CN105501379A - 一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，特别涉及电源应用及电动自行车运动控制领域，解决的技术问题是实现电动自行车的快速蓄能和稳定实用的运动控制。本发明由太阳能板、电能变换单元、超级电容器组、运动本体控制单元、无刷电机、热传感器、转子位置传感器、综合控制单元、后刹车触发器、控制手柄、电量车速LED屏和前刹车触发器等12个组成部分。该装置在有光照条件下，可通过太阳能给超级电容蓄能；当太阳能板无法利用时，使用市电为超级电容蓄能；在无市电的情况下，可利用太阳能为超级电容蓄能。本装置太阳能电池板和电能变换模块都可以拆卸下来。个人可根据实际情况灵活组合使用。

Description

一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置

技术领域

本发明涉及一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，特别涉及电源应用及电动自行车运动领域。

背景技术

汽车使用量剧增造成公共交通日益拥堵，电动自行车以其轻便快捷、节能环保、价格适中等优点，逐渐受到越来越多不同年龄结构的居民的亲睐。2013年“中国电动自行车产业创新高峰论坛”数据显示，截止2013年中国电动自行车保有量突破2亿辆。预计今后很长一段时间，电动自行车将成为居民出行不可或缺的代步工具。然而，传统的电动自行车的电源使用铅酸蓄电池，它的缺点是电池寿命短、体积重量大、制造使用环保代价高。目前开始兴起的电动自行车一般采用的是锂电池，但其充电时间、可重复充电的次数依然受到限制。超级电容器与铅酸蓄电池及锂电池相比，具有超短充电时间、超宽工作温度、超高比功率、无限使用寿命、节能环保等优点，随着超级电容器比能量的不断提高，基于超级电容的快速蓄能电动自行车应用前景广阔。随着太阳能电池技术的突破及应用的普及，又为电动自行车行业提供更为灵活的蓄能方式。

发明内容

本发明的目的是为了克服铅酸蓄电池及锂电池充电时间过长的不足，同时考虑到无市电的情况和夜晚雨季的无光照条件，在实现电动自行车快速充电的前提下，提出一种可拆卸太阳能市电互补蓄能的超级电容电动自行车电源及运动控制装置。该装置利用超级电容作为无刷电机供电电源，充电时间可缩短10倍以上。由于超级电容的极高的比功率，在本控制单元及控制方案的作用下，爬坡行驶更顺畅。在有光照条件下，可通过太阳能给超级电容蓄能；当太阳能板无法利用时，使用市电为超级电容蓄能；在无市电的情况下，如野外、山区、停电时间、行驶途中，可利用太阳能为超级电容蓄能。本装置太阳能电池板和电能变换模块都可以拆卸下来。个人可根据实际情况灵活组合使用。

本发明包括12个组成部分：太阳能板、电能变换单元、超级电容器组、运动本体控制单元、无刷电机、热传感器、转子位置传感器、综合控制单元、后刹车触发器、控制手柄、电量车速LED屏和前刹车触发器。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在有光照有市电条件下，以及野外、山区、停电时间、行驶途中等无市电的情况下，太阳能板通过电能变换单元给超级电容器组充电；当太阳能板无法利用时，使用市电经电能变换单元给超级电容模块蓄能。超级电容器组输出电压，经运动本体控制模块，为无刷电机供电。当控制手柄在启动位置时，综合控制单元发出控制命令，使运动本体控制单元投入运行，无刷电机启动。在行驶过程中，通过旋转控制手柄，使速度控制在骑行者适宜的位置上。速度调节上无极的，顺时针旋转递增，逆时针旋转递减。综合控制单元采集手柄位置对应的速度值，根据这个速度值产生一个差值信号，运动本体控制单元中的MOSFET管的处于不同的通断状态，与转子位置传感器配合产生不同的速度增量，可正可负，在无刷电机工作下，骑行者便可在此速度上稳定行驶。行驶过程中，热传感器实时检测无刷电机绕组温度，当出现过热情况，综合控制单元停止产生PWM驱动控制信号，运动本体控制单元中的PWM逆变单元不工作，无刷电机开始自动减速，直至停止。行驶过程中，无刷电机将转速信号、超级电容器组将电量信息实时传送给电量车速LED上显示出来，方便骑行者观察。但超级电容器组电量对于预期行驶里程来说充足时，可以将本装置太阳能板和电能变换模块拆卸下来，以减轻负重。

