CN104210377A - 一种电动车控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动车控制系统，该电动车安装有一主蓄电池和一辅助蓄电池，微型发电机运转产生的电能经过整流稳压电路板进行整流稳压后输出并储存在辅助蓄电池内，还包括有电子罗盘及电动车控制器，所述主蓄电池、辅助蓄电池及电子罗盘与电动车控制器通信连接，在电动车骑行过程中，电动车控制器处理电动车运行状态以及主蓄电池、辅助蓄电池运行状态的信息后，控制主蓄电池及辅助蓄电池对电机的供电状态以及调整电机的运行。本发明利用电动车骑行中上下振动产生的能量带动微型发电机运转产生电能，而且优化了蓄电池的使用，延长了电池的使用寿命和行驶里程。

Description

一种电动车控制系统

技术领域

本发明属于电动车技术领域。

背景技术

电动车如今已经飞入寻常百姓家，现有市场的上电动车，其骑行状态完全由骑行者根据路面情况以及电动车本身的运行状态进行操控，由于骑行者感知的差异，操控不够准确，因此电动车的运行状态以及骑行的舒适度都不够好。

电动车在不同的运行状态下，对电源的要求也是不同的，比如在启动及爬坡时需要电机增大扭矩，此时需要电源保持稳定的大电流输出，在低速时，电源正常供应稳定的电流即可，而在下坡时，电机减速，电机扭矩减小，不需要较大的电流。然而目前的电动车都没有具体考虑这些因素，影响了电池的使用寿命、行驶里程。

另外，在电动车骑行过程中，产生振动在所难免，尤其是在某些农村、山区等偏远地区，路况较差，那么产生的振动会更大，骑行的舒适性大大降低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种电动车控制系统，将骑行过程中振动产生的能量转换为电能储存起来以进一步利用，另外就是改善电动车的运行状态，提高骑行的舒适度，延长电池的使用寿命和行驶里程。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种电动车控制系统，该电动车安装有一主蓄电池和一辅助蓄电池，所述辅助蓄电池安装于电动车车身侧面的蓄电池支架上，所述蓄电池支架包括固定于车身上的侧板，所述侧板外侧平面底部左右两侧设有挡块，所述挡块包括垂直于所述侧板外侧平面的支撑部以及设于支撑部头端的折弯部，所述侧板外侧平面在中部左右两侧设有弹性夹紧结构，所述辅助蓄电池为矩形结构，所述辅助蓄电池底部支撑于挡块的支撑部上，所述辅助蓄电池左右两侧由弹性夹紧结构夹紧，所述主蓄电池及辅助蓄电池与电机通过电源线连接，还包括电动车减震器，所述电动车减震器包括减震叉和设于减震叉上的减震弹簧，还设有微型发电机、整流稳压电路板及辅助蓄电池，所述微型发电机与整流稳压电路板电连接，所述整流稳压电路板与辅助蓄电池电连接，所述减震叉与所述微型发电机之间设有将减震叉的上下直线运动转换为转动运动的振动运动转换机构，所述振动运动转换机构带动微型发电机工作，所述微型发电机运转产生的电能经过整流稳压电路板进行整流稳压后输出并储存在辅助蓄电池内，还包括有电子罗盘及电动车控制器，所述主蓄电池、辅助蓄电池及电子罗盘与电动车控制器通信连接，在电动车骑行过程中，所述电子罗盘测定电动车在骑行过程的运行状态并将电动车运行状态信息通信传输给电动车控制器，同时电动车控制器监控所述主蓄电池及辅助蓄电池的运行状态，所述电动车控制器处理电动车运行状态以及主蓄电池、辅助蓄电池运行状态的信息后，控制主蓄电池及辅助蓄电池对电机的供电状态以及调整电机的运行。

优选的，当下坡角度大于30度时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

优选的，根据电动车转向角度大小，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

优选的，当电动车左右倾斜或者左右晃动时，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

优选的，当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动在设定数值范围内时，电动车控制器控制电机减速的同时控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电，当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动超过设定数值范围时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

