CN102756664B - 电动车增程器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种电动车增程器，包括：动力电源检测模块，用于采集动力电源供电电压及供电电流信号并输出；增程电源模块，用于接收供电控制信号，当动力电源供电电流过大或者供电电压达到最低允许值时，增程电源向电动车供电，当电动车刹车制动时，用于接受电机产生的电能；增程控制模块，用于接收动力电源检测模块输出的电压及电流信号，向增程电源模块输出供电控制信号，当电动车刹车制动时，用于接收制动信号且向增程电源模块输出馈电控制信号，控制增程电源模块接受电机产生的电能；本发明采用增程电源，使得电动车的行驶的里程与不使用本发明时的行驶里程相比提高50%以上，延长动力电源寿命，结构简单，稳定性好，易于实现，成本低廉。

Description

电动车增程器及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动车的装置，尤其涉及一种电动车增程器及其控制方法。

背景技术

电动车以车载电源为动力，用电机驱动车轮向前行驶，由于电动车对环境的影响小而被越来越多的人所看好。

在电动车领域中，电动车的动力源及动力蓄电池组的续航能力成为了电动车发展的一个瓶颈，现有的电动汽车的动力蓄电池组包括锂电池、铅酸电池、燃料电池等，有的电动车还用超级电容组作为动力源，虽然它们一般都能进行大电流的充放电，但是它们的续航能力依然不足以满足使用，而且，上述动力源的充电不便，进一步影响了电动车的行驶里程。

因此，需要提出一种增加电动车行驶里程的装置，能够有效地的提高电动车的动力源的续航能力，而且能够有效地回收刹车制动时电机发电产生的电能。

发明内容

有鉴于此，本发明提供的一种电动车增程器，能够有效地的提高电动车的动力源的续航能力，而且能够有效地回收刹车制动时电机发电产生的电能。

本发明提供的一种电动车增程器，包括：

动力电源检测模块，用于采集动力电源的供电电压及供电电流信号并输出；

增程电源模块，用于接收供电控制信号，当动力电源供电电流过大或者供电电压达到最低允许值时，增程电源模块向电动车供电，当电动车刹车制动时，用于接受电机产生的电能；

增程控制模块，用于接收动力电源检测模块输出的电压及电流信号，向增程电源模块输出供电控制信号，当电动车刹车制动时，用于接收制动信号且向增程电源模块输出馈电控制信号，控制增程电源模块接受电机产生的电能；

进一步，所述增程电源模块包括增程电源、第一场效应管Q1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二场效应管Q2、第三二极管D3和电流传感器Ⅱ；

所述增程电源的正极通过第三电阻R3和第四电阻R4串联后接地，所述第一场效应管Q1的源极接于增程电源的正极，所述第一场效应管Q1的漏极接于回馈电能输出端，所述第二二极管D2的正极接于第一场效应管Q1的源极，第二二极管D2的负极接于第一场效应管Q1漏极，所述第二场效应管Q2的源极接于增程电源的负极，第二场效应管Q2的漏极接地，第三二极管D3的正极接于第二场效应管Q2的源极，第三二极管D3的负极接地，所述电流传感器Ⅱ接于增程电源的负极，所述增程电源为锂电池组；

进一步，所述动力电源检测模块包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和电流传感器Ⅰ；

所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端接于动力电源的正极，另一端接地，所述第一二极管D1的正极接于动力电源的正极，第一二极管D1的负极接于第一场效应管Q1的漏极，所述电流传感器Ⅰ接于动力电源的负极；

进一步，所述增程控制模块包括八个端子，所述增程控制模块的第一端子A1接于第一电阻R1与第二电阻R2之间，第二端子A2接于第三电阻R3和第四电阻R4之间，第三端子A3用于接收电流传感器Ⅱ输出的增程电源的电流信号，第四端子A4接于第二场场效应管Q2的栅极，第五端子A5接于第一场效应管Q1的栅极，第六端子A6用于接收电动车制动踏板输出的制动信号，第七端子A7输出功率显示信号，第八端子A8用于接收电流传感器Ⅰ输出的动力电源的电流信号；

