一种电动汽车用的超级电容控制器

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1、一种电动汽车用的超级电容控制器

2、第1lunouseg(this)">图1再生制动控制系统实验台的示意图电动汽车的驱动电机应具有宽的调速范围和高的转速，足够大的启动扭矩，效率高且有动态制动强和能量回馈的性能。永磁直流电机用作驱动电机具有这种特点且其驱动控制系统比较简单。斩波器(DC/DC变换器)是直流电源和负载之间的一个周期性通断的开关控制装置，它的作用是改变供给电机或超级电容器的电压，实际上是作为1个电压调节系统而工作。由于采用斩去输入电压而变成在时间上断续的脉冲输出，这类调节器因此而得名，可用晶闸管、GTO、GTR或IGBT等功率半导体器件作为电子开关。在上述实验方案中，

3、超级电容器和直流电机分别依次作为直流电源或负载使用。电动汽车在起动、加速和恒速运行时，超级电容器放电,供给电机电能,电机处在电动状态，实现电能到机械能的变换，驱动车辆前进。当电动汽车减速时，要求直流电机处在发电制动状态，即处于再生制动状态，给作为电源的储能装置超级电容器充电，实现机械能到电能的转换，实现再生能量回收。2.2DC-DC主回路设计为了实现上述控制要求,设计了1种双向升、降压变换的DCDC变换器，其主回路拓扑结构如图2所示。500)this.style.ouseg(this)">图2DC-DC变换器主回路的拓扑结构控制方案如下所述：（1）电动升压　　Smdup斩

4、波；Sbdup完全截止，Smdup完全截止，Smddup关断。超级电容器此时工作在充电方式下，其要求的额定电压大于负载（电动机）供给的电压，DCDC变换器只能进行制动升压变换，向超级电容器提供电能。（5）制动降压Sbup完全截止，Sbddup关断。超级电容器此时工作在充电方式下，其要求的额定电压小于负载（电动机）供给的电压，DCDC变换器只能进行制动降压变换，向超级电容器提供电能。（6）制动直输Sbup完全截止，Sbddup关断。超级电容器此时工作在放电方式下，其要求的额定电压约等于负载（电动机）供给的电压，DC-DC变换器不进行升、降压变换，由负载（电动机）供给的输入

5、电压直接输出给超级电容器。3DC-DC控制器的设计3.1基于CAN总线的DC-DC控制器及CAN总线的特点电动汽车能量管理系统需检测和交换大量数据，采用硬接信号线的方式难以解决问题，且成本较高，采用CAN总线来实现其内部的数据通信则是1种有效的方法。设计的电动汽车超级电容控制器是基于CAN总线的全分布式控制系统。CAN（ControllerAreaNetouseg(this)">图3DC-DC控制器硬件原理图（1）测量和控制模块CPU采用80C196KC单片机。电压、电流信号经传感器、信号调理电路整定至适合单片机A/D转换器采集的信号。主要是对电动汽车的加、减速状态，主回路

6、电压、电流及超级电容的电压、电流等信号进行测量及故障监测。（2）存储信息模块扩展EPROM32K×8位的紫外线擦除电可编程的只读存储器27256。（3）信号输出模块本系统要求输出4路P波形。采用可编程逻辑器件GAL16V8与80C196KC的P口直接连接，实现4路P输出，分时控制主回路的4个IGBT管的开关占空比，进行电压调节。（4）通信接口模块　　控制器扩展的通信接口是CAN总线接口，CAN总线接口扩展采用CAN通信控制器SJA1000＋高速光耦6N137＋CAN总线收发器82C250电路，并可通过MAX232电路与主计算机的RS232C串行口连接，实现主计算机与控制器的

7、双向通信，其电路原理如图4所示。另外，由于以上介绍的CAN总线特点，在CAN网络中可方便地增加或减少CAN节点，任1节点均可在任意时刻主动向其他节点发送信息，不分主从，实现多主通信，这样就能把能量管理系统中的多个控制单元变成网络接点，构成1个网络集成式全分布式控制系统。图4CAN总线接口电路原理图3.3软件设计[4]系统软件的功能是对电动汽车的运行状态进行判断。若汽车油门踏板踩下，则超级电容器工作在放电方式，调电动升、降压子程序；若汽车刹车踏板踩下，则超级电容器工作在充电方式，调制动升、降压子程序。　为了便于软件的编写和调试、控制算法的改变和分析使用，软件采用了模块化结构。

8、系统软件由主程序、子程序、中断服务程序组成。初始化中应设初始值及设定全局变量、初始化各中断服务程序用到的中断向量，并设置软件结构，重置优先级顺序。A/D采样中断服务程序利用80C196KC的高速输出器HSO的CAM锁定位，定时启动ACH0通道。中断服务程序4中使用了80C196KC的高速输入器HIS记录某一外部事件发生的时间，用于判断油门踏板和刹车踏板信号，仅用几个判断语句就可完成功能描述，使得程序的编写非常简明。4结论在电动汽车再生制动实验研究中，由于超级电容控制器的使用，使得超级电容器的储能能力得到充分利用，对