CN108216481A - 一种混合动力电助力车及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种混合动力电助力车，该混合动力电助力车包括一混合动力电机、一电池、一控制器、一用电设备，所述控制器分别与所述混合动力电机、所述电池、所述用电设备相连，所述控制器用于判断所述电池电量并决定所述混合动力电助力车的控制方法，当所述电池电量低于一预设电量值时，所述混合动力电机将所述混合动力电助力车的机械能转化成电能，提供给所述用电设备；当所述电池电量等于或大于该预设电量值时，所述电池向所述用电设备提供电能，或者向所述混合动力电机和所述用电设备提供电能，所述混合动力电机将所述电池的电能转化成机械能，驱动所述混合动力电助力车。本发明所提供的混合动力电助力车，结构紧凑，便于安装，且制造成本低。

Description

一种混合动力电助力车及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动助力车技术领域，尤其涉及一种混合动力电助力车。

背景技术

电动助力自行车作为一种绿色无污染的出行交通工具，成为越来越多人的出行方式。随着人们出行安全意识的提高，越来越多的国家和地区对自行车照明灯光要求在逐渐的提高；很多国家和地区要求自行车必须在灯光照明系统正常工作的情况下，才能合法上路，严禁无照明设备的自行车骑行上路。这一要求促进了电助力自行车的发展，在发展中自行车的用电系统在不断的完善。

然而，现有技术中电助力自行车采用的多是可充电蓄电池单方向输出电流用于驱动部分以及供应其他用电设备，该类电助力自行车的缺点是当蓄电池的电能消耗完之后，车子上的用电系统将处于停止工作的状态，在有相关规定的地区该车辆将会被禁止骑行。其主要表现在车灯等其他车子上需要供电的配件上，当电池电量为零的时候，自行车子上的用电设备就会失去电能的输入来源，使设备丧失工作的功能，影响车辆使用者的行驶安全和骑行体验等，甚至于在某些国家或地区因为法律法规的限制，而不能正常上路使用，甚至在特殊环境下会影响到骑行者的骑行安全。要解决这个问题，就需要提出一个可以持续供电的方案，一种可以在蓄电池没有电或者是电量超低的情况下依然可以使自行车上的用电设备正常工作的技术方案。

有鉴于此，如何设计一种新的混合动力电助力车，以消除现有技术中的上述缺陷和不足，是业内相关技术人员亟待解决的一项课题。

发明内容

为了克服现有技术中电助力自行车的技术问题，本发明提供了一种结构紧凑，便于安装，且制造成本低的混合动力电助力车。

为了实现上述发明目的，本发明公开了一种混合动力电助力车，所述混合动力电助力车包括一混合动力电机、一电池、一控制器、一用电设备，所述控制器分别与所述混合动力电机、所述电池、所述用电设备相连，所述控制器用于判断所述电池电量并决定所述混合动力电助力车的控制方法，当所述电池电量低于一预设电量值时，所述混合动力电机将所述混合动力电助力车的机械能转化成电能，并提供给所述用电设备，当所述电池电量等于或大于所述预设电量值时，所述电池向所述用电设备提供电能，或者向所述混合动力电机和所述用电设备提供电能，所述混合动力电机将所述电池的电能转化成机械能，驱动所述混合动力电助力车。

更进一步地，所述混合动力电机包括一电机动子、一发电动子、一离合、一定子，所述定子为固定磁场源，固定于所述混合动力电助力车的一轮轴上，所述电机动子和所述发电动子均安装于所述混合动力电助力车的一轮毂内，所述离合固定于所述混合动力电助力车的所述轮毂上，当所述混合动力电机处于助力模式，所述电机动子与所述离合相连接，用于将所述电池提供的电能转化为机械能，驱动所述混合动力电助力车，当所述混合动力电机处于发电模式，所述发电动子与所述离合相连接，用于将所述混合动力电助力车的机械能转化为电能，提供给所述用电设备使用。

更进一步地，所述混合动力电助力车还包括一速度感应器，用于感测所述混合动力电助力车的一行进速度，所述控制器用于根据所述行进速度决定是否将所述电池的电能提供给所述混合动力电机。

更进一步地，当所述行进速度大于零且小于一预设速度值时，所述电池向所述用电设备提供电能；当所述行进速度大于或等于所述预设速度值时，所述电池向所述用电设备和所述混合动力电机提供电能。

