混合动力汽车能量流动示范控制器系统的制作方法

本发明属于混合动力汽车教学实训台技术领域，尤其涉及一种混动汽车能量流示范方面的控制装置。

背景技术：

混合动力汽车有多种工作模式，尤其是燃料电池混合动力汽车，其配备有发动机，燃料电池，蓄电池。汽车在启动、怠速、起步、加速度、匀速、爬坡、全速，停车等工况下，能量流动方向各不相同，实车演示又不能清楚地表示能量流动方向。同时由于各能量流动模块需要独立控制以进行分类实验。最后，我们通常无法判断实验教学的汽车工作在某种工况模式下，容易造成操作失误，也容易造成安全隐患。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述汽车工作需求，提供一种混合动力汽车能量流动示范控制器系统，能够独立控制混合动力汽车的各能量流动指示模块工作，并指示汽车当前工作模式状态。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种混合动力汽车能量流动示范控制器系统，其特征在于包括：

控制器（1）；

与控制器（1）相连接的能量指示灯模块（5），包括若干个不同的能量指示灯，用于工作模式切换后的能量流显示；

与控制器（1）相连接的状态灯模块（2），包括若干个不同的状态灯，当控制器（1）在切换不同模式工作时，对应不同模式的状态灯亮，指示当前工作模式；

与控制器（1）相连接的八档模式选择开关（8），当转动八档模式选择开关（8）时，控制器（1）识别汽车当前所设置的工作模式，并根据工作模式控制相应的能量指示灯和状态灯工作，指示混动汽车在该模式下的能量流动和当前工作模式。

上述技术方案中，控制器（1）由单片机电路（30）为核心，单片机电路（30）外围分别连接有能量指示灯继电器模块（20）、状态灯继电器模块（40）、降压模块（50）和蜂鸣器模块（60）；能量指示灯继电器模块（20）与能量指示灯模块（5）连接，状态灯继电器模块（40）与状态灯模块（2）连接。

按上述方案，所述八档模式选择开关（8）具有八种工作模式档位，八档模式选择开关（8）与单片机八个输入引脚相连。

上述技术方案中，所述降压模块（50）将系统内部12v电压转为5v，并且在外电压有变化的情况下，能将电压稳定在5v左右，不发生较大变化，为控制器（1）提供稳定的电压输入；所述12v电源需要从控制器外引入到控制器内，为整个控制器系统供电。

上述技术方案中，所述能量指示灯继电器模块（20）和状态灯继电器模块（40）都包括二极管、三极管、电阻、电容、八个继电器构成的八路独立继电器通路，各继电器线圈电压为5v输入,负载电压最高可达24v，为系统不同工作模式下的能量指示灯继电器模块（20）和状态灯继电器模块（40）提供12v供电。

上述技术方案中，所述蜂鸣器模块（60）在控制器上电自检后，发现出声音，表示控制器可以正常工作，所述单片机为51单片机，通过捕捉8档开关信号，控制继电器各路通断，从而实现不同工作模式的切换。

按上述方案，所述控制器（1）外壳为金属材料，起保护内部电路和隔绝干扰的作用，内部装有绝缘环氧板，内部电路模块均安装在环氧板上，防止与金属外壳接触。

由此，根据本发明实施的混动汽车能量流示范控制器系统，可控制混动汽车工作模式切换后的能量流显示。当转动八档模式选择开关时，单片机电路可识别当前所设置的混动汽车工作模式，并根据工作模式控制相应的能量指示灯和状态灯工作，指示混动汽车在该模式下的能量流动和当前工作模式。当控制器上电时蜂鸣器模块会发出声音指示控制器已正常工作。

本发明的有益效果是：相对于现有的实车操作和无法显示各种状态和能量流向方向的实验训练台，本发明的能量流示范控制器系统，流水灯模块，可以很清楚的表示汽车在各种工况下的能量流动方向。通过捕捉八挡模式开关信号，保证每种模式指示灯点亮，并且清楚显示每种模式下，混合动力汽车的工作状态和能量流动方向，确保各种模式独立工作，互不干扰。避免误操作安全可靠。