优选的，正常行驶状态，主蓄电池为电机供电，当主蓄电池电量不足或者电量耗尽时，电动车控制器控制辅助蓄电池为电机供电，同时电动车控制器控制电机电流减小并减速。

优选的，所述弹性夹紧结构包括滑块固定座、滑块以及弹簧，所述滑块通过滑轨机构滑动设置在滑块固定座上，在滑块与滑块固定座之间弹簧的作用下，滑块将辅助蓄电池弹性夹紧。

优选的，所述滑块固定座包括固定板，所述固定板左右两侧设有挡板，所述固定板底部左右两侧设有滑道孔，所述滑块包括滑板，所述滑板底部左右两侧设有滑柱，所述滑柱头部设有小径部，所述滑板置于固定板上，滑板左右两侧位于挡板内侧，所述小径部插入滑道孔，所述弹簧套接在滑柱上。

优选的，所述滑板平面垂直设有夹紧板，所述夹紧板顶端设有挡檐。

本发明利用电动车骑行中上下振动产生的直线运动，通过振动运动转换机构转化为圆周运动，带动微型发电机运转产生电能，经过整流稳压电路板的稳压、整流处理储存到辅助蓄电池内，这样不仅能储存电能作为电动车的备用蓄电池使用，同时利用振动运动转换机构的反作用力，使电动车的振感减弱，让骑行者感觉更舒适。

该辅助蓄电池以可拆卸的方式安装在电动车车身上，以供骑行者选择安装，当电动车主蓄电池电量耗尽或者出现故障时，电动车控制器中的电源切换电路控制进行电机供电电源的切换，即断开电动车主蓄电池对电机的供电，同时启动辅助蓄电池对电机进行供电，保证电动车可以继续骑行一段路程。

而且，本发明利用蓄电池支架安装辅助蓄电池，左右滑块可以左右移动，以适应不同大小的辅助蓄电池，当需要安装辅助蓄电池时，把辅助蓄电池放在侧板上，辅助蓄电池底部支撑于挡块的支撑部上，然后左滑块向左移动，右滑块向右移动，左、右滑块配合将辅助蓄电池卡紧，而挡块上的折弯部及夹紧板上的挡檐可以进一步避免辅助蓄电池脱落，在辅助蓄电池安装完毕后，用电源线线连接电机和辅助蓄电池。

另外，本发明采用上述技术方案后，在电动车上安装一个感知电动车运行状态的电子罗盘，同时增加一个辅助蓄电池，而主蓄电池、辅助蓄电池及电子罗盘均与电动车控制器通讯连接，在电动车骑行过程中，电子罗盘测定电动车在骑行过程的运行状态，同时电动车控制器监控主蓄电池及辅助蓄电池的运行状态，电动车控制器处理电动车运行状态、主蓄电池及辅助蓄电池运行状态的信息后，相应控制主蓄电池及辅助蓄电池对电机的供电状态，同时也可以对应控制调整电机的运行。

一方面，由于电子罗盘感知电动车运行状态比较准确，而电动车控制器作为电动车运行控制的核心，根据设定的优化程序进行控制电机，因此极大的改善了电动车的运行状态，提高了骑行的舒适度。

另一方面，辅助蓄电池作为备用电池，当电动车主蓄电池电量耗尽或者出现故障，以及电动车运行状态发生变化时，电动车控制器中的电源切换电路控制电机供电电源的切换，既可以是主蓄电池和辅助蓄电池同时供电，也可以是主蓄电池或者辅助蓄电池单独供电，这样在主蓄电池电量耗尽或者出现故障时断开电动车主蓄电池对电机的供电，同时启动辅助蓄电池对电机进行供电，保证电动车可以继续骑行一段路程，在爬坡、启动或者高速时，可以同时启动主蓄电池和辅助蓄电池供电，在下坡、转弯、颠簸、摇晃或者低速时，可以是主蓄电池或者辅助蓄电池单独供电，因此极大的优化了蓄电池的使用，延长了电池的使用寿命和行驶里程。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

图1为电动车振动能量回收装置的结构原理图；

图2为电动车刹车能量回收装置的结构原理图；

图3为能量转换轴驱动结构的示意图；

图4为蓄电池支架的结构示意图；

图5为弹性夹紧结构的结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种综合利用电动车骑行过程中产生的能耗进行发电，并将发电产生的电能储存到辅助蓄电池内，做为电动车的备用蓄电池使用，而组成的一个电动车骑行能耗综合循环利用系统。

