CN201563059U - 小功率混合动力系统的控制装置 - Google Patents
小功率混合动力系统的控制装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN201563059U CN201563059U CN2009200137329U CN200920013732U CN201563059U CN 201563059 U CN201563059 U CN 201563059U CN 2009200137329 U CN2009200137329 U CN 2009200137329U CN 200920013732 U CN200920013732 U CN 200920013732U CN 201563059 U CN201563059 U CN 201563059U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- pin
- resistance
- power
- output
- source device
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Dc-Dc Converters (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型所述的小功率混合动力系统的控制装置，是由微处理器ATMEGA8、小功率主电源装置、DC-DC转换装置、数字电位器X9C102、二次辅助电源装置、I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170所组成。小功率主电源装置，经过DC-DC的升压或稳压后给负载供电，根据负载需要，微处理器通过控制数字电位器达到调节DC-DC输出电压的目的，从而可以有效控制二次辅助电源装置的充、放电状态，当负载小的时候，调高DC-DC输出电压，使小功率主电源装置既给负载供电又给二次辅助电源装置充电。反之，一方面控制小功率主电源装置的输出功率提高，同时调低DC-DC输出电压迫使二次辅助电源装置放电给负载。
Description
技术领域
本实用新型所述的小功率混合动力系统的控制装置，涉及各能源装置与负载的工作电流与电压的测量、数字电位器的可编程控制及对DC-DC的输出电压控制等技术与方法。
背景技术
目前随着石油和煤碳等矿物资源的逐渐匮乏，以及世界对环保要求的日益提高，世界各国争先开发清洁新能源。然而许多清洁新能源在实际应用中，往往因为其工作特性与功率上的限制而无法满足电子负载的的需求，尤其是当电子负载较大时更是无法满足需求，因此一般都需与二次能源装置构成一个混合动力供电系统。当电子负载小的时候，清洁新能源装置除了满足负载需求外，还可以有能力对二次能源装置充电；而当电子负载大的时候，二次能源装置可以配合清洁新能源装置一起为负载供电。另外还有一些象燃料电池清洁新能源装置等在启动时必须借助其他能源为其系统的电子电力装置供电方可，于是这样的新能源装置也自然而然地构成了一个混合动力系统，这里所指的其他能源通常用的也是二次可充放电装置，在系统中也起着辅助供电的功能，缺电时可以接受主能源装置的充电。于是多种形式的混合动力系统的最终目的都是要能满足负载需求，同时也要保证能源装置都工作在健康状态，既要避免混合动力系统的的主能源装置超载，辅助二次能源装置过度充放电。为此研制开发了一套以小功率电源装置为主电源，以二次可充电的锂电池为辅助电源的混合动力的控制系统，系统实时性好，控制方法简单，成本底，便于推广。
针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的小功率混合动力系统的控制装置，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本实用新型的目的是研究设计一种新型的小功率混合动力系统的控制装置，从而解决许多清洁新能源在实际应用中，往往因为其工作特性与功率上的限制而无法满足电子负载的需求，尤其是当电子负载较大时更是无法满足需求的问题。
本实用新型所述的小功率混合动力系统的控制装置是由微处理器ATMEGA8、小功率主电源装置、DC-DC转换装置-明纬公司的SD-25A-12、数字电位器X9C102、二次辅助电源装置-12V Li电池、I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170所组成；所述的小功率主电源装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R1送到DC-DC转换装置的输入端INPUT+，DC-DC转换装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R2、R3后送到电子负载；所述的微处理器ATMEGA8的管脚9、10、11分别连接到数字电位器X9C102的管脚2、1、7；数字电位器X9C102的管脚3连接电源Vcc，管脚5、6分别连接到DC-DC转换装置的RWh和RWL；所述的I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