关于一种自充电电动车控制系统的设计

随着科学技术的快速发展，人们环保的意识不断增强，电动车在生活中的作用将越来越广。电动车的技术不断成熟，产品的质量提高，售后服务的完善，使电动自行车成为代步工具的理想选择，同时电池的重量减轻，使用寿命延长，容量增大，一次充电续行里程增加也成为电动车发展面临的主要问题之一，本课题为解决这一问题，提出了一种自动切换电动车供电和充电的系统模块，该系统可以充分利用下坡惯性和刹车减速时损耗的能源，对电池充电，从而延长电动车的续航里程。

1 自充电电动车控制系统的总体设计

本系统主要由单片机、倾角传感器模块、刹车检测电路，液晶显示屏、按键等组成，传感器模块主要是测量小车车身倾斜的角度然后反馈给单片机，并由液晶显示电路实时显示出来。刹车检测电路是检测到小车是否处于刹车(用按键电路模块控制开关按钮来代替)状态。充电切换电路即小车处于刹车状态或倾斜达到一定的角度之后切断供电电路，进入自充电状态。

2 系统的硬件电路

2.1 倾角传感器及倾角测量电路

倾角传感器理论基础就是牛顿第二定律，通过感知地球重力加速度在其测量轴上的分量大小, 对载体倾斜角度的反应，产生相应变化的电信号，从而测量出物体角度信息，本设计选择的是MMA7260 是电容式加速度传感器，采用了信号处理、单级低通滤波器和温度补偿技术，通过测量车身倾斜的角度来计算角速度，从而判断是否切断供电电路，其输出口连接在单片机上，并由单片机控制量程的选择和是否进入休眠模式。该模块是从三个立体角度测量角度，是输出更有效更准确。它也可以通过休眠模式使本模块在不工作是能节省能源。这个模块还提供500A 的低功耗。通过4 个控制和三个输出，使得这个模块的测量性能更好，低碳节能的效果更加明显，是一个十分理想的电路。

2.2 单片机选择

本设计的原理与结构比较简单，用单片机STC12C5A60AD就足够满足本设计所需要的各种资源。STC12C5A60AD 采用宏晶最新第六代加密技术，超强抗干扰、抗静电，体积小，占用空间少，芯片兼容51 单片机功能，内部有自带ADC，可以直接转换倾角传感器传出的模拟量。

2.3 刹车检测电路

刹车也是一种能量转换过程，如果能利用好这能量，可以很大程度上帮助在提高我们对电动车电池利用的时间，已达到更低碳更环保的效果。因此本系统设计该部件来检测车辆是否在刹车状态。

2.4 充电切换电路模块

当系统检测到车辆处于下坡状态或者是刹车状态时，就会切换该电路进入自动充电状态。实现了从机械能到电能的转换，提高了能源的利用，从而使电动车的电池使用时间更长，达到更节能环保。

2.5 充电液晶显示电路

本系统选择了1602 液晶作为实时显示测量角度，该模块能够同时显示16x02 即32 个字符(16 列2 行)，其通常有14 条引脚线或16 条引脚线的LCD，多出来的2 条线是背光电源线VCC(15 脚) 和地线GND(16 脚)，其控制原理与14 脚的LCD完全一样。

3 系统的软件设计

软件主要由主程序和系统初始化子程序，角度测量检测子程序，按键控制子程序，液晶显示子程序等组成。首先对系统进行初始化，进行实时角度测量，然后判断小车是否进入了刹车状态，若处于刹车状态，则断开供电电路，进入充电状态，并在液晶上显示出来，如果不是在刹车状态，则判断倾角是否大于阈值，如果大于，则同样断开供电电路，进入充电状态，并在液晶上显示。

调用AD 转换子程序，同时调用按键控制子程序，当AD转换里又出来值或是按键控制有值出现，就表示有信号进入，LED 灯亮，进入充电状态，充电控制系统实时监控再调用液晶显示子程序显示结果。

4 结论

本设计介绍了一种节能自充电电动车控制系统，并给出了硬件和软件的设计方案及电路，设计的倾角测量具有测量精度较高，处理速度快，控制简单方便，实际测量范围为0--60，测量精度在2内。很好实现了自充电检测和控制功能，有较强的应用推广前景。