附图说明

图1为本发明混合动力汽车能量流动示范控制器系统的框架结构图。

图2为本发明控制器1中的单片机电路30实施方案的电路图。

图3为本发明能量指示灯继电器模块20实施方案的电路图。

图4为本发明状态灯继电器模块40实施方案的电路图。

图5为本发明降压模块50实施方案的电路图。

具体实施例

根据本发明实施的混合动力汽车能量流动示范控制器系统的框架结构图。在本实施方式中，1为控制器，2为状态灯模块，3为八档模式选择开关，4为系统电源，5为能量指示灯模块；控制器1与外部的状态灯模块2、外部的八档模式选择开关3、外部的电源4、以及外部的能量指示灯模块5分别连接，控制器1包括能量指示灯继电器模块20、单片机电路30、状态灯模块40、降压模块50和蜂鸣器模块。控制器1用于根据八档模式选择开关3所设置的混动汽车工作模式，控制能量流示范系统中的能量指示灯模块5的工作状态，不同能量指示灯的亮灭即可指示混动汽车在不同工作模式下的能量流动，控制器1还可控制状态灯模块2的工作状态，状态灯的亮灭可显示当前混动汽车处于哪种工作模式。

所述控制器1的外壳为金属材料，起保护内部电路和隔绝干扰的作用，内部装有绝缘环氧板，内部电路模块均安装在环氧板上，防止与金属外壳接触。

降压模块50与外部的电源4相连，电源4为系统提供12v电源，12v电压经过降压模块50降压之后为单片机电路30提供5v电源。蜂鸣器模块60由降压模块50提供5v电源，由单片机电路30进行控制，当系统正常启动时会发出“嘀嘀嘀”声音，指示系统正常启动。能量指示灯继电器模块20是为了将单片机电路30的小电压3.3v小电流的控制信号转换成能使能量指示灯模块5工作12v大电压大电流，模块20与电源4和能量指示灯模块5组成回路，并且回路的通断由单片机电路30给出的控制信号控制。类似的，单片机电路30通过状态灯继电器模块40控制状态灯模块2也是一样的原理。除此之外，单片机电路30还可以识别八挡模式选择开关3的状态，根据开关3所处的状态，判断目前设置的工作模式，并且发出相应的控制信号。

在本实施方案中，还另外从控制器1中引出四根线，一根+5v电源，一根gnd，两根用于烧录程序的信号线，便于在后续控制模式变化时，不用拆开控制器1，在外部实现程序烧写。

在本实施方案中，当旋动八挡模式选择开关3，使其处于某一档位，单片机电路30接收到信号，控制该模式下对应的能量指示灯模块5工作，对应的能量指示灯点亮，同时控制该档位下对应状态灯模块2通电，指示当前的工作模式。例如：低温下，汽车起步，此时需要蓄电池向燃料电池供电，为燃料电池加热，燃料电池发出的电能为电动机提供电能，电动机的机械能流向变速器，同时发动机也工作，机械能流向变速器，此时单片机电路30发出信号后，能量指示灯模块5使相应的电路工作。

图2为图1中控制器1中的单片机电路30实施方案的电路图。在本实施方案中，单片机电路10包括u1单片机、第一电阻r1和第二电阻r2、第一电容至第三电容c1-c3、晶振xta1、sw1复位按键和发光二极管led。第一电容c1的一端与gnd相连，另一端与12m晶振xta1一端相连，第一电阻r1的一端与gnd相连，另一端与发光二极管led相连。第二电容u2一端与gnd相连，另一端与12m晶振xta1一端相连，第二电阻r2一端与gnd相连，另一端与单片机u1的复位rst引脚连接。第三电容c3一端与单片机u1的复位rst引脚连接，另一端与5v电源vcc相连。晶振xta1一端和第一电容c1相连，另一端和第二电容c2相连。复位开关sw1一端与5v电源vcc相连，另一端与单片机u1的复位rst引脚连接。发光二极管led一端与5v电源vcc相连，另一端与第一电阻r1相连。第一电容c1、第二电容c2和晶振xta1组成时钟电路，用于给单片机正常工作时提供稳定的时钟信号。第三电容c3、第二电阻r2和复位开关sw1组成了单片机复位电路，当复位开关sw1按下时，实现单片机的复位操作。