170的管脚2分别连接到电阻R1、R2、R3的输入端，管脚1分别连接到电阻R1、R2、R3的输出端，管脚5即输出端OUT分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚25、28、26，并分别对地接一个电阻；在取样电阻R1、R2的输入端分别对地串接两个分压取样电阻，分压后取样V0与V1，分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚24和27；微处理器ATMEGA8的管脚2、3分别连接到串行通信接口MAX232芯片的管脚9、10，而后与上位机连接；微处理器ATMEGA8的管脚17、18、19、1分别经一个电阻连接到调试接口ISP的1、9、3、5管脚。
本实用新型所述的小功率混合动力系统的控制装置的核心微处理器，采用了ATMEL公司的AVR的8位微处理器ATMEGA8系列，它工作温度范围宽，电磁兼容特性好，内有AD转换通道、PWM输出及看门狗电路等，在实用中无需外扩其他芯片，所以它比一般的8位51单片机芯片性能更好。以AVR微控制器为核心，配合电流测量传感器、可编程控制的数字电位器及输出可调的DC-DC转换装置等电子器件和装置研究开发出满足小功率混合动力系统的控制电路。系统使用3个电流测量传感器，其中I0为小功率主电源输出电流，I1为DC\DC转换装置输出电流，I2为负载电流，而二次辅助电源装置的充放电电流I3根据I1、I2即可得到。同时尚需测得DC\DC转换装置的输入与输出电压V0与V1，以便于功率计算。
系统控制的基本思路是：小功率主电源装置，一般需要经过DC-DC的升压或稳压后方可给负载供电，根据负载需要，需调节DC-DC输出电压来控制二次辅助电源装置的充放电状态，所用DC-DC转换装置输出电压通过电位器可调节，这里采用的是数字电位器，数字电位器方便通过微处理器来控制调节，微处理器通过控制数字电位器达到调节DC-DC转换装置输出电压的目的，从而可以有效控制二次辅助电源装置的充放电状态，当负载小的时候，调高DC-DC转换装置输出电压，使小功率主电源装置既给负载供电又给二次辅助电源装置充电。反之，调低DC-DC转换装置输出电压迫使二次辅助电源装置辅助小功率主电源装置一起放电。混合动力系统的各能源装置的能量分配控制根据采集到的系统的工作参数及所研究制定的控制策略。
在系统中用了3个电流测量电路，一个测量主电源输出电流I0(或DC-DC转换装置输入电流)，一个测DC-DC转换装置的输出电流I1，另一个测量负载电流I2，二次辅助电源装置工作电流I3＝I2-I1。电流传感器分别串接在DC-DC转换装置输入输出回路与负载回路上。
电压测量采用简单的串联电阻分压取样电路(最高取样电压不得高于微处理器AD通道的输入范围)，取样电压信号送入微处理器AD采样通道，后由微处理器测得对应的实际电压。
系统所用的DC-DC转换装置输出电压可调，通过调整DC-DC转换装置输出控制的反馈量来实现的，具体是通过调整可调电位器来实现的，为便于微控制器的控制，这里的电位器的采用美国INTERSIL公司的可编程控制的数字可控电位计芯片X9C102，它既可以作为三端电位计使用，也可以作为两端可变电阻器使用，其内部由99个电阻阵列及其电子开关、控制与存储器单元组成，其电阻值范围0----1K，该芯片CS管脚为片选端，低电平有效；UP/DOWM管脚为增大/降低电阻的控制端，INC为增量控制端，低电平有效；为防止干扰，都加有上拉电阻。该芯片的RL端与RW端与DC-DC转换装置连接。
系统通信接口包括微处理器与上位机间数据通信的串行接口RS-232及调试接口ISP。考虑到上位机对混合动力系统的监控，专门基于MAX232芯片设计了控制系统的串行通信接口，以便于上位机与本系统间的数据通信。其目的在于对系统的工作参数(包括小功率主电源的输出电流、电压、功率，DC-DC转换装置的输出电流、电压、输出功率、转换效率，二次辅助电池的充放电电流及功率，负载电流及功率)监控，以及对系统中一些系数的标定。调试接口ISP是用于对微处理器进行程序下载之用。这两个接口电路均采用标准电路，在此无需详述。
本实用新型研究开发的小功率混合动力系统的控制装置在小功率电源装置与二次可充电的锂电池所构成的混合动力供电系统中，实际控制的效果非常良好，完全可以通过对混合动力系统各能量单元的能量优化分配控制以满足电子负载的需求。由于为适应一些清洁新能源装置的伏安特性起伏较大的特点，所以系统中主能源装置输出经过了一个宽范围输入的DC-DC转换装置转换。同时该问题研究对混合动力汽车及燃料电池电动汽车的能量分配控制也同样有极高的借鉴作用。
本实用新型主要针对清洁新能源开发利用，提出小功率混合动力供电系统的概念及其控制方法，以解决清洁新能源装置在应用中存在工作特性波动较大及功率不足的问题，这本身就是一种创新。
本实用新型中使用INA170芯片，该芯片是一个双向精密电流传感器，在测量二次电池工作时非常方便，由于二次电池存在充放电两种情况，所以电流方向存在双向性。该芯片选用非常适合。
