CN105172988B - 自充电电动车及其充电的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自充电电动车，包括具有驱动系统的机械车体、电源模块、充电装置，电源模块包括多个电池组，每个电池组均包括多个接口，充电装置包括发电系统、转化器，发电系统与多个电池组之间构成可接通或断开的多个充电电路，电池组与驱动系统之间构成可接通或断开的多个放电电路，其还包括分别用于检测多个电池组电压值的多个电压检测模块、分别与多个电压检测模块和转化器通信连接的控制器，控制器能够分别接收多个电压检测模块所检测的电压值并根据电压值来控制相应的充电电路或放电电路接通或断开以及转化器的工作。本发明能够在行驶过程中为电池组充电，实现节能行驶，使得单次充电的行驶里程得以延长。

Description

自充电电动车及其充电的方法

技术领域

本发明涉及一种能够进行自充电的电动车以及该电动车所采用的充电方法。

背景技术

目前市场上出现的大部分采用电力驱动的车辆，如电动汽车、电动自行车、电动三轮车、电动滑板车等，其电池组如附图1所示，采用一组电池单体串联或并联形成的电池组，因此它们均采用单次充电、单次行驶的使用方式，均不具备在正常行驶过程中通过将自身动能转化为电能来为自身电池充电从而达到提升行驶里程的功能。这样使得每次充电均需全部消耗市政供电能源，因此，具有能源损耗较大且行驶里程受限，对用户来说所需费用也较多。

近年来，出现了一些能够自充电的电动车，例如，申请号为200920097826.9的实用新型专利所公开的自充电电动车，其设置两组电池组，电池组连接一与发电机相连通的充电器，并在电池组与充电器之间加装充电切换开关。通过控制充电切换开关，即可在电动车行驶过程中为电池组充电。该自充电的电动车，其充电需要通过人手动切换充电切换开关来实现，虽然能够增加电动车的行驶里程，但其智能化程度较低，操作麻烦，使用不便，无法适应当前的发展趋势。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化地将自身动能转化为电能来为电池组充电，以达到节约能源、增加行驶里程目的的自充电电动车。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种自充电电动车，包括具有驱动系统的机械车体、为所述驱动系统提供动力的电源模块、充电装置，所述电源模块包括多个电池组，每个所述电池组均包括多个接口，所述充电装置包括用于将所述机械车体的动能转化为电能的发电系统、用于将所述发电系统产生的电能转化成可充电电流的转化器，所述发电系统与所述多个电池组之间构成可接通或断开的多个充电电路，所述电池组与所述驱动系统之间构成可接通或断开的多个放电电路，

所述自充电电动车还包括分别用于检测多个所述电池组电压值的多个电压检测模块、分别与多个所述电压检测模块和所述转化器通信连接的控制器，所述控制器能够分别接收多个所述电压检测模块所检测的电压值并根据所述电压值来控制相应的充电电路或放电电路接通或断开以及所述转化器的工作。

所述发电系统包括安装于所述机械车体上的微型发电机、与所述微型发电机相连接的逆变升压电源系统，所述逆变升压电源系统的输出端与所述转化器相连接。

所述微型发电机为一个或多个，位置位于所述的机械车体的车轮位置附近以获得所述的车轮的动能。

所述电池组为2~4个。

各所述电池组均具有两个接口，一个为市电充电接口，一个为连接所述充电电路和放电电路的充放电接口。

所述控制器设有第一设定值，使得当所述控制器接收到的所述电压检测模块所检测的电压值小于或等于所述第一设定值时，所述控制器能够控制充电电路接通、所述放电电路断开，并同时向所述转化器发送充电信号使所述转化器工作。