本发明的有益效果：

一是该装置摒弃了传统的铅酸蓄电池及近些年兴起的锂离子电池，直接采用采用超级电容器组作为供电电源，实现了电动自行车超快蓄能这一个重要突破。

二是该装置控制结构简单，考虑骑行者的传统骑行习惯，在其控制单元及控制方案的作用下，启动、刹车、增减速更加方便；行驶速度、电量显示直观。

三是该装置提供了市电和太阳能互补的充电方式，用户可根据实际情况灵活选择。

四是该装置在超级电容器组电量够用的情况下，可以将太阳能板和电能变换单元拆卸下来，减轻负重。

五是超级电容器组具有超长使用寿命、宽温度条件、超高比功率、节能环保等优点，随着超级电容器比能量的不断提高，基于超级电容的快速蓄能电动自行车应用前景广阔。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1为本发明的结构组成示意图，1太阳能电池板、2电能变换单元、3超级电容器组、4运动本体控制单元、5、无刷电机、6热传感器、7转子位置传感器、8综合控制单元、9后刹车触发器、10控制手柄、11电量车速LED屏、12前刹车触发器。

具体实施方式

在图1中，太阳能板(1)的输出端与电能变换单元(2)的输入端相连，电能变换单元(2)的输出端与超级电容器组(3)的输入端相连，超级电容器组(3)的输出端与运动本体控制单元(4)的输入端相连，运动本体控制单元(4)的输出端与无刷电机(5)的输入端相连，热传感器(6)的输入端与无刷电机(5)的定子绕组端相连，无刷电机(5)的转速输出端与综合控制单元(8)的5号引脚相连，热传感器(6)的输出端与综合控制单元(8)的6号引脚相连，转子位置传感器(7)的输入端与无刷电机(5)的转子相连，转子位置传感器(7)的输出端与综合控制单元(8)的7号引脚相连，综合控制单元(8)的8号引脚与运动本体控制单元(4)的控制端C相连，综合控制单元(8)的9号引脚与超级电容器组(3)的控制端C相连，综合控制单元(8)的10号引脚与电能变换单元(2)的控制端C相连，后刹车触发器(9)与综合控制单元(8)的4号引脚相连，控制手柄(10)与综合控制单元(8)的3号引脚相连，综合控制单元(8)的2号引脚与电量车速LED屏(11)相连，前刹车触发器(12)与综合控制单元(8)的1号引脚相连。

Claims (4)

1.一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，其特征在于，太阳能板(1)的输出端与电能变换单元(2)的输入端相连，电能变换单元(2)的输出端与超级电容器组(3)的输入端相连，超级电容器组(3)的输出端与运动本体控制单元(4)的输入端相连，运动本体控制单元(4)的输出端与无刷电机(5)的输入端相连，热传感器(6)的输入端与无刷电机(5)的定子绕组端相连，无刷电机(5)的转速输出端与综合控制单元(8)的5号引脚相连，热传感器(6)的输出端与综合控制单元(8)的6号引脚相连，转子位置传感器(7)的输入端与无刷电机(5)的转子相连，转子位置传感器(7)的输出端与综合控制单元(8)的7号引脚相连，综合控制单元(8)的8号引脚与运动本体控制单元(4)的控制端C相连，综合控制单元(8)的9号引脚与超级电容器组(3)的控制端C相连，综合控制单元(8)的10号引脚与电能变换单元(2)的控制端C相连，后刹车触发器(9)与综合控制单元(8)的4号引脚相连，控制手柄(10)与综合控制单元(8)的3号引脚相连，综合控制单元(8)的2号引脚与电量车速LED屏(11)相连，前刹车触发器(12)与综合控制单元(8)的1号引脚相连。

2.按照权利要求1所述的一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，其特征在于，启动和调速均采用右侧车把手柄进行控制，采用骑行者习惯模式借助手柄旋转，综合控制单元(8)、运动本体控制单元(4)、以及无刷电机(5)的配合工作，通过实现无级调速。

3.按照权利要求1所述的一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，其特征在于，该装置提供了市电和太阳能互补的充电方式，用户可根据实际情况灵活选择。

4.按照权利要求1所述的一种可拆卸互补充电的超级电容代步车电控装置，其特征在于，该装置在超级电容模块电量够用的情况下，可以将太阳能电池板和电能变换模块拆卸下来，减轻负重。