发光二极管led在单片机通电后会亮，指示单片机能正常供电，第一电阻r1起到限流的作用，防止电流过大烧毁发光二极管led。图2单片机电路30中还将5v电源vcc和gnd引出，供其他模块使用。在本实施例中，单片机u1的型号为stc89c51。

图3为图1中控制器1的能量指示灯继电器模块20实施方案的电路图。图中，u1-u8分别是八个单独的继电器，in1-in8是每个继电器的控制端口，vcc为5v供电，gnd是负极，nc为每个继电器的常闭端口，com为每个继电器的公共端口，no为每个继电器的常开端口。

在本实施方案中，vcc和gnd端口由单片机电路30中的对应端口引出，以给继电器u1-u8供电。in1-in8为各个继电器的控制口，分别与单片机电路30中单片机u1的p1.0-p1.7相连接。能量指示灯继电器模块20中的每个继电器的公共端口com与控制器1外部的+12v电源相连，常开端口no与能量指示灯模块5的八个输入端口相连。能量指示灯模块5包括八个流水灯控制板，需要八个继电器控制电路通断，因此能量指示灯继电器模块20是由八个继电器组成的电路板。

在本实施方式中，每个继电器的通断受到in端口控制，当单片机电路30中的单片机u1发出控制信号时，相应的继电器就接通，即公共端口com与常开端口no接通，为能量指示灯模块5中的八个流水灯控制板供电，此时流水灯控制板能够正常工作，从而指示不同模式下混动汽车的能量流动。

在本实施方式中，能量指示灯继电器模块20电路板上还有led指示灯，当能量指示灯继电器模块20中vcc和gnd分别接通，led指示灯就会亮起，指示模块已正常供电。

图4为图1中控制器1的状态灯继电器模块40实施方案的电路图。图中，u1-u8分别是八个单独的继电器，in1-in8是每个继电器的控制端口，vcc为5v供电，gnd是负极，nc为每个继电器的常闭端口，com为每个继电器的公共端口，no为每个继电器的常开端口。

请参阅图4，在本实施方案中，vcc和gnd端口由单片机电路30中的对应端口引出，以给继电器u1-u8供电。in1-in8为各个继电器的控制口，分别与单片机电路30中单片机u1的p2.0-p2.7相连接。状态灯继电器模块40中的每个继电器的公共端口com与控制器1外部的+12v电源相连，常开端口no与状态灯模块2的八个输入端口相连。状态灯模块2包括八个发光二极管，需要八个继电器控制电路通断，因此继电器模块20是由八个继电器组成的电路板。

在本实施方式中，每个继电器的通断受到in端口控制，当单片机电路30中的单片机u1发出控制信号时，相应的继电器就接通，即公共端口com与常开端口no接通，为状态灯模块2中的八个发光二极管供电，此时发光二极管能够正常工作，从而指示混动汽车当前的工作模式。

图5为图1中控制器1的降压模块50实施方案的电路图。图中12v端口为降压模块50的输入电压，gnd为负极，+5v端口为降压模块50的输出电压。

请参阅图5，在本实施方案中，降压模块50的12v输入电压端口与控制器1外部的电源4的12v供电端口相连。降压模块50的gnd端口与控制器1外部的电源4的gnd相连，同时gnd端口也和单片机电路30中的u1单片机gnd端口相连，实现单片机电路30与外部电源4共地。降压模块50的+5v端口与单片机电路30中的单片机u1的vcc相连，实现降压后给单片机u1供电。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所做的等效变化，仍属本发明的保护范围。