CN102211643A - 电动车油电混合动力控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种电动车油电混合动力控制系统,包括蓄电池供电系统和发电机供电系统，蓄电池供电系统包括电动微处理器，该电动微处理器接收电动机电流控制信号，并通过第一驱动电路控制蓄电池通过电机控制电路对电动机供电，发电机供电系统包括发电微处理器、恒压限流电路和发电机系统，发电微处理器接收模式选择信号，并输出控制信号到第二驱动电路，该第二驱动电路通过发电机控制电路控制启动发电机供电，发电机发出的交流电经恒压限流电路为电动机供电或/和蓄电池充电。本发明，恒压限流电路控制发电机工作的最大功率，从而不会因为负载过大导致发电机拖死的现象。避免蓄电池的透支使用，延长蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及混合动力控制领域，尤其是一种用于电动自行车的电动车油电混合动力控制系统。
背景技术
电动自行车轻便，能耗低、污染小且使用方便，得到了极大的推广和使用。目前的电动自行车，是由车载的蓄电池给电动机供电，实现了交通工具的零排放，但是电动车安装的蓄电池电能储存容量有限，充电一次电动自行车的行驶里程有限。用户在使用电动车时，如果在路途中蓄电池的电能耗尽，此时会对用户带来很大的麻烦。
为解决此问题，出现了混合动力的电动自行车，正常行驶时蓄电池为安装在自行车上的电动机提供电能，电动机带动自行车运行。当蓄电池的电能耗尽或蓄电池电压过低时，启动发电机提供能量使自行车正常行驶；当电动自行车大负载运行，可同时使用蓄电池或/和发电机供电提供大功率。
混合动力的电动自行车由发电机提供能量时，发电机发出的交流电虽然经过整流和滤波，但是电压不稳定。发电机都有最大功率，当载重量较大或者爬较陡的坡时，发电机提供大电流，当发电机的电流最大（即发电机输出最大功率）仍不能满足所需功率时，发电机可能会因为过载而拖死发电机，此时即使蓄电池和发电机同时为电动机提供电能，发电机工作提供的最大功率和蓄电池提供的最大功率之和不能满足车辆所需功率时候，也可能会因为过载而拖死发电机。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有的混合动力的电动自行车过载时会造成发电机拖死的问题，提供一种发电机输出电压恒定，且限制发电机最大输出功率，防止过载时拖死发电机的电动车油电混合动力控制系统。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种电动车油电混合动力控制系统,包括蓄电池供电系统，该蓄电池供电系统包括电动微处理器，该电动微处理器接收电动机电流控制信号，并输出控制信号到第一驱动电路，该第一驱动电路控制蓄电池通过电机控制电路对电动机供电，其特征在于：还包括发电机供电系统，该发电机供电系统包括发电微处理器、恒压限流电路和发电机系统，所述发电微处理器接收模式选择信号，并输出控制信号到第二驱动电路，该第二驱动电路通过发电机控制电路控制启动发电机供电，发电机发出的交流电经所述恒压限流电路为电动机供电或/和蓄电池充电。
所述恒压限流电路设置有第一三极管,该第一三极管的基极接所述发电机的输出端，该第一三极管的集电极串联第一电阻后接正电压，发射极接地，所述第一三极管的集电极还与第二三极管和第三二极管的基极连接，其中第二三极管为NPN型三极管，第三二极管为PNP型三极管，所述第二三极管的集电极接正电压，发射极与所述第三二极管的发射极连接，该第三二极管的集电极接地，所述第二三极管和第三二极管的发射极都依次串联第三电阻和第四电阻后接地，第三电阻和第四电阻之间的节点分别与第一场效晶体管和第二场效晶体管的栅极连接，所述第一场效晶体管的漏极与电感器一端连接，源极接地，所述第二场效晶体管的漏极与电感器一端连接，源极接地，所述电感器的另一端输出恒流稳压电。