进一步，还包括显示模块，其输入端接于增程控制模块的第七端子A7，用于显示动力电源的耗电功率以及增程电源的耗电及馈电功率；

进一步，所述增程电源与动力电源的额定电压相等；

进一步，所述增程控制模块为单片机及其相应的控制电路。

本发明提供的一种电动车增程器的控制方法，其特征是：包括如下步骤：

a动力电源检测模块的电流传感器Ⅰ检测动力电源的供电电流，当电流传感器Ⅰ的输出端有正的模拟信号输出时，电流传感器Ⅰ将动力电源的供电电流信号传送到增程控制模块；

b增程控制模块将动力电源的供电电流信号与动力电源的最大允许电流值对比，当超过动力电源的最大允许电流值或增程控制模块检测到动力电源的供电电压低于最低允许电压值时，增程控制模块向增程电源模块的第二场效应管Q2输出控制信号；

c增程电源模块的第二场效应管Q2的栅极接受到增程控制模块输出的控制信号后导通，增程电源开始供电，当动力电源的供电电流回到正常值后，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2；

d增程电源停止供电；

进一步，步骤c和步骤d之间还包括步骤e，所述步骤e为：当增程控制模块检测到增程电源的电压达到设定的最低工作电压值时，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2；

进一步，还包括步骤f，所述步骤f为：当增程控制模块检测到制动踏板输出的制动信号，增程控制模块向第一场效应管Q1输出控制信号,开启第一场效应管Q1，同时制动踏板向电机控制器输出控制信号，电机开始发电，增程电源接收电机的产生的电能。

本发明的有益效果是：本发明采用增程电源，使得电动车的行驶的里程与不使用本发明提供的增程器时的行驶里程相比提高50%以上，在城市道路上行驶，由于刹车制动较频繁，电机产生的回馈电能可以使电动车的行驶里程与原来相比增加10%以上，而且电动车的动力电源与增程电源在大电流供电条件下自动平衡，使得电动车整车的动力性能显著提高，有效保护动力电源，防止动力电源过载使用，延长动力电源的使用寿命，并且，本发明的电路结构简单，稳定性好，易于实现，成本低廉。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1是本发明未接入到电动车动力系统中时的电路原理图。

图2是本发明接入到电动车动力系统中后的电路原理图。

图3是本发明在工作过程中增程电源的供电等效原理图。

图4是本发明在工作过程中增程电源接收馈电时的等效原理图。

图5是本发明的电动车增程器的控制流程图。

具体实施方式

图1是本发明未接入到电动车动力系统中时的电路原理图，图2是本发明接入到电动车动力系统中后的电路原理图，图3是本发明在工作过程中增程电源的供电等效原理图，图4是本发明在工作过程中增程电源接收馈电时的等效原理图，图5是本发明的电动车增程器的控制流程图，如图所示，本发明提供的一种电动车增程器，包括：动力电源检测模块，用于采集动力电源1的供电电压及供电电流信号并输出；增程电源模块，用于接收供电控制信号，当动力电源1供电电流过大或者供电电压达到最低允许值时，增程电源模块向电动车供电，当电动车刹车制动时，用于接受电机9产生的电能；增程控制模块，用于接收动力电源检测模块输出的电压及电流信号，向增程电源模块输出供电控制信号，当电动车刹车制动时，用于接收制动信号且向增程电源模块输出馈电控制信号，控制增程电源模块接受电机9产生的电能；本发明采用增程电源，使得电动车的行驶的里程与不使用本发明的提供的增程器时的行驶里程相比提高50%以上，在城市道路上行驶，由于刹车制动较频繁，电机产生的回馈电能可以使电动车的行驶里程与原来相比增加10%以上，而且电动车的动力电源与增程电源在大电流供电条件下自动平衡，使得电动车整车的动力性能显著提高，有效保护动力电源，防止动力电源过载使用，延长动力电源的使用寿命，并且，本发明的电路结构简单，稳定性好，易于实现，成本低廉。

本实施例中，所述增程电源模块包括增程电源4、第一场效应管Q1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二场效应管Q2、第三二极管D3和电流传感器Ⅱ3；

所述增程电源4的正极通过第三电阻R3和第四电阻R4串联后接地，所述第一场效应管Q1的源极接于增程电源的正极，所述第一场效应管Q1的漏极接于回馈电能输出端，如图2所示，第一场效应管Q1的漏极接于电机控制器6的端子B1，电机控制器6的端子B1在电机发电时作为增程电源4回馈电能输出端，当动力电源1以及增程电源4进行供电时，端子B1作为电机9的电能输入端，刹车制动时电机9产生的电能经由电机控制器6的端子B1后通过第一场效应管Q1回馈到增程电源4中。所述第二二极D2的正极接于第一场效应管Q1的源极，第二二极管D2的负极接于第一场效应管Q1漏极，所述第二场效应管Q2的源极接于增程电源4的负极，第二场效应管Q2的漏极接地，第三二极管D3的正极接于第二场效应管Q2的源极，第三二极管D3的负极接地，所述电流传感器Ⅱ3接于增程电源4的负极，所述增程电源4为锂电池组，所述增程电源4与动力电源1的额定电压相等；在动力电源1的供电电流过大或者供电电压低于最低允许电压值时，所述增程电源模块向外供电，可以有效保护动力电源1，而且有效地延长了电动车的行驶里程，所述第二二极管D2和第三二极管D3为能通过大电流的低压降二极管。