更进一步地，所述用电设备为一车灯。

本发明还提供了一种混合动力电助力车的控制方法，所述混合动力电助力车的控制方法包括以下步骤：

(1)通过速度感应器获取所述混合动力电助力车的行进速度；

(2)控制器比较所述行进速度与预设速度值的大小，并且控制器比较电池电量与预设电量值的大小；

(3)当电池电量小于预设电量值时，控制器发出指令给混合动力电机，混合动力电机将混合动力电助力车的机械能转化为电能，供用电设备使用；

当电池电量大于或等于预设电量值时，并且行进速度大于或等于预设速度值时，控制器将电池的电能提供给用电设备和混合动力电机，混合动力电机将接收到的电能转化为机械能，驱动混合动力电助力车行进；

当电池电量大于或等于预设电量值时，并且行进速度大于零且小于预设速度值时，控制器将电池的电能提供给用电设备。

更进一步地，所述步骤(3)中，当电池电量大于或等于预设电量值时，并且行进速度大于或等于预设速度值时，混合动力电机的电机动子与混合动力电机的离合相连接，混合动力电机处于助力模式。

更进一步地，所述步骤(3)中，当电池电量小于预设电量值时，混合动力电机的发电动子与混合动力电机的离合相连接，混合动力电机处于发电模式。

本发明还提供了一种混合动力电机，包括一发电动子、一电机动子、一离合、一定子，所述定子为固定磁场源，所述发电动子和所述电机动子均具有可导电线圈，其中，当所述混合动力电机处于发电模式时，所述发电动子和所述离合相互连接，所述电机动子和所述离合相互分离，所述发电动子转动时切割所述定子磁场产生电流；当所述混合动力电机处于助力模式时，所述电机动子和所述离合相互连接，所述发电动子和所述离合相互分离，所述电机动子的可导电线圈通电时，在所述定子磁场作用下产生力矩。

与现有技术相比较，本发明所提供的技术方案具有以下优点：通过使用集成电机和发电机的混合动力电机，既可以作为驱动，也可以将动能转化为电能，用以向用电设备进行供电，保证车辆在电池没电的情况下的正常使用，节能环保，骑行安全，体验更佳。同时，该混合动力电机结构紧凑，安装简便，制造成本低。

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1是本发明所提供的混合动力电助力车的结构示意图；

图2是本发明所提供的混合动力电机结构示意图；

图3是本发明所提供的混合动力电助力车工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。然而，应当将本发明理解成并不局限于以下描述的这种实施方式，并且本发明的技术理念可以与其他公知技术或功能与那些公知技术相同的其他技术组合实施。

在以下具体实施例的说明中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“轴向”、“径向”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。此外，在以下描述中所使用的“电机动子”一词是指将电能转化为车辆行驶驱动动能的电机设备，当电机动子与离合相连接，此时，混合动力电机将电能转化成机械能，处于“助力模式”；“发电动子”一词是指将车辆行驶时的部分动能转化成电能，并把电能输送给车辆上的除电机以外的其他用电设备的发电设备，当发电定子与离合相连接，此时，混合动力电机将机械能转化成电能，处于“发电模式”；“离合”一词是指用以切换混合动力电机工作模式设备，如将发电机发电模式切换成电机助力模式；“控制器”一词是指用以接收和判断车辆状态信息，并发出相应功能指令的装置；“电池”一词是指电能储存设备，用以向车辆的用电设备输送电能，其中包括车辆的部分驱动能源；“速度感应器”一词是指与车辆轮轴相连，用以检测车辆实时行进速度，判断车辆骑行状态的速度感应器。当车辆开始骑行时向控制器发送开始骑行信号；当速度大于设定的某个值时，向控制器发送超速信号；“轮毂”一词是指与电机动子和发电动子结合，作为发电或者耗电驱动的一部分。

下面结合附图1-3详细说明本发明的具体实施例。

图1是本发明所提供的混合动力电助力车的结构示意图，图2是本发明所提供的混合动力电机结构示意图。如图1-2所示，本发明提供的混合动力电助力车包括控制器01、混合动力电机02、速度感应器03、用电设备(图中未示出)、电池05、车轮06、轮轴07。其中，混合动力电机02、用电设备、电池05、速度感应器03均分别与控制器01相连，电池05和控制器01安装在自行车车篮的下方，速度感应器03安装在车轮06的轮轴07上。其中，控制器01为具有接收信号并分析、给出信号反馈功能的集合体，优选地可以是集成电路板，在电路板表面对应的位置，设有导线连接，这些导线作为接收信号和发出信号指令的载体，向执行具体指令的部件传输启用或者禁用等指令，控制器在本装备中的作用相当于是，一个集信号接收分析、给出信号反馈的集合体。

