CN106585404B - 一种电动车能量回收系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动车能量回收系统及方法，其技术方案要点是包括用于电动机电力供应的主用电池、用于电气设备电力供应的备用电池；以及能量回收装置，该能量回收装置包括离合装置、以及设于离合装置上的微型发电机，微型发电机的输出轴上连接有磨砂盘，在电动车的前轮上与其同轴心设置有磨砂环；能量回收开关，其设于电动车的车把上；车速检测装置，用以输出车速信号；坡度检测装置，用以输出坡度信号；控制部，用于接收车速信号及坡度信号，并进行判断；其中，当车速大于预设值且坡度处于下坡时，控制部控制能量回收装置能被启动，通过按压一次能量回收开关，微型发电机通过离合装置使其输出轴上连接的磨砂盘与磨砂环相抵以对备用电池进行充电。
Description
技术领域
本发明涉及电动车能量回收技术领域，特别涉及一种电动车能量回收系统及方法。
背景技术
电动车，即电力驱动车，电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动，以控制电流大小改变速度的车辆。
我国地域辽阔，有约60%的国土是丘陵、山地和高原，其中已建成通车的公路有不少穿越这些地区，这些地区地形欺负和地势落差大，需要采用连续升坡或连续降坡的方法克服高差，下坡时不少公路有连续长下坡路段，这些连续长下坡路段的平均坡长一般超过4km。
用户骑行电动车在这些路段时，由于在下坡中，重力将驱动电动车加速行驶，大量的势能被制动装置消耗，使得电动车下坡的势能不能很好的利用起来，因此急需一种有效的能量回收方式。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种电动车能量回收系统，能够利用下坡进行势能回收。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种电动车能量回收系统，包括用于电动机电力供应的主用电池、用于电气设备电力供应的备用电池；以及
能量回收装置，该能量回收装置包括离合装置、以及设于离合装置上的微型发电机，所述微型发电机的输出轴上连接有磨砂盘，在电动车的前轮上与其同轴心设置有磨砂环；
能量回收开关，其设于电动车的车把上；
车速检测装置，用以输出车速信号；
坡度检测装置，用以输出坡度信号；
控制部，用于接收所述车速信号及坡度信号，并进行判断；
其中，当车速大于预设值且坡度处于下坡时，所述控制部控制能量回收装置能被启动，通过按压能量回收开关，所述微型发电机通过离合装置使其输出轴上连接的磨砂盘与磨砂环相抵以对备用电池进行充电。
优选的，所述离合装置包括设于电动车前叉上的安装块、以及设于安装块上的电控锁，所述电控锁电连接于能量回收开关，所述安装块上开设有燕尾槽，所述燕尾槽内滑移连接有燕尾块，所述燕尾块的一端受控于电控锁可沿燕尾槽滑动，所述微型发电机固接在燕尾块上。
优选的，所述燕尾块的另一端与燕尾槽的槽壁之间连接有减震弹簧。
优选的，所述电控锁包括壳体、开设于壳体上的滑道、以及设于滑道内的锁舌，所述锁舌的一端连接于燕尾块的一端且另一端连接有永磁体，所述锁舌上套接有复位弹簧，所述滑道内还设置有电磁铁，所述电磁铁电连接于能量回收开关，所述能量回收开关控制电磁铁得电以通过锁舌驱使燕尾块在燕尾槽中滑动。
优选的，该电动车能量回收系统还包括：
电量检测装置，用于检测备用电池和主用电池的电量值；
计数电路，用于检测能量回收开关在预定时间内连续按压的次数；
继电器，其转换触点分别串接在备用电池与充放电电路之间、以及主用电池与充放电电路之间；
其中，当备用电池的电量值大于预设值且在预定时间内连续按压能量回收开关时，所述控制部控制继电器动作使微型发电机对主用电池进行充电。
本发明的另一个目的在于提供一种电动车能量回收方法，能够利用下坡进行势能回收。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种电动车能量回收方法，包括如下步骤：
s100，通过车速检测装置检测车轮的转速状态，通过坡度检测装置检测电动车的坡度状态；
s200，由一个控制部分析运算车轮的转速状态以及坡度状态，若车轮的转速大于预设值且电动车处于下坡时，则进入s300；
s300，按压能量回收开关，微型发电机通过离合装置接近电动车的前轮，使微型发电机输出轴上连接的磨砂盘与前轮上的磨砂环相抵触，通过前轮的转动带动微型发电机转动以对备用电池进行充电。
