一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器制造技术

技术编号:18447734 阅读:34 留言:0更新日期:2018-07-14 11:30
本实用新型专利技术提供了一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,包括储能单元、参数采集单元、单片机控制单元、存储单元和通信单元,储能单元包括两只超级电容器和DC‑DC双向斩波器。本实用新型专利技术充分利用了超级电容器的储能能力,提升了高水平能量回收的效率,能够平滑动力电池的充放电电流,延长了动力电池的使用寿命,大大提高了电动汽车的一次续航里程数并能在汽车启动、加速和爬坡时有效改善电动汽车的运动特性,其采用了模块化设计,通用性好,灵活性强,不仅实现了DC‑DC变换的功能,还可作为开发平台,扩展应用于多种控制器的设计,有着非常广泛的应用前景。

A super capacitor controller for electric vehicle based on CAN bus

The utility model provides a super capacitor controller for electric vehicles based on CAN bus. It includes energy storage unit, parameter acquisition unit, single chip control unit, storage unit and communication unit. The energy storage unit includes two supercapacitors and DC DC bidirectional chopper. The utility model fully utilizes the energy storage capacity of the supercapacitor, improves the efficiency of the high level energy recovery, can smooth the charging and discharging current of the power battery, prolongs the service life of the power battery, greatly improves the one time range number of the electric vehicle and can improve the electricity effectively when the car starts, accelerates and climbs. The motion characteristic of the moving car is modular design. It has good versatility and flexibility. It not only realizes the function of DC DC transformation, but also can be used as a development platform to expand the design of multiple controllers. It has a very wide application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器
本技术涉及电动汽车电池
,特别涉及一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器。
技术介绍
新能源汽车是指使用非常规车用燃料(或使用常规车用燃料但装载新型动力装置),具有新技术、新结构和先进技术原理的汽车。其中纯电动汽车(BEV)、混合动力电动汽车(HEV)和燃料电池电动汽车(FCEV)发展前景最为良好,也是目前国家大力推广的主要新能源车型。再生制动是将车辆的动能依靠电机的发电机存储在电动汽车的储能装置中重新加以回收利用。再生制动在电动汽车的能量回收中占有突出的地位,在电动汽车的能量管理系统中,要求能尽可能多的利用再生制动回馈的能量。通常采用向蓄电池充电来吸收再生制动回馈的能量,其缺点是蓄电池难以实现短时间大功率充电且充放电循环次数有限,成本高。
技术实现思路
(一)解决的技术问题为了解决上述问题,本技术提供了一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,充分利用了超级电容器的储能能力,提升了高水平能量回收的效率,能够平滑动力电池的充放电电流,延长了动力电池的使用寿命。(二)技术方案一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,包括储能单元、参数采集单元、单片机控制单元、存储单元和通信单元;所述储能单元由动力电池提供电源,输出驱动直流电机;所述参数采集单元包括电压检测传感器和电流检测传感器,对所述储能单元的电压和电流信号进行采样,送至所述单片机控制单元的单片机ADC输入通道;所述单片机控制单元对接收的数据进行处理,并输出PWM脉冲信号控制所述储能单元进行电压调节;所述存储单元存储所述单片机控制单元处理的数据;所述通信单元为CAN接口通信,所述单片机控制单元通过所述CAN接口通信接入车载CAN总线,与整车控制系统进行数据交换。进一步的,所述储能单元包括两只超级电容器和DC-DC双向斩波器,所述DC-DC双向斩波器包括第一~第四功率开关管和电感。进一步的,所述电压检测传感器选用霍尔电压传感器,所述电流检测传感器选用霍尔电流传感器。进一步的,所述单片机控制单元包括通用阵列逻辑器件、单片机、光耦隔离器和锁存器,其中所述通用阵列逻辑器件选用GAL16V8,所述单片机选用N80C196KC,所述光耦隔离器选用TLP521-4,所述锁存器选用74LS373。进一步的,所述存储单元选用紫外线擦除电可编程只读存储器27256。进一步的,所述CAN接口通信包括CAN通信控制器、第一和第二高速光耦隔离器、CAN总线收发器、或门、第一和第二变阻器、石英晶振、第三~第七电容和第一~第五电阻,其中所述CAN通信控制器选用SJA1000,所述第一和第二高速光耦隔离器选用6N137,所述CAN总线收发器选用PCA82C250,所述或门选用74LS04。作为优选,所述通信单元还包括RS232接口通信,所述单片机控制单元通过所述RS232通信与上位机进行数据交换。作为优选,所述RS232接口通信选用MAX232。