[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能电动自行车混合能源控制系统及其控制方法，属于电动自行车技术领域。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，对能源的需求大幅度增加。化石能源作为不可再生能源正日益枯竭，而且它所造成的环境污染日益严重。太阳能是首屈一指的可再生清洁能源，它是储量最为丰富、使用最为安全、开发最为清洁的能源，几乎地球上每个角落都有太阳能的存在。太阳能光伏供电作为绿色新能源供电方式，得到了越来越多的应用。

太阳能光伏电池的输出功率随其表面的温度和光照强度的变化而变化，具有明显的非线性。环境的变化(如树荫、多云天气、道路倾角等)导致太阳能光伏电池单独供电时无法保证负载持续稳定的工作。为了保证负载能够正常稳定地工作，一般光伏系统要加入辅助电源以在太阳能光伏电池无法满足负载供电需要时作为备用。

近年来，电动自行车以其轻便、快捷、经济、环保等特点，赢得了众多消费者，成为国内外流行的交通工具。现有的电动自行车主要依靠市电(如220V交流电)向其蓄电池充电后行驶，这就要求有市电电源插座才能充电，且充电时间长、频次高，续驶里程短。

太阳能电动自行车将太阳能光伏发电技术与电动自行车相结合，可以在阳光下随时为蓄电池充电，克服了现有电动自行车充电时间长、频次高，续行里程短等不足。

目前公布的太阳能电动自行车大多是将小功率太阳能电池组件与蓄电池通过导线直接相连，太阳能电池组件将太阳能转化为电能储存在蓄电池中，由蓄电池向系统供电。只要电动自行车在阳光下就可以给蓄电池充电，在一定程度上延长了电动自行车的续驶里程。光线较弱时太阳能电池组件电压降低，当蓄电池电压高于太阳能电池组件电压时蓄电池会对太阳能电池组件产生回流，对太阳能电池组件造成损害。由于太阳能电池组件的输出特性随外界环境变化，太阳能电池组件对蓄电池的充电过程也会随外界条件变化，不能有效的给蓄电池充电，也会影响蓄电池的使用寿命。专利“太阳能电动自行车”(发明号201120339421.9，发明人：林曦等)在太阳能充电包与蓄电池之间加入了太阳能控制器，可对蓄电池的充电过程进行控制。太阳能控制器同时与电机控制器相连，可以将太阳能充电包转换的电能直接供车体行驶使用，另一部分多余的太阳能则转换为电能储存在锂电池中，以备电动自行车在光照不足时使用。这样就大大延长了电动自行车的续驶里程，同时避免了光照弱时蓄电池对太阳能充电包的损坏。专利“光伏电源控制器及光伏发电系统和独立光伏式农业大棚”(发明号201120427922.2，发明人：陈学力等)公开了一种光伏电源控制电路，它有最大功率点跟踪功能，蓄电池过充电和过放电保护功能，可令太阳光线明亮时使用太阳能直流输出端的负载用电量仅来自太阳能电能的DC-DC变换输出，同时在夜间或光线昏暗时蓄电池又可为太阳能直流输出端供电；这样提高了系统电能利用效率，也可减少系统蓄电池的配置容量和设备投入。蓄电池和太阳能电池组件是分时供电的，在太阳能电池组件供电时蓄电池不参与供电，随着环境的变化，太阳能电池组件的输出功率会有变化；该系统不适合用在交通工具上，因为交通工具时刻在运动，周围环境变化较快如遇到阴影、道路倾角等，会导致两电源交替导通，系统的开关反应会有迟误，导致系统运行不稳定。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种能提高电能利用效率，增加电动自行车续驶里程，延长蓄电池使用寿命，并有效带动电动自行车在不同路况和天气条件下平稳运行的太阳能电动自行车混合能源控制系统及其控制方法。

本发明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、充电开关管Q₁、蓄电池、放电开关管Q₂、二极管D₁、二极管D₂、电源锁、电机控制器、电动自行车电机、第一电压/电流采样模块、微控制器、开关管控制电路、第二电压/电流采样模块、调速转把、右闸把、温度传感器、转速传感器、光照度传感器、左闸把、显示模块。

所述太阳能电池组件与DC-DC变换器相连，DC-DC变换器通过充电开关管Q₁与蓄电池相连，同时DC-DC变换器通过二极管D₁与电源锁相连，蓄电池通过放电开关管Q₂、二极管D₂与电源锁相连，电源锁通过电机控制器与电动自行车电机相连。