CN204586543U - 电动车电力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种电动车电力控制装置，包含有一电源输出端、多个充放电控制单元分别具有一输出端以电连接至该电源输出端、至少一电池组包含有多个充电电池，各充电电池电连接至各个充放电控制单元、一电连接至各充放电控制单元的发电单元、一电连接至该电源输出端的输出端量测单元及一电连接至各充放电控制单元及该输出端量测单元的处理单元。该处理单元控制一充电电池供电至该电源输出端，并接收该输出端量测单元量测的输出电压电流，当该输出电压电流低于一临界值，该处理单元控制另一充电电池供电至该电源输出端，以切换供电至该电源输出端的充电电池，并以该发电单元的电力充电未供电至该电源输出端的充电电池，以此延长电动车的续航力。

Description

电动车电力控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种电力控制装置，尤指一种电动车电力控制装置。

背景技术

一般车辆大都为使用石油作为为动力来源，但随着石油天然资源越来越缺乏，不断的寻找其它替代能源作为车辆的动力来源，现有技术中发展出一种电动车，是以电池储存电力，并以电力驱动引擎马达带动车辆行驶。

但现有电动车的电池容量有限，无法行驶长距离，与现有以石油为动力的车辆相比，续航力相差甚远，因此每行驶一段短距离就必须找寻电源充电，造成现有电动车续航力不足，使用不便的缺点。

实用新型内容

有鉴于现有电动车续航力甚差的缺点，本实用新型的主要目的提供一种电动车电力控制装置，以改善电动车消耗电池电力的速度，增加电动车的续航力。

为达上述目的，本实用新型电动车电力控制装置包含有：

一电源输出端；

多个充放电控制单元，各充放电控制单元分别具有一输出端以电连接至该电源输出端；

至少一电池组，该电池组包含有多个充电电池，各充电电池分别一对一电连接至各个充放电控制单元；

一发电单元，将一电动车行驶时产生的动能转换为电能，且电连接至各充放电控制单元；

一输出端量测单元，电连接至该电源输出端，以量测该电源输出端的一输出电压或一输出电流；

一处理单元，电连接至各充放电控制单元及该输出端量测单元，控制其中一充放电控制单元令其对应的充电电池输出电力至该电源输出端，并接收该输出端量测单元量测的该输出电压或该输出电流；

当该输出电压或该输出电流低于一临界值，停止充电电池输出电力至该电元输出端，该处理单元进一步控制另一个充放电控制单元令其对应的充电电池输出电力至该电源输出端并控制该发电单元对已停止输出电力的充电电池进行充电。

本实用新型通过设置多个充电电池，并透过该处理单元控制其中一充电电池对引擎马达进行供电，以驱动引擎马达带动车辆行驶。当该处理单元接收到该输出端量测单元量测的输出电压或输出电流低于该临界值时，由该处理单元切换成另一充电电池供电至引擎马达，且该发电单元利用车辆行驶产生的动能转换成电能对已停止输出电力至该电源输出端的充电电池充电，以此进一步延长电动车的续航力。

附图说明

图1为本实用新型优选实施例的方块示意图。

图2为本实用新型优选实施例的显示画面示意图。

图3为本实用新型优选实施例设置多个量测单元的方块示意图。

图4为本实用新型优选实施例的电路示意图。

图5为本实用新型优选实施例的第一充电电池充电示意图。

图6为本实用新型优选实施例的第一充电电池放电示意图。

图7为本实用新型优选实施例的部分方块示意图。

图8A为本实用新型优选实施例电动车低速时车速控制单元输出的控制讯号波型图。

图8B为本实用新型优选实施例电动车高速时车速控制单元输出的控制讯号波型图。

具体实施方式

以下配合附图及本实用新型的优选实施例，进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段。

请参阅图1所示，本实用新型为一电动车电力控制装置，该电动车电力控制装置包含有一电源输出端10、多个充放电控制单元20、至少一电池组、一发电单元40、一输出端量测单元50及一处理单元60，该电池组包含有多个充电电池30。在其它优选实施例中，可具有多组电池组，在本优选实施例中，以一电池组为例说明。

