CN103048628B - 一种电动车续行里程的获取装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车续行里程的获取装置及方法，属于电动车技术领域，包括如下步骤：步骤一、测量铅酸电池的当前温度和铅酸电池的开路电压，获取铅酸电池的剩余电量；步骤二、测量电动车在骑行状态和静态工作状态下的电能消耗量，获取电动车消耗的总电能量；步骤三、对电动车进行测速，利用转动圈数和轮毂周长的乘积得出电动车的行车里程，进而获取电动车平均每公里的电能消耗量；步骤四、利用剩余电量与每公里的电能消耗量的比值获取电动车的可续行里程数。本发明通过对铅酸电池的开路电压与当前温度进行测量，利用密度法实现对铅酸电池剩余电量的获取，最终利用剩余电量的大小实现对电动车续行里程的预估，具有测量精度高的优点。
Description
技术领域
本发明属于电动车技术领域，特别是涉及一种电动车续行里程的获取装置及方法。
背景技术
目前，随着社会的高速发展，人类环保意识的不断增强，电动自行车在人类生活工作中的普及率越来越高；但是通过长期的实践环节发现，现有的电动车不具有续行里程的获取装置，因此人们在使用电动车的过程中，经常担心蓄电池的电量不足，因此对电动车进行频繁充电，结果导致电动车的蓄电池使用寿命极度缩短。
发明内容
本发明的发明目的是：提出一种测量精度高、使用方便的电动车续行里程的获取装置及方法。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种电动车续行里程的获取装置及方法，包括如下步骤：
步骤一、测量铅酸电池的当前温度和铅酸电池的开路电压，并利用密度法，获取铅酸电池的剩余电量；
步骤二、分别测量电动车在骑行状态和静态工作状态下的电能消耗量，并进行累加，获取电动车消耗的总电能量；
步骤三、对电动车进行测速，速度传感器监测轮毂的转动圈数，利用转动圈数和轮毂周长的乘积得出电动车的行车里程，进而获取电动车平均每公里的电能消耗量；
步骤四、利用所述剩余电量与所述每公里的电能消耗量的比值获取电动车的可续行里程数。
作为优选方案，本发明还采用了如下技术方案：
所述步骤一具体为：首先测量铅酸电池的开路电压，利用所述开路电压获取铅酸电池在当前温度下的电解液的硫酸密度值；利用当前温度下的电解液的硫酸密度值获取铅酸电池在温度T0时的电解液的硫酸密度值；最后利用铅酸电池在温度T0时的电解液的硫酸密度值获取铅酸电池的剩余容量，并利用剩余容量与剩余电量的关系获取铅酸电池的剩余电量。
所述温度T0为25摄氏度。
一种电动车续行里程的获取装置，包括：
用于获取电动车工作电流和静电流的电流传感器；
用于获取电动车工作电压的电压传感器；
用于获取电动车当前温度的温度传感器；
用于获取电动车行车速度的速度传感器；
用于接收采样数据并对所述采样数据进行分析处理的处理器；
以及用于信息显示的显示器；
其中：所述处理器的信号输入端口分别通过模数转换器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度传感器电连接，所述处理器的信号输出端口与所述显示器电连接。
所述显示器为液晶显示器。
本发明具有的优点和积极效果是：
1.本发明通过对铅酸电池的开路电压与当前温度进行测量，进而利用密度法实现对铅酸电池剩余电量的获取，最终利用剩余电量的大小实现对电动车续行里程的预估，因此具有测量精度高的优点。
2.由于本发明的上述工作步骤均通过多个传感器和处理器内部程序进行自动化实现，因此操作简单、使用方便。
3.通过采用上述技术方案，本发明可以对铅酸电池的续行里程进行精确预估，可以有效降低铅酸电池的充电次数以及延长其使用寿命。
附图说明
图1是本发明较佳具体实施例的流程图；
图2是本发明较佳具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参见图1，一种电动车续行里程的获取装置及方法，包括如下步骤：
步骤101、测量铅酸电池的当前温度和铅酸电池的开路电压，并利用密度法，获取铅酸电池的剩余电量；
铅酸电池是蓄电池的一种，铅酸电池的主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别作为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池；因此，电解液的硫酸密度是反映电池容量的重要参数，电解液的硫酸密度越大，电量越充足。每种型号铅酸电池里含有硫酸的总量是固定的，铅酸电池在放电时，消耗电能量，由于化学反应，电解液的硫酸密度会变小，比如12V12Ah电池含电解液质量130克/单格，每单格电池里含硫酸58.5克，含水71.5克。电池初始硫酸密度为1.35g/cm3，电解液中硫酸含量百分比M=45%；环境温度为25度时，电池每放电掉1Ah容量，每个单格需消耗硫酸3.66克，生成水0.67克。
首先测量铅酸电池的开路电压，利用开路电压获取铅酸电池在当前温度下的电解液密度值；其中：Uk=ρt+0.85；
Uk为单格电池开路电压V；
ρt为当前温度下的电解液密度g/cm3；
0.85为常数；
