[發明專利]一種太陽能電動自行車混合能源控制系統及其控制方法

有效

• 申請號: 201310007720.6
• 申請日: 2013-01-06
• 公開（公告）號: CN103078523A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 李孝祿;李娟;孫在
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: H02M7/04
• 分類號: H02M7/04;H02M5/293;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種太陽能電動自行車混合能源控制系統，包括太陽能電池組件、DC-DC變換器、蓄電池、電機控制器、電動自行車電機，所述DC-DC變換器輸入端連接所述太陽能電池組件，所述DC-DC變換器輸出端通過所述電機控制器連接所述電動自行車電機，其特征在于：還包括微控制器、充電開關管Q₁、放電開關管Q₂、開關管控制電路、第一電壓/電流采樣模塊、第二電壓/電流采樣模塊，所述DC-DC變換器輸出端與所述蓄電池相連接，所述充電開關管Q₁位于所述蓄電池和所述DC-DC變換器之間，所述蓄電池通過所述放電開關管Q₂與所述電機控制器相連，所述太陽能組件通過所述第一電壓/電流采樣模塊連接所述微控制器，所述微控制器通過所述開關管控制電路分別連接并控制所述充電開關管Q₁和所述放電開關管Q₂，所述微控制器通過所述第二電壓/電流采樣模塊分別連接并監控所述蓄電池和所述電機控制器。

2.根據權利要求1所述的太陽能電動自行車混合能源控制系統，其特征在于：還包括二極管D₁、二極管D₂和電源鎖，所述DC-DC變換器通過所述電源鎖與所述電機控制器相連，所述二極管D₁位于所述DC-DC變換器與所述電源鎖之間，所述二極管D₂位于所述放電開關管Q₂與所述電源鎖之間。

3.根據權利要求1所述的太陽能電動自行車混合能源控制系統，其特征在于：還包括光照度傳感器、溫度傳感器和轉速傳感器，所述光照度傳感器、溫度傳感器和轉速傳感器分別與所述微控制器相連。

4.根據權利要求1所述的太陽能電動自行車混合能源控制系統，其特征在于：還包括調速轉把、左閘把和右閘把，所述調速轉把、左閘把和右閘把分別與所述微控制器相連。

5.根據權利要求1所述的太陽能電動自行車混合能源控制系統，其特征在于：還包括顯示模塊，所述顯示模塊與所述微控制器相連。

6.一種應用如權利要求1所述的太陽能電動自行車混合能源控制系統的太陽能電動自行車混合能源控制方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)、微控制器上電后首先對太陽能電動自行車混合能源控制系統進行初始化，然后微控制器采集太陽能電池組件的輸出電壓U_s、太陽能電池組件的輸出電流I_s、DC-DC變換器的輸出電壓U_d、DC-DC變換器的輸出電流I_d、蓄電池的電壓U_b、光照度G、溫度T、負載電流I_r、太陽能電動自行車的設定速度v₀、太陽能電動自行車的運行速度v等信號，微控制器通過顯示模塊將光照度G、溫度T、蓄電池的剩余電量SOC、太陽能電動自行車的運行速度v顯示出來，所述蓄電池為鋰電池組，蓄電池的額定電壓U_B＝36V，蓄電池的過放電電壓U_min＝U_B×0.85＝30.6V，蓄電池的過充電電壓U_max＝U_B×1.167＝42V，所述蓄電池的剩余電量SOC通過以下關系式得到：

SOC＝-0.0013×U_b³+0.1295×U_b²-4.2954×U_b+46.2183；

(2)、當蓄電池電壓U_b達到或大于蓄電池過充電壓U_max時，充電開關管Q₁斷開，放電開關管Q₂閉合，微控制器檢測電動自行車電機啟動信號U_m，當U_m＞0時，電動自行車電機啟動，微控制器通過改變脈寬調制信號PWM1的占空比調節DC-DC變換器的輸出電壓U_d為蓄電池電壓U_b與放電開關管Q₂導通壓降之和，太陽能電池組件和蓄電池共同向電動自行車電機供電；當蓄電池電壓U_b達到或小于蓄電池過放電壓U_min時，充電開關管Q₁閉合，放電開關管Q₂斷開，微控制器對蓄電池進行充電控制；

(3)、當蓄電池電壓U_b小于蓄電池過充電壓U_max，并且蓄電池電壓U_b大于蓄電池過放電壓U_min時，微控制器檢測電動自行車電機啟動信號U_m，當U_m＞0時，電動自行車電機啟動，充電開關管Q₁斷開，放電開關管Q₂閉合，微控制器通過改變脈寬調制信號PWM1的占空比調節DC-DC輸出電壓U_d為蓄電池電壓U_b與放電開關管Q₂導通壓降之和，太陽能電池組件和蓄電池共同向電動自行車電機供電；當U_m＜0時，電動自行車電機不啟動，充電開關管Q₁閉合，放電開關管Q₂斷開，微控制器對蓄電池進行充電控制；

(4)、電動自行車電機啟動后，微控制器檢測太陽能電動自行車的設定速度v₀是否有變化，當太陽能電動自行車的設定速度v₀有變化時，微控制器對電動自行車電機進行調速控制；當太陽能電動自行車的設定速度v₀沒有變化時，微控制器繼續檢測是否有剎車信號，當有剎車信號時，微控制器將脈寬調制信號PWM2的占空比設置為0。