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《利用超級電容提升電動車的性能.docx》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、當電動自行車處于啟動、加速、上坡、逆風(fēng)或載重行駛狀態(tài)時，電池要在幾秒鐘內(nèi)提供幾十安培的電流驅(qū)動電動機加速運行，普通鉛酸電池難以達到良好的效果，而且提供如此大的電流會對電池造成沖擊性傷害，影響電池的續(xù)行里程和使用壽命。當電動自行車處于制動狀態(tài)時，電動機會產(chǎn)生較大的再生制動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突出的問題?！ 】梢允褂贸夒娙輥砝脝印⒓铀俸椭苿拥入A段需要或產(chǎn)生的較大能量。利用超級電容存儲的能量作為備用電源輔助電池供電?！ 〕夒娙萜魇且环N比傳統(tǒng)電解電容存儲電量大幾十甚至幾百倍的新型能量存儲器
2、。雖然其存儲的電量遠不及化學(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，充放電時間短，而且具有循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點，故適合與化學(xué)電池配合使用以提高電動車的瞬時性能和延長電池的使用壽命。在起步加速和減速制動時，可以提高電動車的瞬時性能；在制動的時候，可以對超級電容進行充電，以充分回收利用電動機的制動發(fā)電能量?！ ≡O(shè)計一個雙向DC/DC變換器，用它連接超級電容器和主電池?？刂葡到y(tǒng)是基于HOLTEK公司的HT46R23單片機產(chǎn)生PWM方波實現(xiàn)對雙向DC/DC能量流動的控制，成本較低。 由于超級電容的額定電壓為17V，電池的額定電壓為36V
3、，故雙向DC/DC的升壓端接電池，降壓端接超級電容。當電動自行車處于啟動、加速、上坡、逆風(fēng)或載重行駛狀態(tài)時，可通過速度檢測電路檢測到電機加速運行，從而控制單片機產(chǎn)生升壓端PWM信號并通過驅(qū)動升壓端的MOSFET開關(guān)，使超級電容存儲的電能通過升壓DC/DC轉(zhuǎn)換到電池端，起到輔助供電作用。同理，當電動自行車處于減速或制動剎車狀態(tài)時，電動機會產(chǎn)生較大的再生制動能量回饋給直流電源，這時可通過速度檢測電路檢測到電機減速，從而控制單片機產(chǎn)生降壓端PWM信號波形并驅(qū)動降壓端的MOSFET開關(guān)，使電動機產(chǎn)生的再生制動能量通過降壓DC/DC轉(zhuǎn)換到超級電容，儲存再生
4、制動能量。超級電容儲存的能量，可在平時電池電量不足時作備用電源用。同時，可用數(shù)碼管監(jiān)測顯示超級電容端電壓，使其電壓不會超過額定電壓。速度檢測可使用電動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?！ ∫弧⒂布糠帧 ‰妱幼孕熊嚰铀贂r、單片機檢測到加速信號，輸出升壓PWM方波，控制雙向DC/DC變換器工作在升壓模式，將超級電容器中儲存的電能釋放出來通過升壓轉(zhuǎn)向蓄電池方向，達到輔助電源供電的目的。同理，當電機減速運行或制動時，單片機檢測到減速信號，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、制動能量通過降壓儲存至超級電容，達到再生制動能量回收的目的。超級電容端電壓還可通過數(shù)碼管顯示出來。 硬件電路原理框圖如下圖所示： HT46R23單片機電路如下圖所示。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。當檢測到電動車加速時，PWM1產(chǎn)生波形控制MOSFET1開關(guān)，使能量向升壓端流動，起到輔助電源供電的作用；當檢測到減速或制動時，PWMO產(chǎn)生波形控制MOSFETO開關(guān)，使能量向降壓端流動，存儲制動能量到超級電容中?！ ∷俣群蛣x車信號檢測分別從PBO和PB4引腳輸入，升壓端和降壓端的電壓信號可通過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，單片機可在PAO~PA7和PCO~PC2接人數(shù)碼管顯示超級電容端電壓，檢測其電壓是否超過額定電壓。升壓端的電壓采樣信號可用于產(chǎn)生PWM反饋信號，使升壓端恒壓輸出。 雙向DC/DC左端為降壓端，與超級電容相連，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，以儲存電能，當電路處于升壓工作狀態(tài)時可用于電壓泵升作用。另外，超級電容兩端接有穩(wěn)壓管，防止對超級電容充電電壓過高。 MOSFET驅(qū)動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)動電路需要一個47μ/50V的自舉電容，如上圖所示?？刂粕龎憾说腗OSFET1的驅(qū)動電路如下圖所示。同時，在推挽電路的輸出端接入電容和穩(wěn)壓管，在MOSFET需要關(guān)斷時產(chǎn)生較小的反壓，有利于其快速關(guān)斷。驅(qū)動電路的作用是將單片機輸出的數(shù)字電壓信號放大為可驅(qū)動MOSFET開通關(guān)斷的大電壓、大電流模擬信號。 另外，作為附加功能還加入了數(shù)碼管顯示超級電容端的充電電壓值，以防止對其過電壓充電。下圖所示為數(shù)碼管顯示電路與速度信號、剎車信號檢測電路。由于HOLTEK單片機的I/
8、O口輸出電流較強，故數(shù)碼管各段引腳可通過小電阻直接接入單片機。其速度和剎車信號檢測可與電動車控制器中的調(diào)速電路和剎車電路共用一套設(shè)備?！?/p>