首先，具体说明由电动车振动能量回收装置和电动车刹车能量回收装置组成的电动车能量回收装置。

如图1所示，为电动车振动能量回收装置，包括电动车减震器1，所述电动车减震器包括减震叉和设于减震叉上的减震弹簧，还设有微型发电机2、整流稳压电路板及辅助蓄电池，所述微型发电机与整流稳压电路板电连接，所述整流稳压电路板与辅助蓄电池电连接，所述减震叉与所述微型发电机之间设有将减震叉的上下直线运动转换为转动运动的振动运动转换机构，所述振动运动转换机构带动微型发电机工作，所述微型发电机运转产生的电能经过整流稳压电路板进行整流稳压后输出并储存在辅助蓄电池内。

其中，所述振动运动转换机构包括转轴支架、转轴11，所述转轴通过轴承支撑在转轴支架上，所述转轴上设有驱动微型发电机工作的飞轮12。进一步的，所述转轴为曲轴，所述振动运动转换机构还包括与曲轴连接的连杆，所述连杆连接滑块，所述滑块安装于减震叉上。而作为另外一种可替换的结构，所述振动运动转换机构还包括与转轴垂直的转换轴，所述转换轴头端设有锥齿轮与减震叉上的锥齿轮啮合，所述转换轴尾端设有锥齿轮与转动轴上的锥齿轮啮合。

电动车振动能量回收装置利用电动车骑行中上下振动产生的直线运动，通过振动运动转换机构转化为圆周运动，带动微型发电机运转产生电能，经过整流稳压电路板的稳压、整流处理储存到辅助蓄电池内，这样不仅能储存电能作为电动车的备用蓄电池使用，同时利用振动运动转换机构的反作用力，使电动车的振感减弱，让骑行者感觉更舒适。

如图2和图3所示，电动车刹车能量回收装置，同电动车振动能量回收装置类似，其也需要设置微型发电机2、整流稳压电路板及辅助蓄电池以进行发电、整流稳压及储存电能，同样的，所述微型发电机2与整流稳压电路板电连接，所述整流稳压电路板与辅助蓄电池电连接，更重的是，该电动车刹车能量回收装置还包括固定于车身上的能量转换轴13，所述能量转换轴与车轮轴15平行，在车轮上固定有与车轮轴同心的摩擦盘16，所述能量转换轴上设有能量转换盘14，所述能量转换轴径向外侧设有微型发电机，所述能量转换轴上设有驱动微型发电机工作的飞轮，所述能量转换轴设于能量转换支架上，所述能量转换支架上设有供能量转换轴滑动的滑槽以及驱动能量转换轴沿滑槽向摩擦盘移动以使能量转换盘与摩擦盘摩擦接触的能量转换轴驱动结构，所述能量转换轴驱动结构由刹车系统控制，所述微型发电机运转产生的电能经过整流稳压电路板进行整流稳压后输出并储存在辅助蓄电池内。

结合图3说明上述的能量转换轴驱动结构，能量转换支架包括方管17，所述方管左右两侧开设有滑槽18，所述方管管壁上开设有开口，所述开口内设有一楔形块19，所述楔形块由刹车系统控制向方管内侧运动，楔形块楔面推动能量转换轴13沿滑槽运动，所述能量转换轴及楔形块均连接有复位弹簧。另外，在开口的内壁设有定位槽，楔形块外壁设有定位条与定位槽配合，这样可以限定楔形块的运行轨迹。其中刹车系统既可以是液压刹车也可以是拉索刹车，液压刹车可以通过液压力驱动楔形块，而拉索刹车则可以通过拉索传递作用力驱动楔形块。

所述摩擦盘包括摩擦盘本体及设于摩擦盘本体外圆周侧的摩擦材料层，所述能量转换盘包括能量转换盘本体及设于能量转换盘本体外圆周侧的摩擦材料层。所述摩擦盘与能量转换盘之间设有相互啮合的啮合齿。摩擦盘本体及能量转换盘本体需要使用强度较高的材料，如铸铁、合金钢、或者高强塑料，摩擦层则选用摩擦带或者摩擦涂层，既要保证强度，又要保证两者产生足够大的摩擦力带动转动。

在刹车时，车轮转动的惯性力不仅阻碍了刹车，而且大量能量白白损耗掉了，电动车刹车能量回收装置利用刹车时车轮的惯性转动，通过摩擦盘与能量转换盘的摩擦配合，带动能量转换轴及飞轮驱动微型发电机运转产生电能，经过整流稳压电路板的稳压、整流处理储存到辅助蓄电池内，这样不仅能储存电能作为电动车的备用蓄电池使用，同时利用能量转换盘的反作用力，辅助原有的刹车系统进行刹车，避免了刹车系统过快的损耗。