其中，该混合动力电机02，包括发电动子21、电机动子22、离合23、定子24，定子24固定于车轮06的轮轴61上，离合23安装在车轮06的轮毂62上，发电动子21、电机动子22安装在车轮的轮毂62内，即，离合23与车轮轮毂62始终连接，而发电动子21和电机动子22则是根据需要和离合23相连接。轮轴61和轮毂62为一体式结构，动子21、22上具有一定量的可导电线圈，定子24上的是固定磁场源。作为发电机使用时，即混合动力电机处于发电模式时，因发电动子21和离合23连接，电机动子22和离合23分离，离合23和轮毂62连接，此时发电动子21、离合23、轮毂62是连接为一体的，所以轮毂62带动离合23转动，离合23带动发电动子21转动，发电动子21会跟随车轮06转动，发电动子21上的线圈切割定子磁场，发电动子21上的线圈会产生电流，此时电流输出；作为驱动电机使用时，即混合动力电机处于动力驱动的助力模式时，电机动子22和离合23相连接，发电动子21和离合23分离，电池05中的电流输入电机动子22的线圈中，使线圈中有电流通过，通电后的电机动子22线圈在定子磁场作用下，产生力矩，绕轴转动，因电机动子22和离合23连接，离合23和轮毂62连接，电机动子22、离合23、轮毂62是连接为一体的，所以可以带动车轮06转动，从而驱动整个电助力车前行。当混合电机处于既非助力模式也非发电模式的时候，离合23仅和轮毂62连接，发电动子21和电机动子22都处于非连接状态。图3是本发明所提供的混合动力电助力车工作流程图。本发明所提供的混合动力电助力车，其工作流程如下：

当电助力车刚开始使用时，此时，车辆行驶速度大于零且小于预设速度值，速度感应器03向控制器01发送一个骑行信号，控制器01检测电池05电量是否达到输出电量标准，若电池05电量满足要求(即：大于或等于预设电量值)，则控制器01向电池05发送输出电流指令，电池05将电流输送到控制器01，由控制器01将电流分配输送到各个用电设备04中；当速度感应器03检测到车辆当前行驶的速度等于或大于预设速度值时，速度感应器03向控制器01发送一个超速信号，控制器01接收到该信号后，控制器检测电池05当前是否达到输出电量标准，若电池05电量满足要求(即：大于或等于预设电量值)，控制器01向电池05发送输出电流的指令，电池05接收到控制器01发出的指令后，电池05将电流输送到控制器01，由控制器01将电流分配输送到电机动子驱动部件和用电设备04中，电机动子22工作带动轮毂转动驱动车辆前行，其他的用电设备进入正常工作状态；

若控制器01检测到电池05电量低于预设电量值时，无论此时速度感应器03向控制器01发送的是骑行信号还是超速信号，均不启用混合动力电机的动力驱动的助力模式，电池05中的电流不会输入到电机动子的线圈中，同时控制器01发出以下指令，该指令执行的操作是离合切换到发电动子工作状态，并向发电机发送向除电机之外的其他用电部件输送电流的指令，即向用电设备04输送电流的指令，发电动子工作模式启动后，将车辆行驶过程中的部分动能转化为电能，并在控制器01的指令下将产生的电能输送到车辆上的其他用电设备04中，维持除电机之外的其他用电设备的正常工作状态。

此外，本领域的普通技术人员应当知悉，该用电设备04是指除电机之外的其他耗电设备，包括但不限于自行车车灯、充电接头、灯箱。

在上述实施例中，当电池电量高于或等于预设电量值时，控制器会将电池电能传递至用电设备，并进一步根据电助力车的行进速度决定是否将电池电能传递至混合动力电机，对此，本领域的普通技术人员应当知悉，该控制方式亦可简化为，当电池电量高于或等于预设电量值时，无论电助力车的行进速度为何，控制器均将电池电能传递至用电设备和混合动力电机。

与现有技术相比较，本发明所提供的混合动力电助力车具有以下优点：通过使用集成电机和发电机的混合动力电机，既可以作为驱动，也可以将动能转化为电能，用以向用电设备进行供电，保证车辆在电池没电的情况下的正常使用，节能环保，安全骑行，体验更佳。同时，该混合动力电机结构紧凑，安装简便，制造成本低。

