CN104167782B - 用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路，包括由N个蓄电池构成的蓄电池组，本切换电路通过点火开关对N个蓄电池的连接方式在内燃机驱动和电机驱动两种工作模式下进行并串联切换；本切换电路的主体元件为三组继电器，每组继电器均为N‑1个；其中一组为常开继电器，另两组为常闭继电器；其中电机驱动状态下设置有CB两组同时由点火开关导通的接头。当处于电机驱动模式下，蓄电池组为串联；当处于内燃机驱动模式下，蓄电池组为并联。采用本结构的切换方式，相当于对电池进行单体充电，不仅提高了电池的饱和程度达95%以上，也降低了蓄电池的一致性要求，可延长使用寿命，蓄电池寿命可达3年以上。

Description

用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路

技术领域

本发明涉及混合动力摩托车蓄电池，具体来讲涉及一种用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路，属于混合动力摩托车技术领域。

背景技术

在现有技术中，摩托车和电动车都是比较成熟的产品，它们各有自己的优点，也存在各自的缺点。摩托车由于使用燃料，故动力好，爬坡能力强，行驶里程远，但使用成本高，排放需要控制，在某些城市有所限制。电动车正好相反，由于只需要充电即可使用，所以使用成本低，节能环保，但电动车续航里程不足、爬坡度不够。鉴于两者的优缺点互补，所以油电混合动力的摩托车便应运而生，它既是摩托车，又是电动车，摩托车的内燃机动力系统和电动车的电机动力系统各自相对独立。油电混合动力的摩托车节能、安全、降耗、减排，降低消费者使用成本，解决了电动车续航里程不足、爬坡度不够的问题，具有良好的城市发展前景。

油电混合动力摩托车目前比较普遍使用的是并联式混合动力系统。即内燃机驱动系统和电机驱动系统彼此独立运行，互不影响。当内燃机驱动系统或电机驱动系统出故障时，另一系统不影响使用，不会出现行驶途中丢失动力的情况，充分保障行车人员的安全。这种系统适用于多种不同的行驶工况，尤其适用于复杂的路况。该联结方式结构简单，成本低。

电机驱动系统非常重要的部件就是蓄电池，蓄电池给电机提供电能，使电机工作，蓄电池寿命在很大程度上决定了使用成本。在单纯的电动车上，蓄电池的充电是接入市电完成的。同时在内燃机系统中，也需要蓄电池进行电启动。在混合动力摩托车上，两部分蓄电池实现了共用。在行车电脑的控制下，当切换到内燃机工作模式时，蓄电池处于充电状态，保证切换到电机驱动模式时，蓄电池又储存了足够的能量让电机驱动系统继续工作。

由于摩托车正常使用电源为12V，同时摩托车电启动电源也为12V。而油电混合动力摩托车中电动车的蓄电池充电方式仍为传统的充电方式，也就是摩托车和电动车的组合，此时蓄电池为串联连接方式，即处于内燃机工作状态时，蓄电池组还是串联，此时将其中一个蓄电池作为摩托车电启动电源即可。电机驱动系统的电机在内燃机的带动下作为发电机并给串联的蓄电池组进行充电，充电器出现问题后，电池组均会被充坏。同时充电保护程度低。普遍存在蓄电池使用寿命短，平均每10个月左右需更换，造成使用成本高。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种更利于充电和提高蓄电池使用寿命的混合动力摩托车不同动力下蓄电池切换电路。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：

用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路，包括由N个蓄电池构成的蓄电池组，其特征在于：本切换电路通过点火开关对N个蓄电池的连接方式在内燃机驱动和电机驱动两种工作模式下进行并串联切换；本切换电路的主体元件为三组继电器，每组继电器均为N-1个；其中一组为常开继电器，另两组为常闭继电器；其中电机驱动状态下设置有CB两组同时由点火开关导通的接头；

N-1个常开继电器分别通过各自的两触头顺次首尾串联连接N个蓄电池，任意一个常开继电器两触头中的其中一个触头接相邻两蓄电池其中一个蓄电池的正极，另一个触头接另一个蓄电池的负极，首尾两蓄电池中没有通过触头连接的正极负极构成串联后的蓄电池组的正极负极；每个常开继电器的线圈一端通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中的一个接头C1连接；每个常开继电器的线圈另一端通过导线共同接首端蓄电池的负/正极，首端蓄电池的正/负极通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中另一个接头C2连接；

两组常闭继电器中的一组用于并接蓄电池组的正极，该组N-1个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将N个蓄电池的正极并联连接并作为并联后的蓄电池组的正极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的正极；该组N-1个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的一个接头B1连接；该组N-1个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池的负极；尾端蓄电池的正极通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的另一个接头B2连接；

两组常闭继电器中的另一组用于并接蓄电池组的负极，该组N-1个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将N个蓄电池的负极并联连接并作为并联后的蓄电池组的负极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的负极；该组N-1个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的接头B1连接；该组N-1个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池的负极。