各充放电控制单元20分别具有一输出端以电连接至该电源输出端10。各充电电池30分别一对一电连接至各充放电控制单元20。

该发电单元40电连接至该些充放电控制单元20，该发电单元40将该电动车行驶时产生的动能转换为电能。该输出端量测单元50电连接至该电源输出端10，以量测该电源输出端10的一输出电压或一输出电流。该处理单元60电连接至各充放电控制单元20及该输出端量测单元50，控制其中一充放电控制单元20令其对应的充电电池30输出电力至该电源输出端10，并接收该输出端量测单元50量测的该输出电压或该输出电流。当该输出电压或该输出电流低于一临界值，停止充电电池30输出电力至该电源输出端10，该处理单元60控制进一步控制另一个充放电控制单元20令其对应的充电电池30输出电力至该电源输出端10并控制该发电单元40对已停止输出电力的充电电池进行充电。

举例来说，该些充放电控制单元20包含一第一充放电控制单元21及一第二充放电控制单元22，而该些充电电池30包含一第一充电电池31及一第二充电电池32。该第一充电电池31电连接至该第一充放电控制单元21，该第二充电电池32电连接至该第二充放电控制单元22。该处理单元60先控制该第一充放电控制单元21以该第一充电电池31的电力输出至该电源输出端10，当该输出电压或输出电流低于该临界值，该处理单元60控制该第一充放电控制单元21以该发电单元40的电力充电该第一充电电池31，并控制该第二充放电控制单元22输出该第二充电电池32的电力至该电源输出端10。当该第二充电电池32没电时，该处理单元60再切换回该第一充电电池31供电，并对该第二充电电池32池充电。

如此一来，便可通过切换该第一、第二充电电池31、32供电及充电，增加电动车的续航力，让使用者能驾驶电动车行驶更长远的距离。但充电速度小于放电速度，因此并无法不间断的续航，仍会有所有电池电力皆释放完毕的时候，此时，便需找寻适当的电源对各个充电电池30充电。

该处理单元60透过该第一充放电控制单元21先以该第一充电电池31的电力驱动一引擎马达71带动车辆行驶，该处理单元60判断出该输出端量测单元50量测到的输出电压或输入电流小于该临界值时，得知该第一充电电池31的剩余电力不足，该处理单元60控制该第一充放电控制单元21以该发电单元40产生的电力充电该第一充电电池31，同时控制该第二充放电控制单元22以该第二充电电池32的电力输出至该电源输出端10。

进一步而言，该电动车电力控制装置还包含有一第一输入端量测单元81、一第二输入端量测单元82及一电源转换单元83，该电源转换单元83电连接至一市电电源90获取电能，并将该市电电源90提供的一交流电转换为一直流电，并输出该直流电。该第一输入端量测单元81电连接至该电源转换单元83以量测该电源转换单元83输出的电压值或电流值。该第二输入端量测单元82电连接至该发电单元40及充放电控制单元20之间以量测该发电单元40输出的电压值或电流值。

该处理单元60电连接至该第一输入端量测单元81及该第二输入端量测单元82。由于该电动车电力控制装置电连接至该市电电源90获取电能时，代表电动车辆是停止状态并进行充电，并不会移动产生动能，因此当电连接至该市电电源90充电时，该发电单元40即不会发电产生电力。综上所述，该处理单元60可通过该第一输入端量测单元81及该第二输入端量测单元82所量测到的电压值或电流值判断现在电动车辆是行驶中、充电中，还是静止(即不行驶也不充电)。举例来说，当该第一输入端量测单元81量测到的电压值或电流值不为零时，代表现在电动车辆是充电中；当该第二输入端量测单元82量测到的电压值或电流值不为零时，代表现在电动车辆是行驶中；当该第一输入端量测单元81及该第二输入端量测单元82量测到的电压值或电流值皆为零时，代表电动车辆现在是静止。

当电动车辆行驶中时，该处理单元60即依照上述方式控制该些充放电控制单元20。当电动车辆充电时，该处理单元60即控制该些充放电控制单元20以该市电电源90提供交流电转换出的直流电充电该些充电电池30。当电动车辆停止时，该处理单元60即控制该些充放电控制单元20不以该些充电电池30的电力驱动该引擎马达71运转。