如无特别说明，本文中出现的类似于“第一”、“第二”的限定语并非是指对时间顺序、数量、或者重要性的限定，而仅仅是为了将本技术方案中的一个技术特征与另一个技术特征相区分。同样地，本文中出现的类似于“一”的限定语并非是指对数量的限定，而是描述在前文中未曾出现的技术特征。同样地，本文中在数词前出现的类似于“大约”、“近似地”的修饰语通常包含本数，并且其具体的含义应当结合上下文意理解。同样地，除非是有特定的数量量词修饰的名词，否则在本文中应当视作即包含单数形式又包含复数形式，在该技术方案中即可以包括单数个该技术特征，也可以包括复数个该技术特征。

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

Claims (9)

1.一种混合动力电机，其特征在于，所述混合动力电机包括一发电动子、一电机动子、一离合、一定子，所述定子为固定磁场源，所述发电动子和所述电机动子均具有可导电线圈，其中，当所述混合动力电机处于发电模式时，所述发电动子和所述离合相互连接，所述电机动子和所述离合相互分离，所述发电动子转动时切割所述定子磁场产生电流；当所述混合动力电机处于助力模式时，所述电机动子和所述离合相互连接，所述发电动子和所述离合相互分离，所述电机动子的可导电线圈通电时，在所述定子磁场作用下产生力矩。

2.一种混合动力电助力车，其特征在于，所述混合动力电助力车包括一混合动力电机、一电池、一控制器、一用电设备，所述控制器分别与所述混合动力电机、所述电池、所述用电设备相连，所述控制器用于判断所述电池电量并决定所述混合动力电助力车的控制方法，当所述电池电量低于一预设电量值时，所述混合动力电机将所述混合动力电助力车的机械能转化成电能，并提供给所述用电设备；当所述电池电量等于或大于所述预设电量值时，所述电池向所述用电设备提供电能，或者向所述混合动力电机和所述用电设备提供电能，所述混合动力电机将所述电池的电能转化成机械能，驱动所述混合动力电助力车。

3.如权利要求2所述的混合动力电助力车，其特征在于，所述混合动力电机包括一电机动子、一发电动子、一离合、一定子，所述定子为固定磁场源，固定于所述混合动力电助力车的一轮轴上，所述电机动子和所述发电动子均安装于所述混合动力电助力车的一轮毂内，所述离合固定于所述混合动力电助力车的所述轮毂上，当所述混合动力电机处于助力模式，所述电机动子与所述离合相连接，用于将所述电池提供的电能转化为机械能，驱动所述混合动力电助力车，当所述混合动力电机处于发电模式，所述发电动子与所述离合相连接，用于将所述混合动力电助力车的机械能转化为电能，提供给所述用电设备使用。

4.如权利要求2所述的混合动力电助力车，其特征在于，所述混合动力电助力车还包括一速度感应器，用于感测所述混合动力电助力车的一行进速度，所述控制器用于根据所述行进速度决定是否将所述电池的电能提供给所述混合动力电机。

5.如权利要求4所述的混合动力电助力车，其特征在于，当所述行进速度大于零且小于一预设速度值时，所述电池向所述用电设备提供电能；当所述行进速度大于或等于所述预设速度值时，所述电池向所述用电设备和所述混合动力电机提供电能。

6.如权利要求2所述的混合动力电助力车，其特征在于，所述用电设备为一车灯。

7.一种混合动力电助力车的控制方法，其特征在于，所述混合动力电助力车的控制方法包括以下步骤：

(1)通过速度感应器获取所述混合动力电助力车的行进速度；

(2)控制器比较所述行进速度与预设速度值的大小，并且控制器比较电池电量与预设电量值的大小；

(3)当电池电量小于预设电量值时，控制器发出指令给混合动力电机，混合动力电机将混合动力电助力车的机械能转化为电能，供用电设备使用；

当电池电量大于或等于预设电量值，并且行进速度大于或等于预设速度值时，控制器将电池的电能提供给用电设备和混合动力电机，混合动力电机将接收到的电能转化为机械能，驱动混合动力电助力车行进；

当电池电量大于或等于预设电量值，并且行进速度大于零且小于预设速度值时，

控制器将电池的电能提供给用电设备。

8.如权利要求7所述的混合动力电助力车的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当电池电量大于或等于预设电量值，并且行进速度大于或等于预设速度值时，混合动力电机的电机动子与混合动力电机的离合相连接，混合动力电机处于助力模式。

9.如权利要求7所述的混合动力电助力车的控制方法，其特征在于，所述步骤(3)中，当电池电量小于预设电量值时，混合动力电机的发电动子与混合动力电机的离合相连接，混合动力电机处于发电模式。