本实施例中，所述动力电源检测模块包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和电流传感器Ⅰ2；

所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端接于动力电源1的正极，另一端接地，所述第一二极管D1的正极接于动力电源1的正极，第一二极管D1的负极接于第一场效应管Q1的漏极，第一二极管D1用于防止当增程电源4供电或增程电源4接受馈电时动力电源接受电能，所述电流传感器Ⅰ2接于动力电源1的负极；所述动力电源检测模块可以实时检测动力电源1的供电电流以及动力电源1的电压值传送到增程控制模块，从而控制增程电源模块是否进行供电。

本实施例中，所述增程控制模块5为单片机及其相应的控制电路，单片机及其控制电路为现有技术，在此不再赘述；所述增程控制模块5包括八个端子，所述增程控制模块5的第一端子A1接于第一电阻R1与第二电阻R2之间，第二端子A2接于第三电阻R3和第四电阻R4之间，第三端子A3用于接收电流传感器Ⅱ3输出的增程电源4的电流信号，第四端子A4接于第二场场效应管Q2的栅极，第五端子A5接于第一场效应管Q1的栅极，第六端子A6用于接收电动车制动踏板7输出的制动信号，在图2中，第六端子A6接于制动踏板7的制动信号输出端，且制动踏板7的制动信号输出还接于电机控制器6的制动信号接收端，即端子B3，当制动踏板7有制动信号输出时，增程控制模块5输出控制信号使第一场效应管Q1开启，同时电机控制器6使电机9发电，由电机控制器6的电能输出端（端子B1）传送到增程电源模块，从而完成电能的回收,制动控制器6的端子B3接地；第七端子A7输出功率显示信号，第八端子A8用于接收电流传感器Ⅰ2输出的动力电源1的电流信号；

本实施例中，所述电动车增程控制器还包括显示板，其输入端接于增程控制模块的第七端子A7，用于显示动力电源1及增程电源4的功率；所述显示板8可以显示动力电源1及增程电源4的耗电、回馈功率的，同时也显示它们谁在工作，是否欠压，由增程控制器5进行显示控制；当电流传感器Ⅱ3输出为正值，显示板8显示“+XKW”，其中“+”为耗电，X为功率值，KW为功率单位，当电流传感器Ⅱ3输出为负值，显示板8显示为“－XKW”，其中“－”为回馈电能。

图3是本发明的供电等效电路原理图，当电动车初始行驶时，由动力电源1与增程电源4同时供电，当增程电源4的电量消耗了额定电量的10%时，增程控制模块控制增程电源4停止供电，为刹车制动时回馈的电能提供存储空间；当动力电源1在过流或者供电电压过低时，增程控制器5控制增程电源4开始供电，其中R5为第二场效应管Q2导通时的等效电阻，I1为动力电源1的供电电流，I2为增程电源4的供电电流，电机控制器6所得到的供电电流为I=I1+I2。

图4是本发明在工作过程中增程电源接收馈电时的等效原理图，即是本发明的电机进行馈电时的等效原理图，其中R6为第一场效应管Q1导通时的等效电阻，电机9产生的电能经电机控制器6输入到增程电源4中。

本发明提供的一种电动车增程器的控制方法，其特征是：包括如下步骤：

a动力电源检测模块的电流传感器Ⅰ检测动力电源的供电电流，当电流传感器Ⅰ的输出端有正的模拟信号输出时，电流传感器Ⅰ将动力电源的供电电流信号传送到增程控制模块；

b增程控制模块将动力电源的供电电流信号与动力电源的最大允许电流值对比，当超过动力电源的最大允许电流值或增程控制模块检测到动力电源的供电电压低于最低允许电压值时，增程控制模块向增程电源模块的第二场效应管Q2输出控制信号；

c增程电源模块的第二场效应管Q2的栅极接受到增程控制模块输出的控制信号后导通，增程电源开始供电，当动力电源的供电电流回到正常值后，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2；

d增程电源停止供电；

本实施例中，步骤c和步骤d之间还包括步骤e，所述步骤e为：当增程控制模块检测到增程电源的电压达到设定的最低工作电压值时，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2；

本实施例中，电动车增程器的控制方法还包括步骤f，所述步骤f为：当增程控制模块检测到制动踏板输出的制动信号，增程控制模块向第一场效应管Q1输出控制信号,开启第一场效应管Q1，同时制动踏板向电机控制器输出控制信号，电机开始发电，增程电源接收电机产生的电能，从而完成电能的回收。

