利用超級(jí)電容提升電動(dòng)車的性能.docx

《利用超級(jí)電容提升電動(dòng)車的性能.docx》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、當(dāng)電動(dòng)自行車處于啟動(dòng)、加速、上坡、逆風(fēng)或載重行駛狀態(tài)時(shí)，電池要在幾秒鐘內(nèi)提供幾十安培的電流驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)行，普通鉛酸電池難以達(dá)到良好的效果，而且提供如此大的電流會(huì)對(duì)電池造成沖擊性傷害，影響電池的續(xù)行里程和使用壽命。當(dāng)電動(dòng)自行車處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的再生制動(dòng)能量回饋給直流電源，于是盡可能多的利用這些多余的能量成為能量回饋中一個(gè)突出的問題?！　　　】梢允褂贸?jí)電容來利用啟動(dòng)、加速和制動(dòng)等階段需要或產(chǎn)生的較大能量。利用超級(jí)電容存儲(chǔ)的能量作為備用電源輔助電池供電。　　　　超級(jí)電容器是一種比傳統(tǒng)電解電容存儲(chǔ)電量大幾十甚至幾百倍的新型能量存儲(chǔ)器

2、。雖然其存儲(chǔ)的電量遠(yuǎn)不及化學(xué)電池，但由于其比化學(xué)電池高得多的能量密度和功率密度，充放電時(shí)間短，而且具有循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，故適合與化學(xué)電池配合使用以提高電動(dòng)車的瞬時(shí)性能和延長(zhǎng)電池的使用壽命。在起步加速和減速制動(dòng)時(shí)，可以提高電動(dòng)車的瞬時(shí)性能；在制動(dòng)的時(shí)候，可以對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行充電，以充分回收利用電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)發(fā)電能量?！　　　≡O(shè)計(jì)一個(gè)雙向DC/DC變換器，用它連接超級(jí)電容器和主電池?？刂葡到y(tǒng)是基于HOLTEK公司的HT46R23單片機(jī)產(chǎn)生PWM方波實(shí)現(xiàn)對(duì)雙向DC/DC能量流動(dòng)的控制，成本較低。　　　　由于超級(jí)電容的額定電壓為17V，電池的額定電壓為36V

3、，故雙向DC/DC的升壓端接電池，降壓端接超級(jí)電容。當(dāng)電動(dòng)自行車處于啟動(dòng)、加速、上坡、逆風(fēng)或載重行駛狀態(tài)時(shí)，可通過速度檢測(cè)電路檢測(cè)到電機(jī)加速運(yùn)行，從而控制單片機(jī)產(chǎn)生升壓端PWM信號(hào)并通過驅(qū)動(dòng)升壓端的MOSFET開關(guān)，使超級(jí)電容存儲(chǔ)的電能通過升壓DC/DC轉(zhuǎn)換到電池端，起到輔助供電作用。同理，當(dāng)電動(dòng)自行車處于減速或制動(dòng)剎車狀態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)會(huì)產(chǎn)生較大的再生制動(dòng)能量回饋給直流電源，這時(shí)可通過速度檢測(cè)電路檢測(cè)到電機(jī)減速，從而控制單片機(jī)產(chǎn)生降壓端PWM信號(hào)波形并驅(qū)動(dòng)降壓端的MOSFET開關(guān)，使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量通過降壓DC/DC轉(zhuǎn)換到超級(jí)電容，儲(chǔ)存再生

4、制動(dòng)能量。超級(jí)電容儲(chǔ)存的能量，可在平時(shí)電池電量不足時(shí)作備用電源用。同時(shí)，可用數(shù)碼管監(jiān)測(cè)顯示超級(jí)電容端電壓，使其電壓不會(huì)超過額定電壓。速度檢測(cè)可使用電動(dòng)自行車控制器中的調(diào)速電路和剎車電路?！　　　∠旅娣钟布蛙浖刹糠纸榻B電路設(shè)計(jì)?！　∫弧⒂布糠帧　　　‰妱?dòng)自行車加速時(shí)、單片機(jī)檢測(cè)到加速信號(hào)，輸出升壓PWM方波，控制雙向DC/DC變換器工作在升壓模式，將超級(jí)電容器中儲(chǔ)存的電能釋放出來通過升壓轉(zhuǎn)向蓄電池方向，達(dá)到輔助電源供電的目的。同理，當(dāng)電機(jī)減速運(yùn)行或制動(dòng)時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)到減速信號(hào)，輸出降壓PWM方波，控制雙向DC/DC變換器工作在降壓模式，將再生

