CN110289453A - 一种动力电池续航系统协同放电方法及外加电池包 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力电池续航系统协同放电方法及外加电池包，所述动力电池续航系统包括外加电池包、固定电池及电动机，所述外加电池包设有插头，所述外加电池包内设有电池模组，所述电池模组包括储能电池及控制电路板，所述控制电路板设有控制模块、检测模块、升压整流模块及保护模块，通过升压整流模块对外加电池包输出电压调整为高压输出，所述升压整流电路设有分摊电流电路，所述分摊电流电路降低电动车固定电池包的电流输出,使固定电池包的放电处于较低倍率的状态,使固定电池包放出更多的电容量,放出约20%的电容量，通过外加电池包与固定电池协同放电延长骑乘里程，且固定电池处于低倍愈放电特性,延长固定电池包的使用寿命。

Description

一种动力电池续航系统协同放电方法及外加电池包
技术领域
本发明涉及电源应用的技术领域，具体涉及动力电池续航系统协同放电方法及外加电池包。
背景技术
随着科技的发展以及人们生活质量的不断提高，汽车等交通工具逐步进入百姓家庭，成为广大人们的代步工具，同时越来越多的燃气排放污染了环境，在环保部门倡导绿色环保的背景下，各种用途的电动交通工具（电动汽车、电动自行车等）应运而生。
电动交通工具是指以车载电池为动力，用电动机驱动车轮行驶，电动汽车的工作原理为，采用蓄电池产生电流为电动机供电，电动机带动动力传动系统由动力传动系统驱动电动交通工具行驶。现有的电动交通工具的车载电池多为固定在交通工具上的固定电池，但现有的固定电池为交通工具的提供短距离的里程的动力，不利于行驶较远的里程，固定式电池包使用一段时间后，因为衰减之故电量会逐渐减少，且当驾驶者因疏忽忘记充电时，驾驶者驾驶剩余电源不多的电动汽车 在路上行驶时，电动汽车很可能因电池电量耗尽，而被迫停在机动车道上，驾驶者需要花费大量的时间才能继续行驶，针对上述问题，人们发明了备用电动机为耗尽的固定电池充电或更换，以延长交通工具行驶里程。现有的备用电池备用电池多为恒压恒流的电池，采用更换的方式存在着更换时间长，电动机需要的参数与备用电池的输出参数不配，影响电动机的行驶里程及性能；采用为固定电池边充电边使用的方式进行续航，固定电池处于高倍率放电，影响固定电池的使用寿命。且不同规格电动车的电动机使用不同技术参数的电动机，其需要的固定电池也参数也不同，为保证固定电池及电动机的使用效率及寿命，人们往往需要定制相同规格的外加电池包以保证电动机及固定电池的使用性能，该外加电池包适用性低。
发明内容
本项发明是针对现在的技术不足，提供动力电池续航系统协同放电方法，解决传统电动车动力系统存在的续航差，固定电池与外加电池包连接后处于高倍率放电导致固定电池使用寿命低、外加电池包适用性低的问题。
本发明还提供一种外加电池包。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：
一种动力电池续航系统协同放电方法，其包括以下步骤：
（1）外加电池包与固定电池连接:其包括外加电池包、固定电池及电动机，所述外加电池包设有插头，所述外加电池包通过插头与所述固定电池连接；
（2）固定电池电量检测：所述外加电池包内设有电池模组，所述电池模组包括储能电池及控制电路板，所述控制电路板设有控制模块、检测模块、升压整流模块及保护模块，所述检测模块与所述插头连接，所述检测模块通过插头对固定电池内部的电量进行检测；
（3）外加电池包与固定电池的输出设置：所述控制模块根据检测模块检测的电量控制升压整流模块对外加电池包及固定电池的输出电压、电流进行设置，所述升压整流模块包括一升压整流电路，所述升压整流电路将外加电池包的输出电压调整为高压输出，所述升压整流电路设有分摊电流电路，所述分摊电流电路将所述固定电池包的输出电流为降低；
（4）电动机的连接：将电动机与连接有固定电池的外加电池包连接，所述外加电池包还设有调节旋钮，所述调节旋钮设有电动机参数调节模块，所述电动机参数调节模块与控制模块连接，根据电动机的技术参数进行调节设置，设置完成后，所述电动机参数调节模块连接有液体插头一，所述插头一与所述电动机连接；
（5）外加电池包与固定电池协同放电：外加电池包与固定电池协同为电动机输出高压电压，固定电池处于低倍率放电状态，使固定电池放出更多电量，延长固定电池的放电时间，延长电动机驱动里程。
