CN207611254U - 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 - Google Patents
一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN207611254U CN207611254U CN201721504151.6U CN201721504151U CN207611254U CN 207611254 U CN207611254 U CN 207611254U CN 201721504151 U CN201721504151 U CN 201721504151U CN 207611254 U CN207611254 U CN 207611254U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric vehicle
- energy
- super capacitor
- bus
- vehicle based
- 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
Landscapes
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
本实用新型提供了一种基于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。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车电池技术领域，特别涉及一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器。
背景技术
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***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。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种基于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***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
本实用新型提供了一种基于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为本实用新型所涉及的一种基于CAN总线的电动汽车用超级电容控制器的***结构框图。
图2为本实用新型所涉及的一种基于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为本实用新型所涉及的一种基于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为本实用新型所涉及的一种基于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
下面结合附图对本实用新型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***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***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，其额定电压小于直流电机M1供给的电压，DC-DC双向斩波器只能进行制动降压变换，向超级电容器C1和C2提供电能。
(6)制动直输。功率开关管T2完全截止，T3完全导通；T1和T4关断。超级电容器C1和C2此时工作在放电模式下，其额定电压约等于直流电机M1供给的电压，DC-DC双向斩波器不进行升降压变换，由直流电机M1供给的输入电压直接输出给超级电容器C1和C2。
参数采集单元包括电压检测传感器和电流检测传感器，电压检测传感器选用霍尔电压传感器，电流检测传感器选用霍尔电流传感器，分别采集超级电容器的电压和电流信号，并送入单片机控制单元的单片机ADC输入通道进行处理。
如图3所示，单片机控制单元包括通用阵列逻辑器件U1、单片机U3、光耦隔离器U2和锁存器U4，其中通用阵列逻辑器件U1选用GAL16V8，单片机U3选用N80C196KC，光耦隔离器U2选用TLP521-4，锁存器U4选用74LS373。本***要求输出4路PWM脉冲信号对4个功率开关管进行控制，因此采用通用阵列逻辑器件GAL16V8与单片机N80C196KC的PWM口直接连接，实现4路PWM脉冲信号输出，分时控制4个功率开关管的开关占空比，进行电压调节。存储单元U5选用紫外线擦除电可编程只读存储器27256，对N80C196KC处理的电压和电流数据进行存储。N80C196KC对超级电容器的电压和电流信号进行采集和处理，实现对电动汽车超级电容器的电压电流等信号的监测。
电动汽车能量管理***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，采用车载CAN总线来实现其内部的数据通信则是一种有效的方法。CAN总线具有卓越的性能和高可靠性，可以以多主方式工作，能使***的各模块实现多主通信，在多主方式工作下，总线上任一节点均可在任意时刻主动向其他节点发送信息，不分主从，通信方式灵活。CAN总线上的节点信息分为不同的优先级，可满足不同的实时要求。
如图4所示，CAN接口通信包括CAN通信控制器U6、高速光耦隔离器U8和U9、CAN总线收发器U10、或门U7、变阻器Rw1和Rw2、石英晶振X1、电容C3～C7和电阻R1～R5，其中CAN通信控制器U6选用SJA1000，高速光耦隔离器U8和U9选用6N137，CAN总线收发器U10选用PCA82C250，或门U7选用74LS04。单片机N80C196KC通过车载CAN总线与整车控制***进行通信，将储能单元的状态参数以报文形式发送给整车控制***，同时接收整车控制***发送的电动汽车加减速状态信息。
通信单元还包括RS232接口通信，单片机控制单元通过RS232通信与上位机进行数据交换。单片机N80C196KC通过MAX232与上位机的串口连接，实现双向通信，单片机N80C196KC将数据上传，上位机可对数据进行存储或曲线拟合。
本实用新型提供了一种基于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。
上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。
Claims (8)
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***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。
5.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：所述存储单元选用紫外线擦除电可编程只读存储器27256。
6.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。
7.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。
8.根据权利要求7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RS232接口通信选用MAX232。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721504151.6U CN207611254U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721504151.6U CN207611254U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN207611254U true CN207611254U (zh) | 2018-07-13 |
Family
ID=62794320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201721504151.6U Expired - Fee Related CN207611254U (zh) | 2017-11-13 | 2017-11-13 | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN207611254U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107621801A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-01-23 | 湖州靖源信息技术有限公司 | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 |
| CN109270339A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-25 | 广东风华高新科技股份有限公司 | 一种脉冲功率测试***及方法 |
-
2017
- 2017-11-13 CN CN201721504151.6U patent/CN207611254U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107621801A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-01-23 | 湖州靖源信息技术有限公司 | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 |
| CN109270339A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-25 | 广东风华高新科技股份有限公司 | 一种脉冲功率测试***及方法 |
| CN109270339B (zh) * | 2018-09-19 | 2021-09-17 | 广东风华高新科技股份有限公司 | 一种脉冲功率测试方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103072492B (zh) | 一种纯电动客车用主动控制式复合电源及其控制方法 | |
| Li et al. | Hybrid energy storage system and energy distribution strategy for four-wheel independent-drive electric vehicles | |
| CN201128379Y (zh) | 车用太阳能-超级电容混合动力电源 | |
| CN201914107U (zh) | 一种基于超级电容的电动汽车混合动力控制*** | |
| CN101254744B (zh) | 一种混合动力多能源控制***及其控制方法 | |
| CN201721348U (zh) | 一种集成整车控制功能的电机控制器 | |
| CN102529678B (zh) | 一种双离合器混联混合动力驱动装置及其控制方法 | |
| CN102611203B (zh) | 一种车用高效复合储能*** | |
| CN103192721B (zh) | 双轴驱动电动汽车的制动***及制动方法 | |
| CN102069721A (zh) | 一种基于超级电容的电动汽车混合动力控制*** | |
| CN203888644U (zh) | 基于超极电容的新能源汽车电力增强及能量回收*** | |
| CN107310372A (zh) | 一种插电式电‑电混合燃料电池增程式四驱动力*** | |
| CN106627203A (zh) | 一种纯电动环卫车车载电源*** | |
| CN101214796B (zh) | 基于超级电容的无人驾驶电动汽车电源*** | |
| CN109969000B (zh) | 一种纯电动车用增程式*** | |
| CN106427616A (zh) | 一种基于电荷泵的复合电源及其在不同工况时的切换方法 | |
| CN207611254U (zh) | 一种基于can总线的电动汽车用超级电容控制器 | |
| CN204674395U (zh) | 基于预测控制的双能量源电动汽车能量管理*** | |
| CN206202005U (zh) | 一种用于纯电动车的动力*** | |
| CN202033431U (zh) | 电动车辆再生制动及能源***综合实验装置 | |
| CN203496694U (zh) | 一种电动汽车电池能量管理*** | |
| CN203766543U (zh) | 一种提高电动汽车低温续航里程的动力电池加热*** | |
| CN103552480A (zh) | 采用双电模式的纯电动专用校车 | |
| CN104960431A (zh) | 一种基于富锂锰基锂电池电动车的能量分配装置及能量分配方法 | |
| Ding et al. | An energy recovery system of regenerative braking based permanent magnet synchronous motor for electric vehicles |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20180713 Termination date: 20181113 |