所述蓄电池组由六个蓄电池构成，每个蓄电池为12V；六个蓄电池按A1-A6的顺序排列，其中蓄电池A1为首端蓄电池，蓄电池A6为尾端蓄电池。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、通过本切换电路，使蓄电池组在不同的工作模式下采用不同的连接方式，当处于电机驱动模式下，蓄电池组为串联；当处于内燃机驱动模式下，蓄电池组为并联。由于传统油电混合动力摩托车的电动车充电方式均为12V×电池个数，普遍存在对电池一致性要求较高，一旦其中一只电池质量差，会加速降低其他几只电池的使用寿命，因而蓄电池的使用寿命普遍都达不到一年。而采用本结构的切换方式，相当于对电池进行单体充电，不仅提高了电池的饱和程度达95%以上，也降低了蓄电池的一致性要求，可延长使用寿命，蓄电池寿命可达3年以上。

2、本切换电路结构紧凑，设计科学合理，工作可靠。

附图说明

图1-本发明结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

本发明考虑到摩托车正常使用电源为12V，摩托车电启动电源为12V，为保证摩托车的正常工作，特对蓄电池组的连接方式进行调整，改为并联，而电动车使用时蓄电池再切换为串联连接方式。具体切换电路请参见图1，从图上可以看出，本发明包括由N个12V的蓄电池构成的蓄电池组，本切换电路通过点火开关对N个蓄电池的连接方式在内燃机驱动和电机驱动两种工作模式下进行并串联切换。本切换电路的主体元件为三组继电器，每组继电器均为N-1个；其中一组为常开继电器，另两组为常闭继电器；其中电机驱动状态下设置有CB两组同时由点火开关导通的接头，C组的两个接头为C1和C2，B组的两个接头为B1和B2，即点火开关选择到电机驱动状态下时，CB两组接头分别同时导通。

作为实施例，所述蓄电池组由六个蓄电池并排构成，六个蓄电池按A1-A6的顺序排列，其中蓄电池A1为首端蓄电池，蓄电池A6为尾端蓄电池。图上虽然表示了上下两排各六个蓄电池，事实上，它们是同一组蓄电池组，这只是为了清晰地显示线路连接的需要，如果都在一排蓄电池上进行线路连接，看起来将十分复杂。相应地，每组继电器均为5个，三组共15个；KM1-KM5为常开继电器组，KM6-KM10为一组常闭继电器组，KM11-KM15为另一组常闭继电器组。

常开继电器组的目的是在切换到电机工作模式下时，使蓄电池串联起来工作。具体连接为，五个常开继电器KM1-KM5分别通过各自的两触头顺次首尾串联连接六个蓄电池，即任意一个常开继电器两触头中的其中一个触头接相邻两蓄电池其中一个蓄电池的正极，另一个触头接另一个蓄电池的负极。同时首尾两蓄电池中没有通过触头连接的正极负极构成串联后的蓄电池组的正极负极。从图上看就是，继电器KM1的两触头接蓄电池A1的负极和A2的正极；继电器KM2的两触头接蓄电池A2的负极和A3的正极；继电器KM3的两触头接蓄电池A3的负极和A4的正极；继电器KM4的两触头接蓄电池A4的负极和A5的正极；继电器KM5的两触头接蓄电池A5的负极和A6的正极。由于蓄电池A1的正极没有接继电器触头，蓄电池A6的负极没有接继电器触头，所以它们在串联后就作为蓄电池组的正负极，用于接电机给电机供电。每个常开继电器的线圈一端通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中的一个接头C1连接；每个常开继电器的线圈另一端通过导线共同接首端蓄电池A1的负/正极（图上为负极），该首端蓄电池A1的另外一极（图上为正极）通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中另一个接头C2连接。

当点火开关处于电机工作模式时，此时接头C1和C2接通，所以蓄电池A1通过点火开关接通的C1、C2和继电器KM1的线圈处于接通状态，即继电器KM1的线圈带电，此时常开继电器KM1的两触头闭合。由于其它常开继电器的线圈两端相当于连接在蓄电池A1正负极上（线圈一端直接接蓄电池A1的负极，另一端通过C1、C2接蓄电池A1的正极），所以其它常开继电器的线圈带电，所有常开继电器闭合，蓄电池在电机工作模式下为串联。蓄电池A1作为常开继电器KM1-KM 5线圈的工作电源。

常闭继电器组的目的是在切换到内燃机工作模式下时，使蓄电池并联起来工作，充电时分别对每个蓄电池充电。由于并联时需要对蓄电池的正负极分别并联，所以常闭继电器为两组的目的就是其中一组用来并联正极，另一组用来并联负极，两者的连接原理相同，其区别仅仅在用于并联蓄电池的正极和负极而已。具体介绍如下。

参见图1，两组常闭继电器中的一组KM11-KM15用于并接蓄电池组的正极，该组五个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将六个蓄电池的正极并联连接并作为并联后的蓄电池组的正极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的正极，即继电器KM11两触头分别接蓄电池A1和A2的正极；继电器KM12两触头分别接蓄电池A2和A3的正极；继电器KM13两触头分别接蓄电池A3和A4的正极；继电器KM14两触头分别接蓄电池A4和A5的正极；继电器KM15两触头分别接蓄电池A5和A6的正极。该组五个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的一个接头B1连接；该组五个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池A6的负极；尾端蓄电池的正极通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的另一个接头B2连接。