作进一步改进，所述外加电池包包括一壳体，所述壳体设有空腔，所述空腔内设有电池模组，所述电池模组与壳体内侧之间设有缓冲垫，所述保护模块设置在所述储能电池与控制模块之间，所述升压整流模块设置在所述控制模块与电机电动机参数调节模块之间。
作进一步改进，所述升压整流模块包括一升压整流电路，所述升压整流电路包括输出端Vout、输入端Vin、输入滤波电容C2、滤波电容C3、输出滤波电容C4、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、功率开关管S、第一功率电感器L1和第二功率电感器L2。
作进一步改进，所述输出端Vout与所述输出滤波电容C4连接，所述输入端Vin与所述输入滤波电容C2连接，所述输入端Vin与所述控制模块输入端连接，所述输出端Vout与所述所述插头连接。
作进一步改进，所述第三整流二极管D3与所述功率开关管S串联后并联在所述升压整流电路中间，所述滤波电容C3并联在所述第三整流二极管D3与所述功率开关管S串联后、所述第一整流二极管D1与第二整流二极管D2串联后上，所述第二功率电感器L2与第四整流二极管D4、输出滤波电容C4串联，所述第一功率电感器L1与所述输入滤波电容C2串联，所述第一整流二极管D1与第二整流二极管D2串联后并联在第一功率电感器L1与所述输入滤波电容C2之间。
作进一步改进，所述功率开关管S与所述控制模块连接。
作进一步改进，所述调节旋钮设有多个电动机参数设置档。
本发明的有益效果：本发明外加电池包和固定电池连接一起使用, 高压外加电池的输出电压, 通过调节旋钮及调节模块对配合使用电动车的电动机技术参数进行快速设置，并且调节旋钮设有多个电动机参数设置档, 满足不同规格的电动机的设置，提高适用性，通过升压整流模块对外加电池包输出电压调整为高压输出，保证并提高电动机效率；所述升压整流电路设有分摊电流电路，所述分摊电流电路降低电动车固定电池包的电流输出, 使固定电池包的放电处于较低倍率的状态, 从而使固定电池包放出更多的电容量,放出约20%的电容量，延长骑乘里程，通过升压整流模块调节使使用中的固定电池是处于低倍愈放电特性,延长固定电池包的使用寿命。
下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。
附图说明
图1为本实施例的动力电池续航系统结构示意图；
图2为本实施例的外加电池包模块连接示意图；
图3为本实施例的升压整流电路示意图；
图4为本实施例的外加电池包剖视结构示意图；
图5为对比实施例铅酸电池连接高压外加电池的放电曲线图。
图6为对比实施例连接高压外加电池对铅酸电池充电曲线图。
图7为对比实施例无高压外加电池时铅酸电池的放电曲线图。
图中：1.外加电池包，2.固定电池，3.电动机，4.调节旋钮，5.空腔，6.缓冲垫，7.升压整流电路，10.插头，11.电池模组，12.储能电池，13.控制电路板，40.电动机参数调节模块，70.输出端Vout，71.输入端Vin，72.输入滤波电容C2，73.滤波电容C3，74.输入滤波电容C4，75.第一整流二极管D1，76.第二整流二极管D2，77.第三整流二极管D3，78.第四整流二极管D4，79.功率开关管S，80.第一功率电感器L1，81.第二功率电感器L2，130.控制模块，131.检测模块，133.升压整流模块，134.保护模块，1330.升压整流电路，400.插头一。
具体实施方式
以下所述仅为本发明的较佳实施例，并不因此而限定本实体新型的保护范围。
实施例，参见附图1~图4，一种动力电池续航系统协同放电方法，其包括以下步骤：
（1）外加电池包1与固定电池2连接:其包括外加电池包1、固定电池2及电动机3，所述外加电池包1设有插头10，所述外加电池1包通过插头10与所述固定电池2连接；
（2）固定电池2电量检测：所述外加电池包1内设有电池模组11，所述电池模组11包括储能电池12及控制电路板13，所述控制电路板13设有控制模块130、检测模块131、升压整流模块133及保护模块134，所述检测模块131与所述插头10连接，所述检测模块131通过插头10对固定电池2内部的电量进行检测；
（3）外加电池包1与固定电池2的输出设置：所述控制模块130根据检测模块131检测的电量控制升压整流模块133对外加电池包1及固定电池2的输出电压、电流进行设置，所述升压整流模块133包括一升压整流电路7，所述升压整流电路1330将外加电池包1的输出电压调整为高压输出，所述升压整流电路1330设有分摊电流电路，所述分摊电流电路将所述固定电池包2的输出电流为降低；