优选的，在步骤s300中，还通过电量检测装置检测备用电池和主用电池的电量值，若备用电池的电量值大于预设值，通过在预定时间内连续按压能量回收开关，控制部控制微型发电机对主用电池充电。
优选的，若后续使用中备用电池的电量值小于预设值时，按压能量回收开关，控制部控制微型发电机对备用电池续充。
优选的，若主用电池的电量值大于预设值时，控制部控制微型发电机不进行充电工作。
综上所述，本发明对比于现有技术的有益效果为：
1、该电动车将主用电池供给电动机电力，备用电池供给电气设备电力，电气设备主要为大灯、仪表盘灯等，电力分开供应的方式，防止用户长时间开启车辆大灯对电动车的续航造成影响，从而在一定程度上提高了该电动车的续航能力；
2、该电动车在下坡时，用户通过按压车把上的能量回收开关控制电控锁得电，电控锁中的锁舌伸出驱使微型步进电机移动，将微型步进电机输出轴上的磨砂盘与前轮上的磨砂环相抵，通过前轮的转动带动微型步进电机切割磁感线发电以对备用电池进行充电，有效提高电动车对势能的利用效果，更加节能环保。
附图说明
图1为能量回收装置的安装示意图；
图2为图1中A部的放大图；
图3为能量回收装置的使用示意图；
图4为能量回收开关的安装示意图；
图5为电动车能量回收系统的系统框图；
图6为电动车能量回收方法的流程图。
附图标记：1、主用电池；2、备用电池；3、能量回收装置；31、离合装置；310、安装块；311、电控锁；3110、壳体；3111、滑道；3112、锁舌；3113、永磁体；3114、复位弹簧；3115、电磁铁；312、燕尾槽；313、燕尾块；314、减震弹簧；32、微型发电机；33、磨砂盘；34、磨砂环；4、能量回收开关；5、控制部；6、电动车前叉；7、继电器；8、车体；9、前轮；10、轮毂；11、充放电电路；12、车把；13、显示模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例一，结合图1和图5所示：
一种电动车能量回收系统，包括主用电池1和备用电池2，主用电池1和备用电池2均设置在电动车的车体8内，主用电池1的电力仅供给于电动机，备用电池2的电力供给电动车的电气设备，电气设备包括但不限于电动车的大灯、转向灯、尾灯、仪表盘灯等。
结合图2、图4和图5所示，该电动车能量回收系统还包括：
能量回收装置3，该能量回收装置3包括离合装置31、以及设于离合装置31上的微型发电机32，微型发电机32的输出轴上连接有磨砂盘33，在电动车的前轮9上设置有磨砂环34，磨砂环34固接在前轮9的轮毂10上，磨砂环34的轴心与前轮9轮毂10的轴心之间呈同轴心设置，相应的，在磨砂盘33和磨砂环34的外圆均设置有磨砂面，磨砂面为较为粗糙的面，用以提高两者之间的摩擦力；
能量回收开关4，其设于电动车的车把12上；
车速检测装置，用以输出车速信号，车速检测装置本实施例通过霍尔元件感应电动车的车轮转速（车速即是车轮转速）；
坡度检测装置，用以输出坡度信号，坡度检测装置本实施例通过加速度传感器检测电动车是否处于下坡状态，加速度传感器检测坡度的方式为现有技术，本实施例不做具体阐述；
控制部5，用于接收车速信号及坡度信号，并进行判断；其中，当车速大于预设值且坡度处于下坡时，控制部5控制能量回收装置3能被启动，通过按压一次能量回收开关4，微型发电机32通过离合装置31使其输出轴上连接的磨砂盘33与磨砂环34相抵以对备用电池2进行充电。
结合图2和图3所示，离合装置31包括设于电动车前叉6上的安装块310、以及设于安装块310上的电控锁311，电控锁311电连接于能量回收开关4，安装块310上开设有燕尾槽312，燕尾槽312内滑移连接有燕尾块313，燕尾块313的一端受控于电控锁311可沿燕尾槽312滑动，微型发电机32固接在燕尾块313上，燕尾块313的另一端与燕尾槽312的槽壁之间连接有减震弹簧314。
电控锁311包括壳体3110、开设于壳体3110上的滑道3111、以及设于滑道3111内的锁舌3112，锁舌3112的一端连接于燕尾块313的一端且另一端连接有永磁体3113，锁舌3112上套接有复位弹簧3114，滑道3111内还设置有电磁铁3115，电磁铁3115电连接于能量回收开关4。