5、制動(dòng)能量通過降壓儲(chǔ)存至超級(jí)電容，達(dá)到再生制動(dòng)能量回收的目的。超級(jí)電容端電壓還可通過數(shù)碼管顯示出來?！　　　∮布娐吩砜驁D如下圖所示：　　HT46R23單片機(jī)電路如下圖所示。其中PWMO和PWM1引腳產(chǎn)生控制升壓和降壓端MOSFET開關(guān)的信號(hào)。當(dāng)檢測(cè)到電動(dòng)車加速時(shí)，PWM1產(chǎn)生波形控制MOSFET1開關(guān)，使能量向升壓端流動(dòng)，起到輔助電源供電的作用；當(dāng)檢測(cè)到減速或制動(dòng)時(shí)，PWMO產(chǎn)生波形控制MOSFETO開關(guān)，使能量向降壓端流動(dòng)，存儲(chǔ)制動(dòng)能量到超級(jí)電容中?！　∷俣群蛣x車信號(hào)檢測(cè)分別從PBO和PB4引腳輸入，升壓端和降壓端的電壓信號(hào)可通過PB1和PB

6、2引腳輸入，PB1和PB2引腳設(shè)置為A/D轉(zhuǎn)換輸入功能。同時(shí)，單片機(jī)可在PAO~PA7和PCO~PC2接人數(shù)碼管顯示超級(jí)電容端電壓，檢測(cè)其電壓是否超過額定電壓。升壓端的電壓采樣信號(hào)可用于產(chǎn)生PWM反饋信號(hào)，使升壓端恒壓輸出?！　　　‰p向DC/DC左端為降壓端，與超級(jí)電容相連，右端為升壓端，與電池相連，兩端均有電壓采集電路，如下圖所示。雙向DC/DC電路中具有大電感和大電容，以儲(chǔ)存電能，當(dāng)電路處于升壓工作狀態(tài)時(shí)可用于電壓泵升作用。另外，超級(jí)電容兩端接有穩(wěn)壓管，防止對(duì)超級(jí)電容充電電壓過高?！　OSFET驅(qū)動(dòng)電路是由三極管組成的15V電平轉(zhuǎn)換電路和推

7、挽電路組成的。由于控制雙向DC/DC降壓端的MOSFETO的源極不接地，所以其柵極驅(qū)動(dòng)電路需要一個(gè)47μ/50V的自舉電容，如上圖所示?？刂粕龎憾说腗OSFET1的驅(qū)動(dòng)電路如下圖所示。同時(shí)，在推挽電路的輸出端接入電容和穩(wěn)壓管，在MOSFET需要關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生較小的反壓，有利于其快速關(guān)斷。驅(qū)動(dòng)電路的作用是將單片機(jī)輸出的數(shù)字電壓信號(hào)放大為可驅(qū)動(dòng)MOSFET開通關(guān)斷的大電壓、大電流模擬信號(hào)?！　×硗?，作為附加功能還加入了數(shù)碼管顯示超級(jí)電容端的充電電壓值，以防止對(duì)其過電壓充電。下圖所示為數(shù)碼管顯示電路與速度信號(hào)、剎車信號(hào)檢測(cè)電路。由于HOLTEK單片機(jī)的I/

8、O口輸出電流較強(qiáng)，故數(shù)碼管各段引腳可通過小電阻直接接入單片機(jī)。其速度和剎車信號(hào)檢測(cè)可與電動(dòng)車控制器中的調(diào)速電路和剎車電路共用一套設(shè)備?！?/p>