请一并参阅图1及图2所示，在本优选实施例中，总共具有四个充放电控制单元20，分别为第一至第四充放电控制单元21～24，且具有四个充电电池30，分别为第一至第四充电电池31～34，该处理单元60控制该第一至第四充放电控制单元21～24依序切换该第一至第四充电电池31～34轮流输出电力至该电源输出端10。且一电动车的仪表板上可用于显示该第一至第四充电电池31～34的电量及充放电状态，如图2所示，代表该第一充电电池31充电中，而该第二充电电池32放电中。

举例来说，该处理单元60控制该第一充放电控制单元21输出该第一充电电池31的电力至该电源输出端10供该引擎马达71运转，并控制该第二充放电控制单元22以该发电单元40的电力充电该第二充电电池32，当第二充电电池32充饱后该处理单元60在控制该第三充放电控制单元23以该发电单元40的电力充电该第三充电电池33，而当该第三充电电池33充饱后，再控制该第四中放电控制单元24以该发电单元40的电力充电该第四充电电池34，且该处理单元60还判断该输出端量测单元50量测到的输出电压或输出电流是否低于该临界值。

该处理单元60通过分别控制该第一至第四充放电控制单元21～24令该第一至第四充电电池31～34轮流输出电力至该电源输出端10，即可透过该输出端量测单元50分别量测该第一至第四充电电池31～34的电压电流值，进而得知该第一至第四充电电池31～34的电量，以此判断该第一至第四充电电池31～34的充放电状况，以进行充放电控制。

此外，如图3所示，该电动车电力控制装置亦可对各充电电池20分别对应设置一测量单元51～54，并电连接至该处理单元60，以分别测量各充电电池20的充放电状态。

总上所述，当该输出端量测单元50量测到的输出电压或输出电流低于该临界值，该处理单元60控制正在输出电力的充电电池30停止放电，并进一步控制另一个充电电池30输出电力至该电源输出端10以驱动该引擎马达71，且该处理单元60依序控制未输出电力的充电电池30轮流以该发电单元40的电力进行充电。

举例来说，该处理单元60一开始控制该第一充放电控制单元21令该第一充电电池31输出电力至该电源输出端10，当该输出电压或该输出电流低于该临界值，代表该第一充电池31即将没电时，停止该第一充电电池31输出电力，并控制该第二充放电控制单元22令该第二充电电池32输出电力至该电源输出端10。且该处理单元60控制该第一充放电控制单元21以该发电单元40的电力充电该第一充电电池31。

接着，当该输出电压或该输出电流再次低于该临界值时，代表该第二充电电池32即将没电，便停止该第二充电电池32输出电力，该处理单元60控制该第三充放电控制单元23令该第三充电电池33输出电力至该电源输出端10以驱动该引擎马达71。且该处理单元60透过控制该些充放电控制单元20轮流输出各自对应的充电电池30的电力至该电源输出端10，并根据该输出端量测单元50量测到的输出电压或输出电流判断各个充电电池30的电量。当该处理单元60判断该第一充电电池31充电完毕时，才停止对该第一充电电池31充电，并控制该第二充放电控制单元22以该发电单元40的电力充电该第二充电电池32。

然后，当该输出电压或该输出电流又低于该临界值时，代表该第三充电电池33即将没电，便停止该第三充电电池33输出电力，该处理单元60控制该第四充放电控制单元24令该第四充电电池34输出电力至该电源输出端10以驱动该引擎马达71。且当该处理单元60判断该第二充电电池32充电完毕时，才停止对该第二充电电池32充电，并控制该第三充放电控制单元23以该发电单元40的电力充电该第三充电电池33。

此外，该电动车电力控制装置还包含有一电力系统控制单元25及一电力系统充电电池35，该电力系统控制单元25电连接至该电力系统充电电池35、该处理单元60及该发电单元40。该电力系统充电电池35是用于供电至电动车的电力系统72，举例来说，电动车的电力系统72是除了该引擎马达71之外需要电力驱动的装置，例如大灯、喇叭等，且该处理单元60控制该电力系统控制单元25以该发电单元40的电力充电该电力系统充电电池35。

