CN113433855A

CN113433855A - 一种车用氢氧机的远程控制系统

Info

Publication number: CN113433855A
Application number: CN202110671507.XA
Authority: CN
Inventors: 何宝卿; 罗冠; 覃喜
Original assignee: Guangdong Tianbao Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Tianbao Technology Co ltd
Priority date: 2021-06-17
Filing date: 2021-06-17
Publication date: 2021-09-24

Abstract

本发明适用于车辆自动化控制技术领域，提供了一种车用氢氧机的远程控制系统，包括主体芯片设计和APP软件平台，所述主体芯片包括辅助电源、165V基准、输出电压检测电路、输出电流检测电路、姿态检测电路、主芯片、双向同步整流BUCK‑BOOST主电路、MOS管驱动电路、串口调试、指示灯等，APP软件平台包含车辆节油报表、节油加力、个人帐号。通过APP可以智能开启节油控制器，再通过GPRS发送信号芯片电路，电路再结合控制系统完成车辆自动控制氢氧机的开与关；APP可视化的显示节油报表数据，实时监控车辆油的情况，提供用户做好节油的决策。本发明具有拼接方便、方便安装使用，达到节油，绿色环保的特点及大大缩减安装时间。

Description

一种车用氢氧机的远程控制系统

技术领域

本发明适用于车辆自动化控制技术领域，提供了一种车用氢氧机的远程控制系统。

背景技术

如何让氢气燃烧提高能量转换率，多倍的提升能量输出，实现节油减排效果，实现高效的节省能源(汽油，柴油，天然气)。通过传感器如：温度传感器、侧翻传感器、液位传感器来检测出产品主体是否温度过高、车辆是否侧翻、水箱液体是否不足等报警提示。再通过主板芯片通过得到的指令来控制合适的电压电流输送给产品主体，产品主体根据得到的电流电压来产出相应的氢氧混合气体，实时位置监控与车辆时速等信息。车辆节能节油，绿色环保也是现在研究的热门。

现在的氢气燃烧装置能帮助车辆增强动能，但未能将能源消耗高与尾气排放大的汽车或有轻量化动力转换到最高值，也无法实现智能监控气体使用。

发明内容

1.采用STM32F334作为主控芯片，利用F334的HRPWM模块产生所需PWM，通过UCC27211驱动器驱动MOS管；通过信号调理电路和ADC模块采集输入电压、输出电压、输出电流等信号，并利用采集的信号进行运算控制，以达到恒压恒流输出的目的。辅助电源采用XL7005A、AMS1117-3.0分别变换产生12V、 3.3V两路电源，并为MOS驱动电路、信号调理电路、OLED驱动电路、主控芯片供电；OLED显示系统的工作状态、输出电压、输出电流等信息。

2.采用电压控制模式，即通过采样输出电压与期望输出电压比较产生误差信号，将误差输入PID算法计算出所需占空比，通过改变占空比来达到稳压输出的目的。

PID算法代码：

typedef struct_PID{

pid_float32 SetPoint；//输入：给定值

pid_float32 Feedback；//输入：反馈值

pid_float64 T；//采样时间

pid_float64 Kp；//比例常数

pid_float64 Ti；//积分时间

pid_float64 Td；//微分时间

pid_float32 a0；//系数1：a0＝Kp(1+T/Ti+Td/T)

pid_float32 a1；//系数2:a1＝Kp(1+2Td/T)

pid_float32 a2；//系数3：a2＝Kp*Td/T

pid_float32 Ek；//当前误差

pid_float32 Ek_1；//前一次误差

pid_float32 Ek_2；//第二次误差

pid_float32 Output；//输出值

pid_float32 Last_Output；//上一次输出值

pid_float32 Increment；//增量值

pid_float32 OutMax；//输出限制最大值

pid_float32 OutMin；//输出限制最小值

}PID_TypeDef；

PID的数据初始化程序：

void PID_init(PID_TypeDef*p)