所述电动微处理器还接收蓄电池电压数据信号、电机控制电路输出电流数据信号和电动机转速信号，并通过所述第一驱动电路输出控制信号。
所述发电微处理器接收模式选择信号、蓄电池电压信号和发电机输出的电压/电流信号，并通过所述第二驱动电路输出控制信号，该发电微处理还输出用于控制发电机熄火的熄火信号。
发电机安装在电动自行车的后置物架上，且能够方便拆卸。
本发明的积极效果是：
1. 当蓄电池电压低于设定的欠压值时，系统对蓄电池进行欠压保护，自动控制启动发电机，避免了蓄电池的透支使用，延长蓄电池的使用寿命。
2. 恒压限流电路对发电机输出的电流进行稳压和限流，即对发电机的最大输出功率进行限定，这样无论负载多大，发电机最大只提供最大输出功率，这样发电机就不会因为过载而被拖死。
3. 发电机输出的稳压恒大于蓄电池的最大电压，保证所需电流优先由发电机提供，剩余不足有蓄电池提供。
附图说明
图1本发明的原理方框图；
图2恒压限流电路的电路原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的电动车油电混合动力控制系统,包括蓄电池供电系统和发电机供电系统，该蓄电池供电系统包括电动微处理器，电动微处理器为主要应用于电动车控制的电动微处理器，其型号为PSOC-24423。电动微处理器接收转把信号（电动机电流控制信号）、刹车信号、电池电压信号、电动机电流信号和电动机转速信号等，并输出控制信号到第一驱动电路，该第一驱动电路控制电机控制电路，对电动机供电电流大小进行控制。其中电机控制电路由MOS管及其外围器件构成。
发电机供电系统包括发电微处理器、恒压限流电路和发电机系统，发电微处理器为主要应用于电动车控制的电动微处理器，其型号为PSOC-24423。发电微处理器接收电池电压信号、模式选择信号、发电机电压和发电机启动电流信号等，并输出控制信号到第二驱动电路，该第二驱动电路通过发电机控制电路，使用蓄电池的电能启动发电机，发电机控制电路由MOS管及其外围器件构成。发电机发出的交流电经恒压限流电路后为电动机供电或/和蓄电池产充电。
混合动力的自行车有纯电动、经济和强力三种工作模式。其中，
纯电动模式是只有蓄电池给控制器供电。当电动微处理器测得蓄电池电压低于系统设定的欠压值后。电动微处理器通过第一驱动电路切断电机控制电路，停止给电动机供电，实现蓄电池欠压保护。
经济模式是当蓄电池电压大于欠压值时，系统自动控制由蓄电池为电动机供电，当蓄电池电压低于或等于欠压值时，发电微处理器通过控制发电机控制电路，使用蓄电池的电能启动小型内燃机，由小型内燃机带动发电机发电，发电机发出的交流电经过恒压限流电路进行恒压限流后优先给电动机供电的同时也给蓄电池充电。在此工作模式下，如通过向发电微处理器输出模式选择信号切换到纯电动模式，发电微处理器发出熄火信号关闭发电机。
强力模式是发电机和蓄电池同时给控制器供电。
不管控制器处于哪种模式，都可以避免蓄电池的透支使用。这样可大大提高蓄电池的寿命。
图2为恒压限流电路，其设置有第一三极管T1,该第一三极管T1的基极接发电机的输出端，该第一三极管T1的集电极串联第一电阻R1后接正电压，发射极接地，第一三极管T1的集电极还串联第二电阻R2后与第二三极管T2和第三二极管T3的基极连接，其中第二三极管T2为NPN型三极管，第三二极管T3为PNP型三极管，第二三极管T2的集电极接正电压，发射极与第三二极管T3的发射极连接，该第三二极管T3的集电极接地，第二三极管T2和第三二极管T3的发射极都依次串联第三电阻R3和第四电阻R4后接地，第三电阻R3和第四电阻R4之间的节点分别与第一场效晶体管Q1和第二场效晶体管Q2的栅极连接，第一场效晶体管Q1的漏极与电感器L一端连接，源极接地，第二场效晶体管Q2的漏极与电感器L一端连接，源极接地，电感器L的另一端输出恒流稳压电。