（4）电动机3的连接：将电动机3与连接有固定电池2的外加电池包1连接，所述外加电池包1还设有调节旋钮4，所述调节旋钮4设有电动机参数调节模块40，所述电动机参数调节模块40与控制模块130连接，根据电动机3的技术参数进行调节设置，设置完成后，所述电动机参数调节模块40连接有插头一400，所述插头一400与所述电动机3连接；
（5）外加电池包1与固定电池2协同放电：外加电池包1与固定电池2协同为电动机3输出高压电压，固定电池2处于低倍率放电状态，使固定电池2放出更多电量，延长固定电池2的放电时间，延长电动机3驱动里程。
一种实施所述动力电池续航系统协同放电方法的外加电池包1，所述外加电池包1包括一壳体，所述壳体设有空腔5，所述空腔内5设有电池模组，所述电池模组与壳体内侧之间设有缓冲垫6，所述保护模块134设置在所述储能电池12与控制模块130之间，所述升压整流模块133设置在所述控制模块130与电机电动机参数调节模块40之间。
所述升压整流模133包括一升压整流电路7，所述升压整流电路7包括输出端Vout70、输入端Vin71、输入滤波电容C272、滤波电容C373、输出滤波电容C474、第一整流二极管D175、第二整流二极管D276、第三整流二极管D377、第四整流二极管D478、功率开关管S79、第一功率电感器L180和第二功率电感器L281，所述输出端Vout70与所述输出滤波电容C474连接，所述输入端Vin71与所述输入滤波电容C272连接，所述输入端Vin71与所述控制模块5010输入端连接，所述输出端Vout70与所述所述插头10连接。
所述第三整流二极管D377与所述功率开关管S79串联后并联在所述升压整流电路中间，所述滤波电容C373并联在所述第三整流二极管D377与所述功率开关管S79串联后、所述第一整流二极管D174与第二整流二极管D275串联后上，所述第二功率电感器L280与第四整流二极管D478、输出滤波电容C474串联，所述第一功率电感器L180与所述输入滤波电容C272串联，所述第一整流二极管D174与第二整流二极管D275串联后并联在第一功率电感器L180与所述输入滤波电容C272之间构成分摊电流电路。所述功率开关管S79与所述控制模块130连接。
所述调节旋钮4设有多个电动机参数设置档，所述调节旋钮4方便根据不同规格的电动机3的技术参数进行设置，提高方便操作及提高外加电池包1的适用性，所述外加电池包1内的储能电池12为铅酸电池。
对比例，参见图5~图7，本对比例用于说明有连接高压外加电池包的动力电池续航系统和未连接高压外加电池包的动力电池续航系统的变化。铅酸电池连接高压外加电池骑乘过程中的放电参数，平均放电电压为58.231V, 平均放电电流为8.1A。在骑乘过程中停止时,高压外加电池会对铅酸电池进行充电，由图6的充电曲线图得知平均充电电流为9.5A（设计值为10A)。当高压外加电池的电量耗尽后,骑乘过程中的动力都由铅酸电池提供，图7为无高压外加电池时铅酸电池的放电曲线图，此时的平均放电电压为56.161V，平均放电电流为17.1A。因此可算出铅酸电池连接高压外加电池骑乘过程中，铅酸电池的平均放电电流为7.6A。
根据公式及附图进一步说明，放电倍率和放电时间的关系：Int=K，其中I为放电电流, t为放电时间,n和K为蓄电池常数， n为随着放电电流增大蓄电池放出容量衰减的程度，及蓄电池电流性能反映常数，n=（log t2- log t1）/（log I2- logI1），I1放电的时间为t1, I2放电的时间为t2，现设一个容量为20Ah电池，在0.1C放电电流是2A并设为I1,放电时间为10小时并设为t1；在1C放电电流是20A并设为I2,放电时间为0.67小时并设为t2，并将I1、 I2、 t1、 t2代入公式n=（lg t2- lg t1）/（lg I2- lgI1）计算出n值为1.175，并将n值代入公式计算出K值为22.596，有了n和K值可计算骑乘实测17.1A和7.6A放电电流的放电时间及放电容量，代入公式Int=K 计算出17.1A的放电时间及放电容量,分别为0.804小时和13.75Ah，而计算出在7.6A的放电时间及放电容量,分别为2.085小时和15.85Ah。因此铅酸电池在7.6A可比17.4A多放出2.1Ah电容量,相当于可多放出约15.2%的电容量。