利用当前温度下的电解液的硫酸密度值获取铅酸电池在温度T0时的电解液密度值；其中：ρT0=ρt-a(25-t)；
a为硫酸密度的温度系数，为0.0007；
ρT0为T0℃时的硫酸密度，单位为g/cm3；
t为当前温度值，单位是℃；
一般情况下温度T0优选25摄氏度；
利用铅酸电池在温度T0时的电解液的硫酸密度值ρT0查蓄电池手册表得电解液中硫酸含量百分比M，获取铅酸电池的已经使用消耗掉的容量；
其中：（58.5-3.66C耗）/（58.5-3.66C耗+71.5+0.67C耗）=M；
C耗为已经使用消耗掉的容量Ah
M为电解液中硫酸含量百分比%
已知消耗掉的容量可以得出，蓄电池还剩余多少容量；其中：C剩=C标-C耗
C标为蓄电池的标称额定容量Ah
C剩为蓄电池还剩余的容量Ah
并利用剩余容量与剩余电量的关系获取铅酸电池的剩余电量；其中：W剩=n*U标*C剩
W剩为蓄电池的剩余电量；
U标为蓄电池标称额定电压；
n为组成电池组的块数
步骤102、分别测量电动车在骑行状态和静态工作状态下的电能消耗量，并进行累加，获取电动车消耗的总电能量；
当电动车在骑行和静态工作状态时，用电流传感器和电压传感器采集铅酸输出的电压和电流，并累计此电压和电流持续不变化的时间，可得出此电压电流下消耗的电能。在不同电压电流下消耗的电能之和就是电动车工作状态下消耗的总电能量。
电动车工作状态下消耗的总电能量由公式表示为：
W总=Ut1*It1*t1+Ut2*It2*t2+·······+Utn*Itn*tn(W)；
其中：W总为电动车工作状态下消耗的总电能量，Utn为在tn时段的输出电压值，Itn为铅酸电池在tn时段的输出电流值，tn为铅酸电池保持输出电压值Utn和电流值Itn不变的时间。
步骤103、对电动车进行测速，速度传感器监测轮毂的转动圈数，利用转动圈数和轮毂周长的乘积得出电动车的行车里程，从而获取电动车平均每公里的电能消耗量；
由速度传感器检测轮毂的转动圈数N，已知轮毂的周长L，已行车里程可以由下式计算：S=N*L（km）；其中：S为已行车里程；
由此得出平均每公里的电能消耗量由下式计算：
W平=W总/S
其中：W平为电动车平均每公里的电能消耗量；
步骤104、利用所述剩余电量与所述每公里的电能消耗量的比值获取电动车的可续行里程数；
即剩余续行里程S剩=W剩/W平。
请参见图2，一种电动车续行里程的获取装置，包括：电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度传感器、处理器、以及显示器；其中：
电流传感器用于获取电动车工作电流和静电流；电压传感器用于获取电动车工作电压；温度传感器用于获取电动车当前温度；速度传感器用于获取电动车行车速度；处理器用于接收电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度传感器的采样数据并对上述采样数据进行分析处理；显示器用于将处理器处理后的信息进行显示；
上述各部分的连接关系为：处理器的信号输入端口通过模数转换器分别与电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度传感器电连接，处理器的信号输出端口与显示器电连接。作为优选：显示器为液晶显示器。
以上对本发明的一种实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (2)
1.一种电动车续行里程的获取方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、测量铅酸电池的当前温度和铅酸电池的开路电压，并利用密度法，获取铅酸电池的剩余电量；具体为：首先测量铅酸电池的开路电压，利用所述开路电压获取铅酸电池在当前温度下的电解液的硫酸密度值；利用当前温度下的电解液的硫酸密度值获取铅酸电池在温度25摄氏度时的电解液的硫酸密度值；最后利用铅酸电池在温度25摄氏度时的电解液的硫酸密度值获取铅酸电池的剩余容量，并利用剩余容量与剩余电量的关系获取铅酸电池的剩余电量；
步骤二、分别测量电动车在骑行状态和静态工作状态下的电能消耗量，并进行累加，获取电动车消耗的总电能量；
步骤三、对电动车进行测速，速度传感器监测轮毂的转动圈数，利用转动圈数和轮毂周长的乘积得出电动车的行车里程，进而获取电动车平均每公里的电能消耗量；
步骤四、利用所述剩余电量与所述每公里的电能消耗量的比值获取电动车的可续行里程数。
2.一种电动车续行里程的获取装置，其特征在于：包括：
用于获取电动车工作电流和静电流的电流传感器；
用于获取电动车工作电压的电压传感器；
用于获取电动车当前温度的温度传感器；
用于获取电动车行车速度的速度传感器；
用于接收采样数据并对所述采样数据进行分析处理的处理器；
以及用于信息显示的显示器；
其中：所述处理器的信号输入端口分别通过模数转换器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器、速度传感器电连接，所述处理器的信号输出端口与所述显示器电连接；所述显示器为液晶显示器。
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