第一三极管T1的基极接收发电机发出的交流电，在大于发射结的门槛电压时，第一三极管T1触发导通，第二三极管T2和第三二极管T3的基极接收到稳定的触发电压而触发导通，第三二极管T3发射极与集电极间的电压Vce通过第三电阻R3和第四电阻R4分压，第四电阻R4两端电压为加在第一场效晶体管Q1和第二场效晶体管Q2栅极的触发电压，第一场效晶体管Q1和第二场效晶体管Q2触发，漏极输出恒压限流后的直流电，电感器L通直流阻交流，滤去直流电中的交流成分。发电机输出电压在不进行控制的情况下会随着负荷增加而下降，对发电机发出的交流电进行稳压，使其始终大于蓄电池电压，保证电动机所需电流优先由发电机提供，剩余不足可以由蓄电池提供。另外发电机的电压在空载时较高，稳压（即恒压）起到保护功率管的作用。限流功能是当电动车负荷所需功率大于发电机所提供的功率时，如发电机输出电流不进行限制，发电机就会因为过载被拉死机。如果有了限流控制，不管负荷有多大，发电机只提供额定的电流，实现最大输出功率的限制，这样发电机就不会因过载而拖死机。
本发明中，发电机是与小型的内燃机一体安装的，其安装在电动自行车的后置物架上，且能够方便拆卸。如果不出远门日常使用该电动自行车，拆卸下发电装置，电动自行车更轻便，减小能耗，节约能源。如果要进行较远程行驶时，安装上发电装置，当蓄电池电能用光，优先使用发电机为电动机提供电能，同时为车载的蓄电池充电，实现续航。
本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (4)
1.一种电动车油电混合动力控制系统,包括蓄电池供电系统，该蓄电池供电系统包括电动微处理器，该电动微处理器接收电动机电流控制信号，并输出控制信号到第一驱动电路，该第一驱动电路控制蓄电池通过电机控制电路对电动机供电，其特征在于：还包括发电机供电系统，该发电机供电系统包括发电微处理器、恒压限流电路和发电机系统，所述发电微处理器接收模式选择信号，并输出控制信号到第二驱动电路，该第二驱动电路通过发电机控制电路控制启动发电机供电，发电机发出的交流电经所述恒压限流电路为电动机供电或/和蓄电池充电。
2.根据权利要求1所述的电动车油电混合动力控制系统，其特征在于，所述恒压限流电路设置有第一三极管（T1）,该第一三极管（T1）的基极接所述发电机的输出端，该第一三极管（T1）的集电极串联第一电阻（R1）后接正电压，发射极接地，所述第一三极管（T1）的集电极还与第二三极管（T2）和第三二极管（T3）的基极连接，其中第二三极管（T2）为NPN型三极管，第三二极管（T3）为PNP型三极管，所述第二三极管（T2）的集电极接正电压，发射极与所述第三二极管（T3）的发射极连接，该第三二极管（T3）的集电极接地，所述第二三极管（T2）和第三二极管（T3）的发射极都依次串联第三电阻（R3）和第四电阻（R4）后接地，第三电阻（R3）和第四电阻（R4）之间的节点分别与第一场效晶体管（Q1）和第二场效晶体管(Q2)的栅极连接，所述第一场效晶体管（Q1）的漏极与电感器（L）一端连接，源极接地，所述第二场效晶体管(Q2)的漏极与电感器（L）一端连接，源极接地，所述电感器（L）的另一端输出恒流稳压电。
3.根据权利要求1所述的电动车油电混合动力控制系统，其特征在于，所述电动微处理器还接收蓄电池电压数据信号、电机控制电路输出电流数据信号和电动机转速信号，并通过所述第一驱动电路输出控制信号。
4.根据权利要求1所述的电动车油电混合动力控制系统，其特征在于，所述发电微处理器接收模式选择信号、蓄电池电压信号和发电机输出的电压/电流信号，并通过所述第二驱动电路输出控制信号，该发电微处理还输出用于控制发电机熄火的熄火信号。
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