所述控制器设有第二设定值，使得当所述控制器接收到的所述电压检测模块所检测的电压值大于所述第二设定值时，所述控制器能够控制所述充电电路断开。

所述自充电电动车为电动汽车、电动自行车、电动三轮车或电动滑板车。

本发明还涉及上述自充电电动车所采用的自充电方法。

一种对行驶过程中的自充电电动车进行充电的方法，所述自充电电动车如权利要求1~5中任一项所述，其特征在于：所述方法为：

（1）对所述多个电池组设置使用和充电的优先级别，对所述控制器预先设定一设定值；

（2）在所述自充电电动车行驶开始，即对所有所述电池组的电压进行实时检测，并将各所述电池组的电压值与所述控制器中的所述设定值进行比较，获得所述电池组的电压状态，当所述电池组的电压值低于所述设定值时为待充电状态，当大于等于所述设定值时，为可使用状态；

（3）结合预先设定的使用和充电的优先级别和所述电压状态来控制各所述电池组的充电或放电。

（3）中，当全部所述电池组处于可使用状态时，使优先级别最高的电池组放电，对所述驱动系统供电；当全部电池组处于待充电状态时，使优先级别最高的电池组放电，对所述驱动系统供电，同时由所述充电装置对剩余电池组中优先级别最高的电池组进行充电；当部分所述电池组处于可使用状态，部分所述电池组处于待充电状态时，使处于可使用状态且优先级别更高的电池组放电，对所述驱动系统进行供电，同时由所述充电装置对处于待充电状态且优先级别更高的电池组进行充电。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明的自充电电动车结合其自充电方法能够智能化地控制行驶过程中对电池组进行自动充电，一是非常方便；二是，可以给需要充电的电池组进行及时充电，可以最大程度地利用自身动能，在上路前电池组电量相同时，采用本发明，可以行驶最长的行驶里程。

附图说明

附图1为现有的电动车的电池组的示意图。

附图2为本发明的自充电电动车的电池组的示意图。

附图3为本发明的自充电电动车的原理框图。

附图4为本发明的自充电电动车为电动自行车时的机械车体示意图。

以上附图中：1、第一电池组；2、第二电池组；3、控制器；4、转化器；5、发电系统；6、逆变升压电源系统；7、微型发电机；8、机械车体；9、驱动系统；10、车架；11、位置一；12、位置二；13、位置三；14、电压检测模块。

具体实施方式

下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述。

实施例一：一种自充电电动车，包括但不限于电动汽车、电动自行车、电动三轮车或电动滑板车等类型的电动车辆。如附图3所示，该自充电电动车包括机械车体8、驱动机械车体8运转的驱动系统9、为驱动系统9提供动力的电源模块、能够为电源模块充电的充电装置、多个电压检测模块14以及控制器3。

机械车体8通常包括车架10和安装于车架10上的若干个车轮。电源模块包括多个相互独立的电池组，每个电池组由若干个电池单体串联而成，每个电池组均包括多个接口。通常，电池组为2~4个，在本实施例中，采用两个电池组，分别称之为第一电池组1和第二电池组2，二者均可以为驱动系统9提供电能作为动力，如附图2所示。每个电池组均具有至少两个接口：一个市电充电接口和一个连接对应充电电路和放电电路的充放电接口，其中市电充电接口用于连接市电电源而给电池组充电，而充放电接口一方面用于放电而向驱动系统9供电，另一方面则用于在行驶过程中实现充电功能。电池组与驱动系统9之间构成可接通或断开的多个放电电路。

充电装置包括用于将机械车体的动能转化为电能的发电系统5、用于将发电系统5产生的电能转化成可充电电流的转化器4。发电系统5与多个电池组之间构成可接通或断开的多个充电电路。发电系统5设置在机械车体8上，用于将机械车体8行驶时的动能转化为能够为电池组充电所用的电能，发电系统5包括安装于机械车体8上的微型发电机7、与微型发电机7相连接的逆变升压电源系统6，逆变升压电源系统6的输出端与转化器4相连接。微型发电机为一个或多个，可以采用摩擦式和/或传动式发电机，用于将机械车体8的动能转化为电能，可将其设置在车架10上的车轮位置附近，以获得车轮的动能来实现其功能。例如附图4所示的电动自行车，其机械车体8的车架10包括安装前轮的前叉、安装后轮的辅叉以及三角支撑，故在前叉与前轮相对应的位置一11、辅叉与后轮相对应的位置二12、三角支撑与后轮相对应的位置三13共计可设置三个微型发电机7，从而这些微型发电机7通过与机械车体8的动力部分连接或接触而将动能转化为电能。这些电能送入逆变升压电源系统6中，逆变升压电源系统6的输出与转化器4相连接，从而被逆变升压电源系统6升压为电池组所需的48V或220V电压输出至转化器4，在转化器4中再被转化为可充电电流。