请参阅图4所示，该第一至第四充放电控制单元21～24分别具有一第一光耦合器211，221，231，241、一第二光耦合器212，222，232，242、一第一晶体管Q11，Q21，Q31，Q41、一第二晶体管Q12，Q22，Q32，Q42、一第一电阻R11，R21，R31，R41、一第二电阻R12，R22，R32，R42、一第三电阻R13，R23，R33，R43及一第四电阻R14，R24，R34，R44。在本优选实施例中，该些第一晶体管Q11，Q21，Q31，Q41及该些第二晶体管Q12，Q22，Q32，Q42是P型金属氧化物半导体场效晶体管(PMOS)，该处理单元60是一集成电路，且其型号为STC15W4K56S4。

该第一至第四充放电控制单元21～24中的各个电子组件的连接方式皆相同，现以第一充放电控制单元21为例说明。该第一晶体管Q11及该第二晶体管Q12分别具有一汲极、一源极及一闸极。该第一光耦合器211及该第二光耦合器212分别具有一输入端及一输出端。该第一光耦合器211的输入端阳极透过该第一电阻R11电连接至一参考电源端VR，而该第一光耦合器211的输入端阴极电连接至该处理单元60，该第一光耦合器211的输出端电连接于该第一晶体管Q11的闸极及一接地端之间。该第二光耦合器212的输入端阳极透过该第二电阻R12电连接至该参考电源端VR，而该第二光耦合器212的输入端阴极电连接至该处理单元60，该第二光耦合器212的输出端电连接于该第二晶体管Q12的闸极及该接地端之间。该第三电阻R13电连接于该第一晶体管Q11的源极与闸极之间。该第四电阻R14电连接于该第二晶体管Q12的源极与闸极之间。

该处理单元60通过控制该第一光耦合器211的输入端阴极的电压以及该第二光耦合器212的输入端阴极的电压即可控制该第一充电电池31的充放电。

如图5所示，举例来说，当该第一充电电池31充电时，该处理单元60控制该第一光耦合器211的输入端阴极电压为低电压，使该第一光耦合器211的输入端有电流流经，并耦合至该第一光耦合器的输出端，令耦合电流流经该第三电阻R13，因而导通该第一晶体管Q11的源极及汲极，因此该发电单元40的电力便可输出至该第一充电电池31的正极，以充电该第一充电电池31。且该处理单元60控制该第二光耦合器212的输入端阴极电压为高电压，使该第二光耦合器212的输入端不具有电流，进而使该第二光耦合器212的输出端不具有耦合电流，令该第二晶体管Q12不导通。

如图6所示，当该第一充电电池31放电时，该处理单元60控制该第一光耦合器211输入端阴极电压为高电压，使该第一光耦合器211的输入端不具有电流，进而使该第一光耦合器211的输出端不具有耦合电流，令该第一晶体管Q11不导通。且该处理单元60控制该第二光耦合器212的输入端阴极电压为低电压，使该第二光耦合器212的输入端有电流流经，并耦合至该第二光耦合器212的输出端，令耦合电流流经该第四电阻R14，因而导通该第二晶体管Q12的源极及汲极，因此该第一充电电池31即可输出电力至该电源输出端10。

同理，该第二至第四充放电控制单元22～24也是依照此方式控制该第二至第四充电电池32～34的充放电。

该电力系统控制单元25具有一第三光耦合器251、一第五电阻R5、一第六电阻R6及一第三晶体管Q3。

该第三晶体管Q3具有一汲极、一源极及一闸极。该第三光耦合器251具有一输入端及一输出端。该第三光耦合器251的输入端阳极透过该第五电阻R5电连接至该参考电源端VR，而该第三光耦合器251的输入端阴极电连接至该处理单元60，该第三光耦合器251的输出端电连接于该第三晶体管Q3的闸极及一接地端之间。该第六电阻R6电连接于该第三晶体管Q3的源极与闸极之间。