其中，控制部5上还连接有一显示模块13，显示模块13为LED显示屏，显示模块13设置在车把12的仪表盘上（参见附图4中），在能量回收装置3能被启动时，使得该信息得以在显示模块13上显示，用户通过该显示装置得知能量回收装置3能被启动，通过按压一次能量回收开关4，能量回收开关4给予控制部5一个触发信号，控制部5控制电磁铁3115得电，此时，即使用户手指离开能量回收开关4，电磁铁3115也始终处于得电状态，得电的电磁铁3115将产生磁性，从而电磁铁3115的正极（负极）与永磁体3113的正极（负极）相对，电磁铁3115与永磁体3113之间产生相向力，相向力驱使锁舌3112在滑道3111内滑动（复位弹簧3114相应被压缩），并且锁舌3112驱使燕尾块313在燕尾槽312中滑动，使得微型发电机32在安装块310上滑动将磨砂盘33的外圆与磨砂环34的外圆相抵，由于磨砂盘33的外圆和磨砂环34的外圆均为粗糙的磨砂面，从而能利用两者之间的摩擦力，前轮9转动时，通过磨砂环34带动磨砂盘33旋转，使得微型发电机32切割磁感线，其中，在微型发电机32上连接有充放电电路11，充放电电路11上连接着备用电池2，从而微型发电机32上发出的电力经充放电电路11升压、稳压、滤波充入到备用电池2中。
由于电动车前轮9的转速最高为400转/分钟，前轮9较低的转速，使得在磨砂盘33与磨砂环34相接触时，两者能实现快速对合，且不会产生震颤。
其中，在车速小于预设值和/或坡度处于平路或者上坡时，控制部5将断开电控锁311的供电回路，失去电力供应的电磁铁3115失去磁性，从而电磁铁3115与永磁体3113之间不再产生磁性，被压缩的复位弹簧3114以及减震弹簧314复位，驱使燕尾块313和锁舌3112恢复到原来的工位，带动微型发电机32在安装块310上移动，使得微型发电机32输出轴上连接的磨砂盘33与磨砂环34分离，此时，微型发电机32不再对备用电池2充电。
实施例二，基于实施例一的基础上，如图5所示，该电动车能量回收系统还包括：
电量检测装置，连接于控制部5，用于检测备用电池2和主用电池1的电量值；
计数电路，分别连接于控制部5和能量回收开关4，用于检测能量回收开关4在预定时间内连续按压的次数；
继电器7，其线圈连接于控制部5，其转换触点分别串接在备用电池2与充放电电路11之间、以及主用电池1与充放电电路11之间；
其中，当备用电池2的电量值大于预设值且在预定时间内连续按压能量回收开关4时，控制部5控制继电器7动作使微型发电机32对主用电池1进行充电。
在本实施例中预设值为备用电池2的90%电量值，预定时间和连续按压的次数采用在1s内按压两次的方式计算。
因此，当微型发电机32通过充点电电路对备用电池2充电时，电量检测装置实时检测备用电池2、及主用电池1的电量值，在检测到备用电池2中的电量值大于备用电池2总电量的90%时，用户通过显示模块13得知备用电池2电量值的大小，可通过在1s内连续按压两次能量回收开关4，计数电路经过计算输出计数信号至控制部5，控制部5控制继电器7动作，将其转换触点转接在主用电池1与充放电电路11之间的回路上；
若备用电池2中的电量值大于备用电池2总电量的90%时，而此时用户没有发现，微型发电机32继续对备用电池2进行充电，电量检测装置检测到备用电池2充电已经充电，控制部5将控制继电器7的动作，使得继电器7的转换触点转接至空档位上，不对备用电池2或主用电池1充电；
若继电器7的转换触点转接在主用电池1与充放电电路11之间的回路上，导致微型发电机32持续对主用电池1充电，主用电池1的电量充满时，控制部5相应控制继电器7的动作，使得继电器7的转换触点转接至空档位上；
继电器7的转换触点转接在空档位上，此时用户通过显示模块13得知备用电池2的电量不足，想要对备用电池2充电时，只需要按下一次能量回收开关4即可；主用电池1的电量不足，而备用电池2中的电量值大于预设值时，只需要在1s内连续按压两次能量回收开关4，即可对主用电池1进行充电，备用电池2和主用电池1之间充电转换操作简单、方便。
实施例三，如图6所示：
一种电动车能量回收方法，包括如下步骤：
s100，通过车速检测装置检测车轮的转速状态，通过坡度检测装置检测电动车的坡度状态；
s200，由一个控制部5分析运算车轮的转速状态以及坡度状态，若车轮的转速大于预设值且电动车处于下坡时，则进入s300；
s300，按压能量回收开关4，微型发电机32通过离合装置31接近电动车的前轮9，使微型发电机32输出轴上连接的磨砂盘33与前轮9上的磨砂环34相抵触，通过前轮9的转动带动微型发电机32转动以对备用电池2进行充电。
在步骤s300中，还通过电量检测装置检测备用电池2和主用电池1的电量值，若备用电池2的电量大于预设值，通过在预定时间内连续按压能量回收开关4，控制部5控制微型发电机32对主用电池1充电。
