自充電電動車控制系統的設計論文

隨着科學技術的快速發展，人們環保的意識不斷增強，電動車在生活中的作用將越來越廣。電動車的技術不斷成熟，產品的質量提高，售後服務的完善，使電動自行車成爲代步工具的理想選擇，同時電池的重量減輕，使用壽命延長，容量增大，一次充電續行里程增加也成爲電動車發展面臨的主要問題之一，本課題爲解決這一問題，提出了一種自動切換電動車供電和充電的系統模組，該系統可以充分利用下坡慣性和剎車減速時損耗的能源，對電池充電，從而延長電動車的續航里程。

1 自充電電動車控制系統的總體設計

本系統主要由單片機、傾角傳感器模組、剎車檢測電路，液晶顯示屏、按鍵等組成，傳感器模組主要是測量小車車身傾斜的角度然後反饋給單片機，並由液晶顯示電路實時顯示出來。剎車檢測電路是檢測到小車是否處於剎車(用按鍵電路模組控制開關按鈕來代替)狀態。充電切換電路即小車處於剎車狀態或傾斜達到一定的角度之後切斷供電電路，進入自充電狀態。

2 系統的硬件電路

2.1 傾角傳感器及傾角測量電路

傾角傳感器理論基礎就是牛頓第二定律，透過感知地球重力加速度在其測量軸上的分量大小, 對載體傾斜角度的反應，產生相應變化的電信號，從而測量出物體角度資訊，本設計選擇的是MMA7260 是電容式加速度傳感器，採用了信號處理、單級低通濾波器和溫度補償技術，透過測量車身傾斜的角度來計算角速度，從而判斷是否切斷供電電路，其輸出口連接在單片機上，並由單片機控制量程的選擇和是否進入休眠模式。該模組是從三個立體角度測量角度，是輸出更有效更準確。它也可以透過休眠模式使本模組在不工作是能節省能源。這個模組還提供500μA 的低功耗。透過4 個控制和三個輸出，使得這個模組的測量性能更好，低碳節能的效果更加明顯，是一個十分理想的電路。

2.2 單片機選擇

本設計的原理與結構比較簡單，用單片機STC12C5A60AD就足夠滿足本設計所需要的各種資源。STC12C5A60AD 採用宏晶最新第六代加密技術，超強抗干擾、抗靜電，體積小，佔用空間少，芯片相容51 單片機功能，內部有自帶ADC，可以直接轉換傾角傳感器傳出的模擬量。

2.3 剎車檢測電路

剎車也是一種能量轉換過程，如果能利用好這能量，可以很大程度上幫助在提高我們對電動車電池利用的時間，已達到更低碳更環保的效果。因此本系統設計該部件來檢測車輛是否在剎車狀態。

2.4 充電切換電路模組

當系統檢測到車輛處於下坡狀態或者是剎車狀態時，就會切換該電路進入自動充電狀態。實現了從機械能到電能的'轉換，提高了能源的利用，從而使電動車的電池使用時間更長，達到更節能環保。

2.5 充電液晶顯示電路

本系統選擇了1602 液晶作爲實時顯示測量角度，該模組能夠同時顯示16x02 即32 個字元(16 列2 行)，其通常有14 條引腳線或16 條引腳線的LCD，多出來的2 條線是背光電源線VCC(15 腳) 和地線GND(16 腳)，其控制原理與14 腳的LCD完全一樣。

3 系統的軟件設計

軟件主要由主程序和系統初始化子程序，角度測量檢測子程序，按鍵控制子程序，液晶顯示子程序等組成。首先對系統進行初始化，進行實時角度測量，然後判斷小車是否進入了剎車狀態，若處於剎車狀態，則斷開供電電路，進入充電狀態，並在液晶上顯示出來，如果不是在剎車狀態，則判斷傾角是否大於閾值，如果大於，則同樣斷開供電電路，進入充電狀態，並在液晶上顯示。

調用AD 轉換子程序，同時調用按鍵控制子程序，當AD轉換裏又出來值或是按鍵控制有值出現，就表示有信號進入，LED 燈亮，進入充電狀態，充電控制系統實時監控再調用液晶顯示子程序顯示結果。

4 結論

本設計介紹了一種節能自充電電動車控制系統，並給出了硬件和軟件的設計方案及電路，設計的傾角測量具有測量精度較高，處理速度快，控制簡單方便，實際測量範圍爲0--60°，測量精度在±2°內。很好實現了自充電檢測和控制功能，有較強的應用推廣前景。