电压检测模块14为多个，分别用于检测多个电池组电压值。控制器3分别与多个电压检测模块14和转化器4通信连接，控制器3能够分别接收多个电压检测模块14所检测的电压值并根据电压值来控制相应的充电电路或放电电路接通或断开以及转化器4的工作，充电电路和放点电路可集成于控制器3中。具体为：控制器设有第一设定值，使得当控制器接收到的电压检测模块所检测的电压值小于或等于第一设定值时，控制器能够控制充电电路接通、放电电路断开，并同时向转化器发送充电信号使转化器工作。控制器还可设有第二设定值，使得当控制器接收到的电压检测模块所检测的电压值大于第二设定值时，控制器能够控制充电电路断开。

本自充电电动车采用市电充电和在行驶过程中由充电装置进行充电相结合的充电方式。

上述自充电电动车在行驶过程中所采用的充电方法如下：

（1）对多个电池组设置使用和充电的优先级别，对控制器3预先设定一设定值。

（2）在自充电电动车行驶开始，即对所有电池组的电压进行实时检测，并将各电池组的电压值与控制器3中的设定值进行比较，获得电池组的电压状态，当电池组的电压值低于设定值时为待充电状态，当大于等于设定值时，为可使用状态。随着电动车的行驶，电池组的电压状态实时变化。

（3）结合预先设定的使用和充电的优先级别和电压状态来控制各电池组的充电或放电。当全部电池组处于可使用状态时，使优先级别最高的电池组放电，对驱动系统9供电；当全部电池组处于待充电状态时，使优先级别最高的电池组放电，对驱动系统9供电，同时由充电装置对剩余电池组中优先级别最高的电池组进行充电；当部分电池组处于可使用状态，部分电池组处于待充电状态时，使处于可使用状态且优先级别更高的电池组放电，对驱动系统9进行供电，同时由充电装置对处于待充电状态且优先级别更高的电池组进行充电。

以本实施例中采用两个电池组为例，两个电池组中，第一电池组1被默认设置为优先放电工作或优先充电的电池组，即第一电池组1的优先级别高于第二电池组2。同时，结合电池组等相关参数，至少设定一设定值，即前述的第一设定值，以此来判断电池组的电压状态。在自充电电动车行驶开始，即对所有电池组的电压进行实时检测，并将各电池组的电压值与控制器3中的设定值进行比较，获得电池组的电压状态：当电池组的电压值低于设定值时为待充电状态，当大于等于设定值时，为可使用状态。随着电动车的行驶，电池组的电压状态实时变化。

若第一电池组1和第二电池组2均处于可使用状态，则按照设定的优先级别进行放电，即采用第一电池组1进行放电，对驱动系统供电。若第一电池组1和第二电池组2均处于待充电状态，仍则按照设定的优先级别进行放电，即采用第一电池组1进行放电，同时由充电装置对第二电池组2进行充电。若第一电池组1和第二电池组2中某一个电池组处于可使用状态，而另一个电池组处于待充电状态，则采用处于可使用状态的那个电池组进行放电，而处于待充电状态的那个电池组则进行充电。