同样的结构，两组常闭继电器中的另一组KM6-KM10用于并接蓄电池组的负极，该组五个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将六个蓄电池的负极并联连接并作为并联后的蓄电池组的负极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的负极；即继电器KM6两触头分别接蓄电池A1和A2的负极；继电器KM7两触头分别接蓄电池A2和A3的负极；继电器KM8两触头分别接蓄电池A3和A4的负极；继电器KM9两触头分别接蓄电池A4和A5的负极；继电器KM10两触头分别接蓄电池A5和A6的负极。该组五个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的接头B1连接；该组五个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池A6的负极。

当点火开关处于电机工作模式时，此时接头B1和B2接通，蓄电池A6通过点火开关接通的B1、B2和任意一个常闭继电器的线圈（所有常闭继电器的线圈为并联）处于接通状态，由于所有常闭继电器的线圈两端相当于连接在蓄电池A6正负极上（线圈一端直接接蓄电池A6的负极，另一端通过B1、B2接蓄电池A6的正极），所以所有常闭继电器的线圈带电，所有常闭继电器断开，常闭继电器对蓄电池的并联方式解除。如前所分析，此模式下所有常开继电器正好闭合，蓄电池组在电机工作模式下为串联。

蓄电池A6作为常闭继电器KM6-KM15线圈的工作电源。

当点火开关处于内燃机工作模式时，此时接头B1和B2断开，常闭继电器的工作正好跟B1和B2接通时相反，此时，蓄电池A6断开，常闭继电器的线圈不带电，所有常闭继电器因此处于闭合状态，常闭继电器使蓄电池处于并联方式。

同样的，当点火开关处于内燃机工作模式时，此时接头C1和C2断开，常开继电器的工作正好跟C1和C2接通时相反，此时，蓄电池A1断开，常开继电器的线圈不带电，所有常开继电器处于断开状态，常开继电器使蓄电池的串联方式解除。

点火开关切换到电机驱动系统时，KM1～KM5继电器导通，蓄电池A1～A6实现串联连接，KM6～KM15继电器导通后，因为是常闭继电器，故其触点全部断开。

点火开关切换到内燃机驱动系统或者熄火状态时，由于继电器KM6～KM10为常闭继电器，继电器KM6～KM10处于断开状态，蓄电池A1～A6的负极实现并联连接；同样的道理，由于继电器KM11～KM15为常闭继电器，继电器KM11～KM15处于断开状态，蓄电池A1～A6的正极实现并联连接，这样蓄电池就由串联切换为并联连接方式，充电电压12V，蓄电池充电饱和度高。

当内燃机驱动系统切换为电机驱动系统，蓄电池连接方式切换为串联连接方式。当电机驱动系统切换为内燃机系统，蓄电池连接方式切换为并联连接方式。充电器外插时，蓄电池连接方式为并联连接方式。

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 (2)

1.用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路，包括由N个蓄电池构成的蓄电池组，其特征在于：本切换电路通过点火开关对N个蓄电池的连接方式在内燃机驱动和电机驱动两种工作模式下进行并串联切换；本切换电路的主体元件为三组继电器，每组继电器均为N-1个；其中一组为常开继电器，另两组为常闭继电器；其中电机驱动状态下设置有CB两组同时由点火开关导通的接头；

N-1个常开继电器分别通过各自的两触头顺次首尾串联连接N个蓄电池，任意一个常开继电器两触头中的其中一个触头接相邻两蓄电池其中一个蓄电池的正极，另一个触头接另一个蓄电池的负极，首尾两蓄电池中没有通过触头连接的正极负极构成串联后的蓄电池组的正极负极；每个常开继电器的线圈一端通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中的一个接头C1连接；每个常开继电器的线圈另一端通过导线共同接首端蓄电池的负/正极，首端蓄电池的正/负极通过导线与电机驱动模式对应的C组接头中另一个接头C2连接；

两组常闭继电器中的一组用于并接蓄电池组的正极，该组N-1个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将N个蓄电池的正极并联连接并作为并联后的蓄电池组的正极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的正极；该组N-1个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的一个接头B1连接；该组N-1个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池的负极；尾端蓄电池的正极通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的另一个接头B2连接；

两组常闭继电器中的另一组用于并接蓄电池组的负极，该组N-1个常闭继电器分别通过各自的两触头顺次首尾将N个蓄电池的负极并联连接并作为并联后的蓄电池组的负极，任意一个常闭继电器两触头分别接相邻两蓄电池的负极；该组N-1个常闭继电器的线圈的一端并接在一起并通过导线与电机驱动模式对应的B组接头中的接头B1连接；该组N-1个常闭继电器的线圈的另一端并接在一起接尾端蓄电池的负极。

2.根据权利要求1所述的用于混合动力摩托车不同动力下的蓄电池切换电路，其特征在于：所述蓄电池组由六个蓄电池构成，每个蓄电池为12V；六个蓄电池按A1-A6的顺序排列，其中蓄电池A1为首端蓄电池，蓄电池A6为尾端蓄电池。