[发明专利]一种太阳能电动自行车混合能源控制系统及其控制方法

权利要求书

1.一种太阳能电动自行车混合能源控制系统，包括太阳能电池组件、DC-DC变换器、蓄电池、电机控制器、电动自行车电机，所述DC-DC变换器输入端连接所述太阳能电池组件，所述DC-DC变换器输出端通过所述电机控制器连接所述电动自行车电机，其特征在于：还包括微控制器、充电开关管Q₁、放电开关管Q₂、开关管控制电路、第一电压/电流采样模块、第二电压/电流采样模块，所述DC-DC变换器输出端与所述蓄电池相连接，所述充电开关管Q₁位于所述蓄电池和所述DC-DC变换器之间，所述蓄电池通过所述放电开关管Q₂与所述电机控制器相连，所述太阳能组件通过所述第一电压/电流采样模块连接所述微控制器，所述微控制器通过所述开关管控制电路分别连接并控制所述充电开关管Q₁和所述放电开关管Q₂，所述微控制器通过所述第二电压/电流采样模块分别连接并监控所述蓄电池和所述电机控制器。

2.根据权利要求1所述的太阳能电动自行车混合能源控制系统，其特征在于：还包括二极管D₁、二极管D₂和电源锁，所述DC-DC变换器通过所述电源锁与所述电机控制器相连，所述二极管D₁位于所述DC-DC变换器与所述电源锁之间，所述二极管D₂位于所述放电开关管Q₂与所述电源锁之间。

3.根据权利要求1所述的太阳能电动自行车混合能源控制系统，其特征在于：还包括光照度传感器、温度传感器和转速传感器，所述光照度传感器、温度传感器和转速传感器分别与所述微控制器相连。

4.根据权利要求1所述的太阳能电动自行车混合能源控制系统，其特征在于：还包括调速转把、左闸把和右闸把，所述调速转把、左闸把和右闸把分别与所述微控制器相连。

5.根据权利要求1所述的太阳能电动自行车混合能源控制系统，其特征在于：还包括显示模块，所述显示模块与所述微控制器相连。

6.一种应用如权利要求1所述的太阳能电动自行车混合能源控制系统的太阳能电动自行车混合能源控制方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)、微控制器上电后首先对太阳能电动自行车混合能源控制系统进行初始化，然后微控制器采集太阳能电池组件的输出电压U_s、太阳能电池组件的输出电流I_s、DC-DC变换器的输出电压U_d、DC-DC变换器的输出电流I_d、蓄电池的电压U_b、光照度G、温度T、负载电流I_r、太阳能电动自行车的设定速度v₀、太阳能电动自行车的运行速度v等信号，微控制器通过显示模块将光照度G、温度T、蓄电池的剩余电量SOC、太阳能电动自行车的运行速度v显示出来，所述蓄电池为锂电池组，蓄电池的额定电压U_B＝36V，蓄电池的过放电电压U_min＝U_B×0.85＝30.6V，蓄电池的过充电电压U_max＝U_B×1.167＝42V，所述蓄电池的剩余电量SOC通过以下关系式得到：

SOC＝-0.0013×U_b³+0.1295×U_b²-4.2954×U_b+46.2183；

(2)、当蓄电池电压U_b达到或大于蓄电池过充电压U_max时，充电开关管Q₁断开，放电开关管Q₂闭合，微控制器检测电动自行车电机启动信号U_m，当U_m＞0时，电动自行车电机启动，微控制器通过改变脉宽调制信号PWM1的占空比调节DC-DC变换器的输出电压U_d为蓄电池电压U_b与放电开关管Q₂导通压降之和，太阳能电池组件和蓄电池共同向电动自行车电机供电；当蓄电池电压U_b达到或小于蓄电池过放电压U_min时，充电开关管Q₁闭合，放电开关管Q₂断开，微控制器对蓄电池进行充电控制；

(3)、当蓄电池电压U_b小于蓄电池过充电压U_max，并且蓄电池电压U_b大于蓄电池过放电压U_min时，微控制器检测电动自行车电机启动信号U_m，当U_m＞0时，电动自行车电机启动，充电开关管Q₁断开，放电开关管Q₂闭合，微控制器通过改变脉宽调制信号PWM1的占空比调节DC-DC输出电压U_d为蓄电池电压U_b与放电开关管Q₂导通压降之和，太阳能电池组件和蓄电池共同向电动自行车电机供电；当U_m＜0时，电动自行车电机不启动，充电开关管Q₁闭合，放电开关管Q₂断开，微控制器对蓄电池进行充电控制；

(4)、电动自行车电机启动后，微控制器检测太阳能电动自行车的设定速度v₀是否有变化，当太阳能电动自行车的设定速度v₀有变化时，微控制器对电动自行车电机进行调速控制；当太阳能电动自行车的设定速度v₀没有变化时，微控制器继续检测是否有刹车信号，当有刹车信号时，微控制器将脉宽调制信号PWM2的占空比设置为0。