{

p->a0＝p->Kp*(1+1.0*p->T/p->Ti+1.0*p->Td/p->T)；

p->a1＝p->Kp*(1+2.0*p->Td/p->T)；

p->a2＝1.0*p->Kp*p->Td/p->T；

}

增量式PID算法：

pid_float32PID_Calc(PID_TypeDef*p,pid_float32feedback, pid_float32ref)

{

p->Ek＝ref-feedback；//误差计算

p->Increment＝(p->a0*p->Ek-p->a1*p->Ek_1+p->a2*p->Ek_2)；

//PID计算

p->Output＝p->Last_Output+p->Increment；

if(p->Output>p->OutMax)p->Output＝p->OutMax；

if(p->Output<p->OutMin)p->Output＝p->OutMin；

p->Ek_2＝p->Ek_1；

p->Ek_1＝p->Ek；

p->Last_Output＝p->Output；

return p->Output；

}

3.双向同步整流BUCK-BOOST电路拓扑是由同步BUCK电路和同步BOOST 电路级联而成，在同一方向上实现了升降压功能。

BUCK变换器原理：

工作原理：当Up为高时，Q1到导通，D1反向截止；直流电Ui通过Q1为电感L1储能并为负载提供能量，这一过程中由于Ui＞Uo,Ui-Uo的电压加在电感上，在电感没有饱和前，电感电流线性增加，电感储能；当Up为低时，Q1截止，电感电流线性减少，由楞次定律可以电感L1上会产生一个“右正左负”的感应电动势，此时电感L1电容CE2释放能量通过整流二极管为负载供电，整流二极管正向导通。

BOOST变换器原理：

工作原理：当Q1导通时，整流二极管D1反向截止；输入电压Ui加在电感L1两端，电感电流线性增加，电感储能；此时由输出电容CE2想负载R1供电；当Q1截止整流二极管D1正向导通时，电感两端的电压减小，电感电流有减小的趋势，由楞次定律可知在电感L1上产生一个“右正左负”电动势，该电动势叠加在输入电压上使电压升高，经过二极管D1为电容CE2充电和为负载R1供电。该过程中电感L1释放能量，电容CE2充电，电感电流线性减小。

BUCK-BOOST主电路设计：

BUCK模式需要电感大小：，BOOST模式下需要电感大小：，由于该电路双向对称，所以输入电容和输出电容需要相同容量。安装设计指标输出最大纹波电压，由于贴片陶瓷电容的ESR较小，单个贴片陶瓷电容ESR大概10mΩ,采样多个贴片陶瓷电容并联ESR就跟小了，在本设计忽略不计，只计算电容充电引起的电容纹波。则所需电容容值：，输入输出电容要大于5.2uF；本设计中采用8课2.2uF的陶瓷电容并联总容量17.6uF。本设计中采用英飞凌型号为 BSC060N10NS3G的MOS管，耐压达100V，最大可持续通过90A电流，最小导通电阻6mΩ；而本设计中最高电压为48V远低于MOS管耐压；最大峰值电流为10A远低于MOS管最大持续电流。

4.驱动电路设计。MOS管驱动器采用TI具有独立的高侧和低侧驱动的半桥驱动芯片UCC27211，该芯片内部集成自举二极管，外部需要连接自举电容，采用自举升压的方式驱动高侧MOS管；自举电容选取0.47uF,芯片驱动电流峰值高达4A，最大引导电压直流120V；在PWM信号输入引脚加10K的下拉电阻，防止PWM信号输入开路或高阻时MOS误动作；MOS管驱动电阻采用2Ω，芯片内部不带有死区功能，为防止上下桥臂通时导通，需要在软件上实现死区功能。

5.辅助电源设计。通过二极管隔离从BUCK-BOOST电路的输入端和输出端取电，经过XL7005A变换产生直流12V，在通过AMS1117-3.3变换产生3.3V、 A3.3V两路电源；直流12V为驱动芯片供电以驱动MOS工作；直流3.3V、A3.3V 为STM32F334和运放供电。

