[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

技術領域

本發明涉及一種太陽能電動自行車混合能源控制系統及其控制方法，屬于電動自行車技術領域。

背景技術

隨著人們生活水平的不斷提高，對能源的需求大幅度增加。化石能源作為不可再生能源正日益枯竭，而且它所造成的環境污染日益嚴重。太陽能是首屈一指的可再生清潔能源，它是儲量最為豐富、使用最為安全、開發最為清潔的能源，幾乎地球上每個角落都有太陽能的存在。太陽能光伏供電作為綠色新能源供電方式，得到了越來越多的應用。

太陽能光伏電池的輸出功率隨其表面的溫度和光照強度的變化而變化，具有明顯的非線性。環境的變化(如樹蔭、多云天氣、道路傾角等)導致太陽能光伏電池單獨供電時無法保證負載持續穩定的工作。為了保證負載能夠正常穩定地工作，一般光伏系統要加入輔助電源以在太陽能光伏電池無法滿足負載供電需要時作為備用。

近年來，電動自行車以其輕便、快捷、經濟、環保等特點，贏得了眾多消費者，成為國內外流行的交通工具。現有的電動自行車主要依靠市電(如220V交流電)向其蓄電池充電后行駛，這就要求有市電電源插座才能充電，且充電時間長、頻次高，續駛里程短。

太陽能電動自行車將太陽能光伏發電技術與電動自行車相結合，可以在陽光下隨時為蓄電池充電，克服了現有電動自行車充電時間長、頻次高，續行里程短等不足。

目前公布的太陽能電動自行車大多是將小功率太陽能電池組件與蓄電池通過導線直接相連，太陽能電池組件將太陽能轉化為電能儲存在蓄電池中，由蓄電池向系統供電。只要電動自行車在陽光下就可以給蓄電池充電，在一定程度上延長了電動自行車的續駛里程。光線較弱時太陽能電池組件電壓降低，當蓄電池電壓高于太陽能電池組件電壓時蓄電池會對太陽能電池組件產生回流，對太陽能電池組件造成損害。由于太陽能電池組件的輸出特性隨外界環境變化，太陽能電池組件對蓄電池的充電過程也會隨外界條件變化，不能有效的給蓄電池充電，也會影響蓄電池的使用壽命。專利“太陽能電動自行車”(發明號201120339421.9，發明人：林曦等)在太陽能充電包與蓄電池之間加入了太陽能控制器，可對蓄電池的充電過程進行控制。太陽能控制器同時與電機控制器相連，可以將太陽能充電包轉換的電能直接供車體行駛使用，另一部分多余的太陽能則轉換為電能儲存在鋰電池中，以備電動自行車在光照不足時使用。這樣就大大延長了電動自行車的續駛里程，同時避免了光照弱時蓄電池對太陽能充電包的損壞。專利“光伏電源控制器及光伏發電系統和獨立光伏式農業大棚”(發明號201120427922.2，發明人：陳學力等)公開了一種光伏電源控制電路，它有最大功率點跟蹤功能，蓄電池過充電和過放電保護功能，可令太陽光線明亮時使用太陽能直流輸出端的負載用電量僅來自太陽能電能的DC-DC變換輸出，同時在夜間或光線昏暗時蓄電池又可為太陽能直流輸出端供電；這樣提高了系統電能利用效率，也可減少系統蓄電池的配置容量和設備投入。蓄電池和太陽能電池組件是分時供電的，在太陽能電池組件供電時蓄電池不參與供電，隨著環境的變化，太陽能電池組件的輸出功率會有變化；該系統不適合用在交通工具上，因為交通工具時刻在運動，周圍環境變化較快如遇到陰影、道路傾角等，會導致兩電源交替導通，系統的開關反應會有遲誤，導致系統運行不穩定。

發明內容

本發明的目的在于：提供一種能提高電能利用效率，增加電動自行車續駛里程，延長蓄電池使用壽命，并有效帶動電動自行車在不同路況和天氣條件下平穩運行的太陽能電動自行車混合能源控制系統及其控制方法。

本發明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、充電開關管Q₁、蓄電池、放電開關管Q₂、二極管D₁、二極管D₂、電源鎖、電機控制器、電動自行車電機、第一電壓/電流采樣模塊、微控制器、開關管控制電路、第二電壓/電流采樣模塊、調速轉把、右閘把、溫度傳感器、轉速傳感器、光照度傳感器、左閘把、顯示模塊。

所述太陽能電池組件與DC-DC變換器相連，DC-DC變換器通過充電開關管Q₁與蓄電池相連，同時DC-DC變換器通過二極管D₁與電源鎖相連，蓄電池通過放電開關管Q₂、二極管D₂與電源鎖相連，電源鎖通過電機控制器與電動自行車電機相連。