清洁新能源装置通常无法直接给负载供电，所以需要DC-DC转换装置，输出可调的DC-DC转换装置一般是调节反馈控制量，通常是调节一个电位器来实现DC-DC转换装置输出电压的变化，本实用新型使用X9C102芯片，该芯片是数字程控电位器，用它取代DC-DC转换装置的通用电位器，因为一般电位器通常人工调节二无法受微处理器的控制，而数字程控电位器便于由微处理器来控制，而且调节速度与精度都很高。
在小功率供电系统中采用混合动力供电模式的好处在于：一方面解决未来清洁新能源装置因为其工作特性还比较脆弱，其伏安特性随负载变化起伏较大，采用二次电源装置配合使用，可以弥补清洁新能源装置供电特性不好的现象；另一方面可以解决清洁新能源装置的功率限制等问题，因为清洁新能源装置的功率增加会伴随系统体积的增加，尤其在小功率便携式电子负载使用中多有不便。与二次电池构成混合动力供电方式，可以降低供电系统中主电源装置的功率储备，因为电子负载通常配备的供电系统功率都要按负载最大功率去考虑，负载不总处于最大功率状态，所以混合动力系统的二次能源装置在负载需要大功率供电时就可以起到辅助供电的作用；此外在系统主电源装置故障时，二次能源装置还可以短时间应急。
附图说明
本实用新型共有两张附图，其中：
图1是小功率混合动力系统的控制装置结构框图；
图2是小功率混合动力系统的控制装置电气原理图。
具体实施方式
本实用新型的具体实施例如附图1结构框图所示，是由微处理器ATMEGA8、小功率主电源装置、DC-DC转换装置(明纬公司的SD-25A-12)、数字电位器X9C102、二次辅助电源装置(12V Li电池)、I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170所组成；附图2所示为小功率混合动力系统的控制装置电气原理图，所述的小功率主电源装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R1送到DC-DC转换装置的输入端INPUT+，DC-DC转换装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R2、R3后送到电子负载；所述的微处理器ATMEGA8的管脚9、10、11分别连接到数字电位器X9C102的管脚2、1、7；数字电位器X9C102的管脚3连接电源Vcc，管脚5、6分别连接到DC-DC转换装置的RWh和RWL；所述的I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170的管脚2分别连接到电阻R1、R2、R3的输入端，管脚1分别连接到电阻R1、R2、R3的输出端，管脚5即输出端OUT分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚25、28、26，并分别对地接一个电阻；在取样电阻R1、R2的输入端分别对地串接两个分压取样电阻，分压后取样V0与V1，分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚24和27；微处理器ATMEGA8的管脚2、3分别连接到串行通信接口MAX232芯片的管脚9、10，而后与上位机连接；微处理器ATMEGA8的管脚17、18、19、1分别经一个电阻连接到调试接口ISP的1、9、3、5管脚。
Claims (1)
1.一种小功率混合动力系统的控制装置，其特征在于是由微处理器ATMEGA8、小功率主电源装置、DC-DC转换装置-明纬公司的SD-25A-12、数字电位器X9C102、二次辅助电源装置-12V Li电池、I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170所组成；所述的小功率主电源装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R1送到DC-DC转换装置的输入端INPUT+，DC-DC转换装置的输出端OUTPUT+经取样电阻R2、R3后送到电子负载；所述的微处理器ATMEGA8的管脚9、10、11分别连接到数字电位器X9C102的管脚2、1、7；数字电位器X9C102的管脚3连接电源Vcc，管脚5、6分别连接到DC-DC转换装置的RWh和RWL；所述的I0、I1、I2三个电流测量传感器INA170的管脚2分别连接到电阻R1、R2、R3的输入端，管脚1分别连接到电阻R1、R2、R3的输出端，管脚5即输出端OUT分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚25、28、26，并分别对地接一个电阻；在取样电阻R1、R2的输入端分别对地串接两个分压取样电阻，分压后取样V0与V1，分别连接到微处理器ATMEGA8的管脚24和27；微处理器ATMEGA8的管脚2、3分别连接到串行通信接口MAX232芯片的管脚9、10，而后与上位机连接；微处理器ATMEGA8的管脚17、18、19、1分别经一个电阻连接到调试接口ISP的1、9、3、5管脚。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200137329U CN201563059U (zh) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | 小功率混合动力系统的控制装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2009200137329U CN201563059U (zh) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | 小功率混合动力系统的控制装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN201563059U true CN201563059U (zh) | 2010-08-25 |
