3.3.3 能源管理控制模块认知实验
3.3.3节实验程序
1.实验目的
（1）深入理解DC／DC转换器的工作原理，以及在电路匹配中的作用。
（2）了解嵌入式控制器的开发环境，以及CAN通信和串口通信的使用方法。
（3）学习使用嵌入式控制器，进行DC／DC转换器的输出电压和电流主动调节。
2.实验内容
1）RS232串口通信
采用STM32F767阿波罗开发板与上位机连接，通过RS232串口通信将指定信息发送至上位机串口助手软件界面。
2）DC／DC降压控制
将STM32F767阿波罗开发板与DC／DC转换器连接，通过CAN通信接口设置DC／DC的输出电压。
3）DC／DC限流控制
将STM32F767阿波罗开发板与DC／DC转换器连接，通过CAN通信接口对DC／DC转换器的最大输出电流进行限制。
3.实验设备及软件
本实验所需的设备主要包括混合能源管理模块、DC／DC转换器、光伏阵列模拟器（本实验用作可编程直流电源）、电子负载、上位机、混合能源管理模块集成开发环境及串口通信程序等，如表3-7所示。
表3-7 本实验所选用设备及软件
续表
4.实验过程
1）设备连接
如图3-28所示，在未上电状态下，将光伏阵列模拟器、DC／DC转换器、电子负载连接，再将DC／DC转换器、STM32F767开发板及上位机相连。
图3-28 能源管理控制模块实验设备连接图
2）调试串口通信
（1）给STM32F767开发板上电，启动上位机Keil MDK集成开发环境。编写DC／DC转换器CAN通信驱动程序，实现STM32开发板对DC／DC转换器的控制，并获取DC／DC输入输出电流、电压等信息。驱动程序核心代码，可扫描二维码获取。
（2）代码编译与下载。在MDK集成开发软件界面左上角，单击“编译”按钮，如图3-29所示；等待编译成功后，单击“下载”按钮，将编译好的代码下载到混合能源管理模块。
（3）在上位机打开串口助手软件，选择对应通信串口，选择“COM1：USB-SERIAL”。设置波特率为19 200，停止位为1，数据位为8，无奇偶校验。然后，单击“打开串口”按钮，即可收到混合能源管理模块发送到串口的数据。由于光伏阵列模拟器、DC／DC转换器均未供电，此时串口助手接收到的数据应全为零。
图3-29 编译与下载按钮
3）DC／DC输出电压控制
（1）设置输入电压。启动光伏阵列模拟器，等待初始化完成后，按操作面板中的【电压】键，通过数字面板输入电压数值为19 V，并按【确定】键，完成电压源模式下的电压值设置。
（2）设置输入电流。在光伏阵列模拟器操作面板中按【电流】键，通过数字面板输入电流数值为7 A，并按【确定】键，完成电压源模式下的最大输出电流设置。
（3）启动电子负载，并等待初始化完成后，在恒流模式下，确保电流为0，并保持电子负载为“Off”状态。
（4）打开光伏阵列模拟器，按下【打开】键，光伏阵列模拟器开始为燃料电池稳压控制器DC／DC供电。此时，电子负载显示面板将显示DC／DC输出电压，默认设置值为25.1 V，考虑线损，电子负载显示器应为～25 V。
（5）手动调节DC／DC输出电压，如图3-30所示。在混合能源管理模块（阿波罗开发板）按【增加+】和【减小-】键，用以调节DC／DC的输出电压，并通过电子负载显示面板可直观地看到电压的变化，每按一次，电压变化幅度为0.1 V。
图3-30 混合能源管理模块按键功能自定义
4）DC／DC最大输出电流调节
（1）通过混合能源管理模块自定义按钮，将DC／DC输出电压调节至～25 V。按【模式切换】键，将调节模式切换到电流模式。此时，默认最大输出电流为4 A。
（2）最大电流限制效果验证。保持电子负载在恒电流模式下的“Off”状态，按下电子负载调节旋钮，将光标定位到小数点后1位，然后设置电流为3 A并加载，再缓慢右旋调节旋钮，观察电子负载显示面板的电流和电压数值。电流逐渐增加，在接近4 A时，继续增大调节旋钮，电流不会增加；电压反而明显下降，甚至降到0 V，这说明电流被限制到了4 A左右。左调旋钮，将电流回调至0 A，使电压恢复至～25 V。
（3）手动调小DC／DC最大输出电流并验证。每按一次【减小-】键，将使最大电流减小0.5 A，然后，可重复上一步电子负载的操作，进行最大限流效果的验证。
（4）通过串口助手记录混合能源管理模块发送过来的稳压控制器的输入和输出电流、电压数据，并保存，以便处理和分析。
注意事项：上位机需要提前安装STM32下载器的驱动程序，同时需要在MDK中进行配置下载器的类型，以确保程序下载成功，本实验采用的是J-link下载器。
5.讨论与思考
（1）若采用开路电压为19 V的燃料电池与4S锂电池并联混合使用，则应将DC／DC转换器的输出电压设置为多少？
（2）在燃料电池与锂电池混合时，如何利用本节DC／DC转换器进行燃料电池功率主动调节？
（3）如何利用DC／DC转换器上的风扇实现DC／DC温度控制，使温度维持在40℃附近？尝试给出控制框图和算法流程。
（4）尝试利用本实验平台中的阿波罗开发板来控制DC／DC转换器的风扇转速，以实现DC／DC温度控制。