屏上可以經設定報警，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。這樣便于調試人員測試報警是否正常，因為在調試階段有些電池的參數電壓可能不到3V所以，所以報警范圍的自己設定，更有利于MT8070iH和控制器的通訊測試。

五：結束語

本系統采用WEINVIEW MT8070iH的觸摸屏和單片機組成的的控制系統應用在混合動力汽車上，節油效果可以達到30%。能量轉換效果好，在車燃油系統動力不足時可以補充動能，在剎車時可以將剎車的動能轉換成電能通過電池保存起來。新能源汽車的應用，目前處于起步階段，但該應用不僅符合未來燃料驅動過度到電力驅動發展趨勢，也大大增加了汽車工業的環保程度，對人類的生存環境改善具有重要的意義。