(三)有益效果本技术提供了一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,充分利用了超级电容器的储能能力,提升了高水平能量回收的效率,能够平滑动力电池的充放电电流,延长了动力电池的使用寿命,大大提高了电动汽车的一次续航里程数并能在汽车启动、加速和爬坡时有效改善电动汽车的运动特性,其采用了模块化设计,通用性好,灵活性强,不仅实现了DC-DC变换的功能,还可作为开发平台,扩展应用于多种控制器的设计,有着非常广泛的应用前景。附图说明图1为本技术所涉及的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器的系统结构框图。图2为本技术所涉及的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器的储能单元电路原理图。图3为本技术所涉及的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器的单片机控制单元电路原理图。图4为本技术所涉及的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器的CAN接口通信电路原理图。具体实施方式下面结合附图对本技术所涉及的实施例做进一步详细说明。如图1所示,一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,包括储能单元、参数采集单元、单片机控制单元、存储单元和通信单元;储能单元由动力电池提供电源,输出驱动直流电机;参数采集单元包括电压检测传感器和电流检测传感器,对储能单元的电压和电流信号进行采样,送至单片机控制单元的单片机ADC输入通道;单片机控制单元对接收的数据进行处理,并输出PWM脉冲信号控制储能单元进行电压调节;存储单元存储单片机控制单元处理的数据;通信单元为CAN接口通信,单片机控制单元通过CAN接口通信接入车载CAN总线,与整车控制系统进行数据交换。如图2所示,储能单元包括超级电容器C1、C2和DC-DC双向斩波器,DC-DC双向斩波器包括功率开关管T1~T4和电感L1。E1为动力电池,M1为直流电机。超级电容器是一种介于电池和静电电容器之间的储能元件,具有比静电电容器高得多的能量密度和比电池高得多的功率密度,适合用作短时间功率输出源,它具有诸如比功率(单位质量或体积输出的功率)高、比能量(单位质量或体积输出的电量)大、一次储能多等优点,因此能大大提高电动汽车的一次续航里程数并能在汽车启动、加速和爬坡时有效改善电动汽车的运动特性。电动汽车的直流电机M1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。DC-DC双向斩波器是动力电池E1和直流电机M1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直流电机M1或超级电容器C1和C2的电压,实际上是作为一个电压调节系统而工作。电动汽车在启动、加速和恒速运行时,超级电容器C1和C2放电,供给直流电机M1电能,直流电机M1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,直流电机M1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C1和C2充电,实现机械能到电能的转换,实现再生能量回收。单片机控制单元的单片机输出4路PWM脉冲信号,控制DC-DC双向斩波器的4个功率开关管的开关占空比,可实现6种控制模式:(1)电动升压。功率开关管T1完全导通,T4斩波;T2和T3关断。超级电容器C1和C2此时工作在放电模式下,其电压大于直流电机M1的额定电压,DC-DC双向斩波器只能进行电动升压变换,向直流电机M1提供电能。(2)电动降压。功率开关管T4完全截止,T1斩波;T2和T3关断。超级电容器C1和C2此时工作在放电模式下,其电压小于直流电机M1的额定电压,DC-DC双向斩波器只能进行电动降压变换,向直流电机M1提供电能。(3)电动直输。功率开关管T4完全截止,T1完全导通;T2和T3关断。超级电容器C1和C2此时工作在放电模式下,其电压约等于直流电机M1的额定电压,DC-DC双向斩波器不进行升降压变换,由超级电容器C1和C2输入的电压直接输出给直流电机M1。(4)制动升压。功率开关管T3完全导通,T2斩波;T1和T4关断。超级电容器C1和C2此时工作在充电模式下,其额定电压大于直流电机M1供给的电压,DC-DC双向斩波器只能进行制动升压变换,向超级电容器C1和C2提供电能。(5)制动降压。功率开关管T2完全截止,T3斩波;T1和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,其特征在于:包括储能单元、参数采集单元、单片机控制单元、存储单元和通信单元;所述储能单元由动力电池提供电源,输出驱动直流电机;所述参数采集单元包括电压检测传感器和电流检测传感器,对所述储能单元的电压和电流信号进行采样,送至所述单片机控制单元的单片机ADC输入通道;所述单片机控制单元对接收的数据进行处理,并输出PWM脉冲信号控制所述储能单元进行电压调节;所述存储单元存储所述单片机控制单元处理的数据;所述通信单元为CAN接口通信,所述单片机控制单元通过所述CAN接口通信接入车载CAN总线,与整车控制系统进行数据交换。

【技术特征摘要】
1.一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,其特征在于:包括储能单元、参数采集单元、单片机控制单元、存储单元和通信单元;所述储能单元由动力电池提供电源,输出驱动直流电机;所述参数采集单元包括电压检测传感器和电流检测传感器,对所述储能单元的电压和电流信号进行采样,送至所述单片机控制单元的单片机ADC输入通道;所述单片机控制单元对接收的数据进行处理,并输出PWM脉冲信号控制所述储能单元进行电压调节;所述存储单元存储所述单片机控制单元处理的数据;所述通信单元为CAN接口通信,所述单片机控制单元通过所述CAN接口通信接入车载CAN总线,与整车控制系统进行数据交换。2.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,其特征在于:所述储能单元包括两只超级电容器和DC-DC双向斩波器,所述DC-DC双向斩波器包括第一~第四功率开关管和电感。3.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,其特征在于:所述电压检测传感器选用霍尔电压传感器,所述电流检测传感器选用霍尔电流传感器。4.根据权利要求1所述的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器,其特征在于:所述单片机控制单元包括...

【专利技术属性】
技术研发人员:王淑琴
申请(专利权)人:湖州靖源信息技术有限公司
类型:新型
国别省市:浙江,33

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