Family
ID=42628208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2009200137329U Expired - Fee Related CN201563059U (zh) | 2009-05-14 | 2009-05-14 | 小功率混合动力系统的控制装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN201563059U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2546063A (en) * | 2015-11-16 | 2017-07-12 | Bytec Healthcare Ltd | Programmable power module for mobile cart |
-
2009
- 2009-05-14 CN CN2009200137329U patent/CN201563059U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2546063A (en) * | 2015-11-16 | 2017-07-12 | Bytec Healthcare Ltd | Programmable power module for mobile cart |
| GB2546063B (en) * | 2015-11-16 | 2021-11-17 | Bytec Healthcare Ltd | Programmable power module for mobile cart |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103117570B (zh) | 开关电池充电系统和方法 | |
| CN203387219U (zh) | 电子烟高效充电装置 | |
| Shin et al. | Battery-supercapacitor hybrid system for high-rate pulsed load applications | |
| CN103501023B (zh) | 充电电路 | |
| CN201303252Y (zh) | 一种智能电池管理太阳能充电控制器 | |
| CN106410960A (zh) | 电源电路、供电方法及其制成的用电信息采集终端 | |
| CN203084128U (zh) | 便携式智能直流电子负载装置 | |
| CN101923110A (zh) | 一种检测电路异常电流的方法及装置 | |
| CN107579582A (zh) | 一种太阳能充电方法、控制装置及系统 | |
| CN102916470B (zh) | 一种用于串联电池之间能量转移的电池能量转移电路 | |
| CN102082457B (zh) | 一种充电装置及控制方法 | |
| CN102340151A (zh) | 笔记本电脑电池充电器 | |
| CN201549909U (zh) | 多功能太阳能充电综合保护控制器 | |
| CN201563059U (zh) | 小功率混合动力系统的控制装置 | |
| CN101079552B (zh) | 具有电池容量分析功能的充电装置 | |
| KR101447425B1 (ko) | 에너지 효율성이 개선된 이차전지 충방전 시스템 | |
| CN104935058A (zh) | 一种用于集抄终端类产品的电池充电电路 | |
| CN205029395U (zh) | 嵌入式智能充电器 | |
| KR102033551B1 (ko) | 태양 에너지 충전장치 및 그 제어방법 | |
| CN105591432A (zh) | 一种用于手持设备的快速充电系统 | |
| CN202930974U (zh) | 基于可变三端稳压器的恒流恒压充电器 | |
| CN201742123U (zh) | 笔记本电脑电池充电器 | |
| CN105216652A (zh) | 一种电动载具的剩余电量管理方法及系统 | |
| CN102449872B (zh) | 电池充电电路以及电子装置 | |
| KR102077020B1 (ko) | 태양 에너지 충전장치 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100825 Termination date: 20110514 |