上述电动车能量回收装置产生的电能均储存在辅助蓄电池内，该辅助蓄电池以可拆卸的方式安装在电动车车身上，以供骑行者选择安装。在电动车车身侧面设有安装辅助蓄电池的蓄电池支架。

如图4和图5所示，蓄电池支架包括固定于车身上的侧板3，所述侧板外侧平面底部左右两侧设有挡块32，所述挡块包括垂直于所述侧板外侧平面的支撑部以及设于支撑部头端的折弯部，所述侧板外侧平面在中部左右两侧设有弹性夹紧结构31，所述辅助蓄电池为矩形结构，所述辅助蓄电池底部支撑于挡块32的支撑部上，所述辅助蓄电池左右两侧由弹性夹紧结构31夹紧，所述辅助蓄电池与电动车控制器电连接，所述辅助蓄电池设有电源输出接口，所述电源输出接口与电机之间通过电源线连接，所述电动车控制器设有电源切换电路，所述电源切换电路控制电机的电源在辅助蓄电池及电动车主蓄电池之间切换。

所述弹性夹紧结构31包括滑块固定座312、滑块311以及弹簧313，所述滑块通过滑轨机构滑动设置在滑块固定座上，在滑块与滑块固定座之间弹簧的作用下，滑块将辅助蓄电池弹性夹紧。所述滑块固定座包括固定板3121，所述固定板左右两侧设有挡板3122，所述固定板底部左右两侧设有滑道孔3123，所述滑块包括滑板3111，所述滑板底部左右两侧设有滑柱3113，所述滑柱头部设有小径部，所述滑板置于固定板上，滑板左右两侧位于挡板内侧，所述小径部插入滑道孔，所述弹簧套接在滑柱上。所述滑板平面垂直设有夹紧板3112，所述夹紧板顶端设有挡檐3114。所述辅助蓄电池的电池容量为2A，所述辅助蓄电池还设有控制辅助蓄电池的输出电压的电压切换电路。

左右滑块可以左右移动，以适应不同大小的辅助蓄电池，当需要安装辅助蓄电池时，把辅助蓄电池放在侧板上，辅助蓄电池底部支撑于挡块的支撑部上，然后左滑块向左移动，右滑块向右移动，左、右滑块配合将辅助蓄电池卡紧，而挡块上的折弯部及夹紧板上的挡檐可以进一步避免辅助蓄电池脱落，在辅助蓄电池安装完毕后，用电源线线连接电机和辅助蓄电池。

辅助蓄电池作为备用电池，在电动车主蓄电池正常使用时，其利用电动车振动或者刹车的能量进行充电(或者事先充好电)，当电动车主蓄电池电量耗尽或者出现故障时，电动车控制器中的电源切换电路控制进行电机供电电源的切换，即断开电动车主蓄电池对电机的供电，同时启动辅助蓄电池对电机进行供电。另外，为了适应不同规格(工作电压)的电机，辅助蓄电池还设有控制辅助蓄电池的输出电压的电压切换电路，在辅助蓄电池上设置切换按钮进行输出电压的切换，一般设置输出电压为36V、48V、64V的三种规格即可满足大部分需求。

该电动车安装有一主蓄电池和一辅助蓄电池，主蓄电池及辅助蓄电池与电机通过电源线连接，还包括有电子罗盘及电动车控制器，所述主蓄电池、辅助蓄电池及电子罗盘与电动车控制器通信连接，在电动车骑行过程中，所述电子罗盘测定电动车在骑行过程的运行状态并将电动车运行状态信息通信传输给电动车控制器，同时电动车控制器监控所述主蓄电池及辅助蓄电池的运行状态，所述电动车控制器处理电动车运行状态以及主蓄电池、辅助蓄电池运行状态的信息后，控制主蓄电池及辅助蓄电池对电机的供电状态以及调整电机的运行。

电动车上坡或者启动时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时为电机供电，电机也相应增加电流及转矩，下坡时，电动车控制器控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电，电机电流减小，电动车控制器控制电机减速。

当下坡角度大于30度时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

根据电动车转向角度大小，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

当电动车左右倾斜或者左右晃动时，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动在设定数值范围内时，电动车控制器控制电机减速的同时控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电，当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动超过设定数值范围时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