在本对比例中有连接高压外加电池包时, 平均运行电压58.231V明显高于单独铅酸电池的运行电压56.252V, 同时有连接高压外加电池包时，电机的使用功率为474W,而无连接高压外加电池包时，只有铅酸电池时的运行功率高达960W。很明显有连接高压外加电池包时，电机的使用效率可大幅度的提升了。
本发明外加电池包和固定电池连接一起使用, 高压外加电池的输出电压, 通过调节旋钮及调节模块对配合使用电动车的电动机技术参数进行快速设置，并且调节旋钮设有多个电动机参数设置档, 满足不同规格的电动机的设置，提高适用性，通过升压整流模块对外加电池包输出电压调整为高压输出，保证并提高电动机效率;所述升压整流电路设有分摊电流电路，所述分摊电流电路降低电动车固定电池包的电流输出, 使固定电池包的放电处于较低倍率的状态, 从而使固定电池包放出更多的容量, 延长骑乘里程，通过升压整流模块调节使使用中的固定电池是处于低倍愈放电特性,延长固定电池包的使用寿命。
本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似结构或方法，而得到的其他用于动力电池续航系统协同放电方法及外加电池包，均在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种动力电池续航系统协同放电方法，其特征在于，其包括以下步骤：
（1）外加电池包与固定电池连接: 所述动力电池续航系统包括外加电池包、固定电池及电动机，所述外加电池包设有插头，所述外加电池包通过插头与所述固定电池连接；
（2）固定电池电量检测：所述外加电池包内设有电池模组，所述电池模组包括储能电池及控制电路板，所述控制电路板设有控制模块、检测模块、升压整流模块及保护模块，所述检测模块与所述插头连接，所述检测模块通过插头对固定电池内部的电量进行检测；
（3）外加电池包与固定电池的输出设置：所述控制模块根据检测模块检测的电量控制升压整流模块对外加电池包及固定电池的输出电压、电流进行设置，所述升压整流模块包括一升压整流电路，所述升压整流电路将外加电池包的输出电压调整为高压输出，所述升压整流电路设有分摊电流电路，所述分摊电流电路将所述固定电池包的输出电流为降低；
（4）电动机的连接：将电动机与连接有固定电池的外加电池包连接，所述外加电池包还设有调节旋钮，所述调节旋钮设有电动机参数调节模块，所述电动机参数调节模块与控制模块连接，根据电动机的技术参数进行调节设置，设置完成后，所述电动机参数调节模块连接有液体插头一，所述插头一与所述电动机连接；
（5）外加电池包与固定电池协同放电：外加电池包与固定电池协同为电动机输出高压电压，固定电池处于低倍率放电状态，使固定电池放出更多电量，延长固定电池的放电时间，延长电动机驱动里程。
2.一种实施权利要求1所述的动力电池续航系统协同放电方法的外加电池包，其特征在于：所述外加电池包包括一壳体，所述壳体设有空腔，所述空腔内设有电池模组，所述电池模组与壳体内侧之间设有缓冲垫，所述保护模块设置在所述储能电池与控制模块之间，所述升压整流模块设置在所述控制模块与电机电动机参数调节模块之间。
3.根据权利要求2所述的外加电池包，其特征在于：所述升压整流模块包括一升压整流电路，所述升压整流电路包括输出端Vout、输入端Vin、输入滤波电容C2、滤波电容C3、输出滤波电容C4、第一整流二极管D1、第二整流二极管D2、第三整流二极管D3、第四整流二极管D4、功率开关管S、第一功率电感器L1和第二功率电感器L2。
4.根据权利要求3所述的外加电池包，其特征在于：所述输出端Vout与所述输出滤波电容C4连接，所述输入端Vin与所述输入滤波电容C2连接，所述输入端Vin与所述控制模块输入端连接，所述输出端Vout与所述所述插头连接。
5.根据权利要求4所述的外加电池包，其特征在于：所述第三整流二极管D3与所述功率开关管S串联后并联在所述升压整流电路中间，所述滤波电容C3并联在所述第三整流二极管D3与所述功率开关管S串联后、所述第一整流二极管D1与第二整流二极管D2串联后上，所述第二功率电感器L2与第四整流二极管D4、输出滤波电容C4串联，所述第一功率电感器L1与所述输入滤波电容C2串联，所述第一整流二极管D1与第二整流二极管D2串联后并联在第一功率电感器L1与所述输入滤波电容C2之间。
6.根据权利要求7所述的外加电池包，其特征在于：所述功率开关管S与所述控制模块连接。
7.根据权利要求6所述的外加电池包，其特征在于：所述调节旋钮设有多个电动机参数设置档。
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