6.输出电流检测。输出电流检测电路通过运放TLV2374采样差分放大电路实现；采样电阻放在低端，若采样电阻放在高端，会有较大的共模电压使采样电流不准确，采样电阻为10mΩ，由于采样电阻较小，采样电阻上的压降较小，不利于直接采样，需要放大后再采样；由于本设计中电流双向流动有正有负，MCU不能采样负电压，所以需要一个基准电压将放大后的负电压抬升至正电压供MCU采样；基准电压用3.3V通过1:1电阻分压产生1.65V，经TLV2374 组成的电压跟随器输出1.65V供电路使用。

附图说明

图1：主芯片电路；

图2：双向同步整流BUCK-BOOST主电路；

图3：姿态检测电路；

图4 ：1.56V基准、输入及输出检测电路；

图5：MOS管驱动电路；

图6：辅助电源电路；

图7：传感器电路设计；

图8： APP软件平台设计。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种车用氢氧机的远程控制系统，包括主体芯片设计(1)和APP软件平台(2)。

主体芯片设计(1)包括主体芯片包括辅助电源(11)、165V基准(12)、输出电压检测电路(13)、输入电流检测电路(14)、姿态检测电路(15)、主芯片(16)、双向同步整流BUCK-BOOST主电路(17)、MOS管驱动电路(18)、串口调试(19-1)、指示灯(19-2)、WIFI模块(19-3)；

APP软件平台(2)包含车辆节油报表(21)、节油加力(22)、个人帐号(23)。

在本实施方式中，主体芯片(1)通过车辆的电路接口接入，借助辅助电源 (11)启动系统装置，再经过165V基准(12)和姿态检测电路(15)完成智能电压的检测，再通过输出电压检测电路(13)和输入电流检测电路(14)完成氢氧机设备与车辆电路及油检测装置的控制，最后通过传感器(串口调试(19-1)、指示灯(19-2)、WIFI模块(19-3))查看设备的正常运转，再经过双向同步整流BUCK-BOOST主电路(17)实现氢氧机设备和车辆设备的实时控制。达到准确高效的控制氢氧机设备出气的量和安全值。

用户可以安装APP在移动终端，通过WIFI完成与车用氢氧机设备的智能控制和精确高效的监控，为用户提供决策，也为大数据提供参考依据，同时让用户能实时了解耗油的情况。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：包括主体芯片设计(1)和APP软件平台(2)；

所述主体芯片设计(1)包括主体芯片包括辅助电源(11)、165V基准(12)、输出电压检测电路(13)、输入电流检测电路(14)、姿态检测电路(15)、主芯片(16)、双向同步整流BUCK-BOOST主电路(17)、MOS管驱动电路(18)、串口调试(19-1)、指示灯(19-2)、WIFI模块(19-3)；

所述APP软件平台(2)包含车辆节油报表(21)、节油加力(22)、个人帐号(23)。

2.如权利要求1所述的一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：所述辅助电源(11)提供串口调试(19-1)、指示灯(19-2)、WIFI模块(19-3)以及主芯片(16)的基本供电。

3.如权利要求2所述的一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：节油加力(22)中控制开关，发送指令，通过WIFI模板传送到电路板中的主体芯片，再通过MOS管驱动电路(18)控制氢氧机的开关，实现智能控制。

4.如权利要求1所述的一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：所述姿态检测电路(15)保护车辆控制电路的安全保障，再结合165V基准(12)实现电压的智能调整，实现不同车辆内部电路电压的自动调整。

5.如权利要求1所述的一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：所述双向同步整流BUCK-BOOST主电路(17)实现电流双向同步，减少响应时间，完成主控制芯片与车辆电路控制的智能同步。

6.如权利要求2所述的一种车用氢氧机的远程控制系统，其特征在于：所述车辆节油报表(21)，用户通过报表可以了解日、周、月的耗油比，供用户使用氢氧机进行节油的时间段、路段等情况。个人帐号(23)完成个人积分的积累，其他业务的操作，同时提供大数据分析做准备。