正常行驶状态，主蓄电池为电机供电，当主蓄电池电量不足或者电量耗尽时，电动车控制器控制辅助蓄电池为电机供电，同时电动车控制器控制电机电流减小并减速。

Claims (10)

1.一种电动车控制系统，其特征在于：该电动车安装有一主蓄电池和一辅助蓄电池，所述辅助蓄电池安装于电动车车身侧面的蓄电池支架上，所述蓄电池支架包括固定于车身上的侧板，所述侧板外侧平面底部左右两侧设有挡块，所述挡块包括垂直于所述侧板外侧平面的支撑部以及设于支撑部头端的折弯部，所述侧板外侧平面在中部左右两侧设有弹性夹紧结构，所述辅助蓄电池为矩形结构，所述辅助蓄电池底部支撑于挡块的支撑部上，所述辅助蓄电池左右两侧由弹性夹紧结构夹紧，所述主蓄电池及辅助蓄电池与电机通过电源线连接，还包括电动车减震器，所述电动车减震器包括减震叉和设于减震叉上的减震弹簧，还设有微型发电机、整流稳压电路板及辅助蓄电池，所述微型发电机与整流稳压电路板电连接，所述整流稳压电路板与辅助蓄电池电连接，所述减震叉与所述微型发电机之间设有将减震叉的上下直线运动转换为转动运动的振动运动转换机构，所述振动运动转换机构带动微型发电机工作，所述微型发电机运转产生的电能经过整流稳压电路板进行整流稳压后输出并储存在辅助蓄电池内，还包括有电子罗盘及电动车控制器，所述主蓄电池、辅助蓄电池及电子罗盘与电动车控制器通信连接，在电动车骑行过程中，所述电子罗盘测定电动车在骑行过程的运行状态并将电动车运行状态信息通信传输给电动车控制器，同时电动车控制器监控所述主蓄电池及辅助蓄电池的运行状态，所述电动车控制器处理电动车运行状态以及主蓄电池、辅助蓄电池运行状态的信息后，控制主蓄电池及辅助蓄电池对电机的供电状态以及调整电机的运行。

2.根据权利要求1所述的一种电动车控制系统，其特征在于：电动车上坡或者启动时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时为电机供电，电机也相应增加电流及转矩，下坡时，电动车控制器控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电，电机电流减小，电动车控制器控制电机减速。

3.根据权利要求2所述的一种电动车控制系统，其特征在于：当下坡角度大于30度时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

4.根据权利要求1所述的一种电动车控制系统，其特征在于：根据电动车转向角度大小，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

5.根据权利要求1所述的一种电动车控制系统，其特征在于：当电动车左右倾斜或者左右晃动时，电动车控制器控制电机减速，同时电动车控制器根据转向角度大小控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电。

6.根据权利要求1所述的一种电动车控制系统，其特征在于：当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动在设定数值范围内时，电动车控制器控制电机减速的同时控制主蓄电池或者辅助蓄电池为电机供电，当电机转向角度、左右倾斜或者左右晃动超过设定数值范围时，电动车控制器控制主蓄电池及辅助蓄电池同时停止输出电流给电机。

7.根据权利要求1至6任意一项所述的一种电动车控制系统，其特征在于：正常行驶状态，主蓄电池为电机供电，当主蓄电池电量不足或者电量耗尽时，电动车控制器控制辅助蓄电池为电机供电，同时电动车控制器控制电机电流减小并减速。

8.根据权利要求1所述的一种电动车控制系统，其特征在于：所述弹性夹紧结构包括滑块固定座、滑块以及弹簧，所述滑块通过滑轨机构滑动设置在滑块固定座上，在滑块与滑块固定座之间弹簧的作用下，滑块将辅助蓄电池弹性夹紧。

9.根据权利要求8所述的一种电动车控制系统，其特征在于：所述滑块固定座包括固定板，所述固定板左右两侧设有挡板，所述固定板底部左右两侧设有滑道孔，所述滑块包括滑板，所述滑板底部左右两侧设有滑柱，所述滑柱头部设有小径部，所述滑板置于固定板上，滑板左右两侧位于挡板内侧，所述小径部插入滑道孔，所述弹簧套接在滑柱上。

10.根据权利要求9所述的一种电动车控制系统，其特征在于：所述滑板平面垂直设有夹紧板，所述夹紧板顶端设有挡檐。