若后续使用中备用电池2的电量小于预设值时，按压能量回收开关4，控制部5控制微型发电机32对备用电池2续充。
若主用电池1的电量值大于预设值时，控制部5控制微型发电机32不进行充电工作。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。
Claims (7)
1.一种电动车能量回收系统，其特征是，包括用于电动机电力供应的主用电池(1)、用于电气设备电力供应的备用电池(2)；以及
能量回收装置(3)，该能量回收装置(3)包括离合装置(31)、以及设于离合装置(31)上的微型发电机(32)，所述微型发电机(32)的输出轴上连接有磨砂盘(33)，在电动车的前轮(9)上与其同轴心设置有磨砂环(34)；
能量回收开关(4)，其设于电动车的车把(12)上；
车速检测装置，用以输出车速信号；
坡度检测装置，用以输出坡度信号；
控制部(5)，用于接收所述车速信号及坡度信号，并进行判断；
其中，当车速大于预设值且坡度处于下坡时，所述控制部(5)控制能量回收装置(3)能被启动，通过按压能量回收开关(4)，所述微型发电机(32)通过离合装置(31)使其输出轴上连接的磨砂盘(33)与磨砂环(34)相抵以对备用电池(2)进行充电；
所述离合装置(31)包括设于电动车前叉(6)上的安装块(310)、以及设于安装块(310)上的电控锁(311)，所述电控锁(311)电连接于能量回收开关(4)，所述安装块(310)上开设有燕尾槽(312)，所述燕尾槽(312)内滑移连接有燕尾块(313)，所述燕尾块(313)的一端受控于电控锁(311)可沿燕尾槽(312)滑动，所述微型发电机(32)固接在燕尾块(313)上。
2.根据权利要求1所述的一种电动车能量回收系统，其特征是，所述燕尾块(313)的另一端与燕尾槽(312)的槽壁之间连接有减震弹簧(314)。
3.根据权利要求1所述的一种电动车能量回收系统，其特征是，所述电控锁(311)包括壳体(3110)、开设于壳体(3110)上的滑道(3111)、以及设于滑道(3111)内的锁舌(3112)，所述锁舌(3112)的一端连接于燕尾块(313)的一端且另一端连接有永磁体(3113)，所述锁舌(3112)上套接有复位弹簧(3114)，所述滑道(3111)内还设置有电磁铁(3115)，所述电磁铁(3115)电连接于能量回收开关(4)，所述能量回收开关(4)控制电磁铁(3115)得电以通过锁舌(3112)驱使燕尾块(313)在燕尾槽(312)中滑动。
4.根据权利要求1所述的一种电动车能量回收系统，其特征是，该电动车能量回收系统还包括：
电量检测装置，用于检测备用电池(2)和主用电池(1)的电量值；
计数电路，用于检测能量回收开关(4)在预定时间内连续按压的次数；
继电器(7)，其转换触点分别串接在备用电池(2)与充放电电路(11)之间、以及主用电池(1)与充放电电路(11)之间；
其中，当备用电池(2)的电量值大于预设值且在预定时间内连续按压能量回收开关(4)时，所述控制部(5)控制继电器(7)动作使微型发电机(32)对主用电池(1)进行充电。
5.一种电动车能量回收方法，其特征是,包括如下步骤：
s100，通过车速检测装置检测车轮的转速状态，通过坡度检测装置检测电动车的坡度状态；
s200，由一个控制部(5)分析运算车轮的转速状态以及坡度状态，若车轮的转速大于预设值且电动车处于下坡时，则进入s300；
s300，按压能量回收开关(4)，微型发电机(32)通过离合装置(31)接近电动车的前轮(9)，使微型发电机(32)输出轴上连接的磨砂盘(33)与前轮(9)上的磨砂环(34)相抵触，通过前轮(9)的转动带动微型发电机(32)转动以对备用电池(2)进行充电；
在步骤s300中，还通过电量检测装置检测备用电池(2)和主用电池(1)的电量值，若备用电池(2)的电量值大于预设值，通过在预定时间内连续按压能量回收开关(4)，控制部(5)控制微型发电机(32)对主用电池(1)充电。
6.根据权利要求5所述的电动车能量回收方法，其特征是，若后续使用中备用电池(2)的电量值小于预设值时，按压能量回收开关(4)，控制部(5)控制微型发电机(32)对备用电池(2)续充。
7.根据权利要求5所述的电动车能量回收方法，其特征是，若主用电池(1)的电量值大于预设值时，控制部(5)控制微型发电机(32)不进行充电工作。
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