本实施例中，动力电源1和增程电源4的最低允许电压值是根据不同的电池组进行设定的，一般根据生产厂家标定的最低允许电压值进行设定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种电动车增程器，其特征是：包括：

动力电源检测模块，用于采集动力电源的供电电压及供电电流信号并输出；

增程电源模块，用于接收供电控制信号，当动力电源供电电流过大或者供电电压达到最低允许值时，增程电源模块向电动车供电，当电动车刹车制动时，用于接受电机产生的电能；

增程控制模块，用于接收动力电源检测模块输出的电压及电流信号，向增程电源模块输出供电控制信号，当电动车刹车制动时，用于接收制动信号且向增程电源模块输出馈电控制信号，控制增程电源模块接受电机产生的电能；

所述增程电源模块包括增程电源、第一场效应管Q1、第二二极管D2、第三电阻R3、第四电阻R4、第二场效应管Q2、第三二极管D3和电流传感器Ⅱ；

所述增程电源的正极通过第三电阻R3和第四电阻R4串联后接地，所述第一场效应管Q1的源极接于增程电源的正极，所述第一场效应管Q1的漏极接于回馈电能输出端，所述第二二极管D2的正极接于第一场效应管Q1的源极，第二二极管D2的负极接于第一场效应管Q1漏极，所述第二场效应管Q2的源极接于增程电源的负极，第二场效应管Q2的漏极接地，第三二极管D3的正极接于第二场效应管Q2的源极，第三二极管D3的负极接地，所述电流传感器Ⅱ接于增程电源的负极，所述增程电源为锂电池组。

2.根据权利要求1所述电动车增程器，其特征是：所述动力电源检测模块包括第一二极管D1、第一电阻R1、第二电阻R2和电流传感器Ⅰ；

所述第一电阻R1和第二电阻R2串联后一端接于动力电源的正极，另一端接地，所述第一二极管D1的正极接于动力电源的正极，第一二极管D1的负极接于第一场效应管Q1的漏极，所述电流传感器Ⅰ接于动力电源的负极。

3.根据权利要求2所述电动车增程器，其特征是：所述增程控制模块包括八个端子，所述增程控制模块的第一端子A1接于第一电阻R1与第二电阻R2之间，第二端子A2接于第三电阻R3和第四电阻R4之间，第三端子A3用于接收电流传感器Ⅱ输出的增程电源的电流信号，第四端子A4接于第二场场效应管Q2的栅极，第五端子A5接于第一场效应管Q1的栅极，第六端子A6用于接收电动车制动踏板输出的制动信号，第七端子A7输出功率显示信号，第八端子A8用于接收电流传感器Ⅰ输出的动力电源的电流信号。

4.根据权利要求3所述电动车增程器，其特征是：还包括显示模块，其输入端接于增程控制模块的第七端子A7，用于显示动力电源的耗电功率以及增程电源的耗电及馈电功率。

5.根据权利要求4所述电动车增程器，其特征是：所述增程电源与动力电源的额定电压相等。

6.根据权利要求5所述电动车增程器，其特征是：所述增程控制模块为单片机及其相应的控制电路。

7.一种电动车增程器的控制方法，其特征是：包括如下步骤：

a动力电源检测模块的电流传感器Ⅰ检测动力电源的供电电流，当电流传感器Ⅰ的输出端有正的模拟信号输出时，电流传感器Ⅰ将动力电源的供电电流信号传送到增程控制模块；

b增程控制模块将动力电源的供电电流信号与动力电源的最大允许电流值对比，当超过动力电源的最大允许电流值或增程控制模块检测到动力电源的供电电压低于最低允许电压值时，增程控制模块向增程电源模块的第二场效应管Q2输出控制信号；

c增程电源模块的第二场效应管Q2的栅极接受到增程控制模块输出的控制信号后导通，增程电源开始供电，当动力电源的供电电流回到正常值后，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2；

d增程电源停止供电。

8.根据权利要求7所述电动车增程器的控制方法，其特征是：步骤c和步骤d之间还包括步骤e，所述步骤e为：当增程控制模块检测到增程电源的电压达到设定的最低工作电压值时，增程控制模块输出控制信号关断第二场效应管Q2。

9.根据权利要求8所述电动车增程器的控制方法，其特征是：还包括步骤f，所述步骤f为：当增程控制模块检测到制动踏板输出的制动信号，增程控制模块向第一场效应管Q1输出控制信号,开启第一场效应管Q1，同时制动踏板向电机控制器输出控制信号，电机开始发电，增程电源接收电机的产生的电能。