在控制器3中还可以设置另一设定值，即上述第二设定值，对于进行充电的电池组检测其电压值，若其电压值达到第二设定值，则控制器3使其充电电路断开而停止充电。

由此，该自充电电动车即可在行驶过程中将动能转化为电能，并存储在其电池组中，从而达到节能目的。

若各个电池组中的储电量均较低时，就需要通过电池组上设置的市电充电接口来连接市电电源而实现充电。

与现有的电动车仅能实现单词充电、单次行驶、行驶里程受电池组容量限制相比，本发明的自充电电动车通过将自身动能转换为电能，从而增加其行驶里程，达到自身能量转换的节能行驶目的，进而可以节省用户的使用成本。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自充电电动车，包括具有驱动系统的机械车体、为所述驱动系统提供动力的电源模块、充电装置，所述电源模块包括多个电池组，每个所述电池组均包括多个接口，所述充电装置包括用于将所述机械车体的动能转化为电能的发电系统、用于将所述发电系统产生的电能转化成可充电电流的转化器，所述发电系统与所述多个电池组之间构成可接通或断开的多个充电电路，所述电池组与所述驱动系统之间构成可接通或断开的多个放电电路，

其特征在于：所述自充电电动车还包括分别用于检测多个所述电池组电压值的多个电压检测模块、分别与多个所述电压检测模块和所述转化器通信连接的控制器，所述控制器能够分别接收多个所述电压检测模块所检测的电压值并根据所述电压值来控制相应的充电电路或放电电路接通或断开以及所述转化器的工作；

所述控制器设有第一设定值，使得当所述控制器接收到的所述电压检测模块所检测的电压值小于或等于所述第一设定值时，所述控制器能够控制充电电路接通、所述放电电路断开，并同时向所述转化器发送充电信号使所述转化器工作；

所述控制器设有第二设定值，使得当所述控制器接收到的所述电压检测模块所检测的电压值大于所述第二设定值时，所述控制器能够控制所述充电电路断开。

2.根据权利要求1所述的自充电电动车，其特征在于：所述发电系统包括安装于所述机械车体上的微型发电机、与所述微型发电机相连接的逆变升压电源系统，所述逆变升压电源系统的输出端与所述转化器相连接。

3.根据权利要求2所述的自充电电动车，其特征在于：所述微型发电机为一个或多个，位置位于所述的机械车体的车轮位置附近以获得所述的车轮的动能。

4.根据权利要求1所述的自充电电动车，其特征在于：所述电池组为2~4个。

5.根据权利要求1所述的自充电电动车，其特征在于：各所述电池组均具有两个接口，一个为市电充电接口，一个为连接所述充电电路和放电电路的充放电接口。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的自充电电动车，其特征在于：所述自充电电动车为电动汽车、电动自行车、电动三轮车或电动滑板车。

7.一种对行驶过程中的自充电电动车进行充电的方法，所述自充电电动车如权利要求1~5中任一项所述，其特征在于：所述方法为：

（1）对所述多个电池组设置使用和充电的优先级别，对所述控制器预先设定一设定值；

（2）在所述自充电电动车行驶开始，即对所有所述电池组的电压进行实时检测，并将各所述电池组的电压值与所述控制器中的所述设定值进行比较，获得所述电池组的电压状态，当所述电池组的电压值低于所述设定值时为待充电状态，当大于等于所述设定值时，为可使用状态；

（3）结合预先设定的使用和充电的优先级别和所述电压状态来控制各所述电池组的充电或放电。

8.根据权利要求7所述的对行驶过程中的自充电电动车进行充电的方法，其特征在于：（3）中，当全部所述电池组处于可使用状态时，使优先级别最高的电池组放电，对所述驱动系统供电；当全部电池组处于待充电状态时，使优先级别最高的电池组放电，对所述驱动系统供电，同时由所述充电装置对剩余电池组中优先级别最高的电池组进行充电；当部分所述电池组处于可使用状态，部分所述电池组处于待充电状态时，使处于可使用状态且优先级别更高的电池组放电，对所述驱动系统进行供电，同时由所述充电装置对处于待充电状态且优先级别更高的电池组进行充电。