该处理单元60通过控制该第三光耦合器251的输入端阴极电压即可控制该发电单元40的电力是否输出至该电力系统充电电池35。当该第三光耦合器251的输入端阴极电压为低电压时，该第三晶体管Q3导通，该发电单元40的电力输出至该电力系统充电电池35充电，当该第三光耦合器251的输入端阴极电压为高电压时，该第三晶体管Q3不导通，该发电单元40的电力不输出至该电力系统充电电池35。在本优选实施例中，前述高电压大于该参考电压VR，而前述低电压小于该参考电压VR。

本实用新型通过该处理单元60控制该第一充电电池31输出电力以驱动该引擎马达71。且当该第一充电电池31放电到剩余电量低于一临界值时，由该处理单元60控制该第二充电电池32放电，并且以该发电单元40产生的电力对该第一、第三及第四充电电池31、33、34轮流充电，以此延长电动车的续航力。

请参阅图7所示，进一步而言，该输出端量测单元50与该引擎马达71之间还电连接有一车速控制单元73，该车速控制单元73进一步电连接至一油门把手74，接收一油门讯号，并根据该油门讯号产生一控制讯号输出至该引擎马达71，以控制该引擎马达71的转速，也就是电动车的车速。在本优选实施例中，该油门把手74是由一霍尔组件构成，以检测把手的旋转程度，转换成该油门讯号输出至该车速控制单元73。因此，使用者即可通过转动该油门把手74控制电动车的车速。

请参阅图8A及图8B所示，该车速控制单元73输出的控制讯号为一固定脉冲高度与宽度的方波，且该引擎马达71的转速视该控制讯号的周期而定，举例来说，如图8A所示，当电动车以低速行驶时，该控制讯号的周期为2T，如图8B所示，当电动车以高速行驶时，该控制讯号的周期T。借由改变方波周期达到控制该引擎马达71转速的目的，而非借由改变输出至该引擎马达的电压值来改变转速。因此，本实用新型是以固定电压值控制该引擎马达71的转速，令该引擎马达71的输出马力固定，仅通过调整周期来改变转速，达到控制该引擎马达71转速且不减少该引擎马达71输出马力的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施例而已，并非对本实用新型做任何形式上的限制，虽然本实用新型已以优选实施例披露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案的范围内，应当可以利用上述揭示的技术内容作出些许改变或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种电动车电力控制装置，其特征在于，包含有：

一电源输出端；

多个充放电控制单元，各充放电控制单元分别具有一输出端以电连接至该电源输出端；

至少一电池组，该电池组包含有多个充电电池，各充电电池分别一对一电连接至各个充放电控制单元；

将一电动车行驶时产生的动能转换为电能的一发电单元，其电连接至各充放电控制单元；

一量测该电源输出端的一输出电压或一输出电流的输出端量测单元，其电连接至该电源输出端；

一处理单元，电连接至各充放电控制单元及该输出端量测单元，控制其中一充放电控制单元令其对应的充电电池输出电力至该电源输出端，并接收该输出端量测单元量测的该输出电压或该输出电流；

当该输出电压或该输出电流低于一临界值，停止充电电池输出电力至该电源输出端，该处理单元进一步控制另一个充放电控制单元令其对应的充电电池输出电力至该电源输出端，并控制该发电单元对已停止输出电力的充电电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的电动车电力控制装置，其特征在于，进一步包含有：

一电源转换单元，转换一交流电为一直流电并输出该直流电；

一第一输入端量测单元，电连接至该电源转换单元，以量测该电源转换单元输出的电压值或电流值；及

一第二输入端量测单元，电连接至该发电单元，以量测该发电单元输出的电压值或电流值。

3.根据权利要求1所述的电动车电力控制装置，其特征在于，其中：

该多个充放电控制单元至少包含有一第一及一第二充放电控制单元，且该多个充电电池至少包含有一第一及一第二充电电池；

该第一充放电控制单元电连接至该第一充电电池、该发电单元及该处理单元；

该第二充放电控制单元电连接至该第二充电电池、该发电单元及该处理单元；

该处理单元控制该第一充放电控制单元以该第一充电电池的电力输出至该电源输出端，并接收该输出端量测单元量测的输出电压或输出电流；

当该输出电压或该输出电流低于该临界值，该处理单元控制该第一充放电控制单元以该发电单元的电力充电该第一充电电池，并控制该第二充放电控制单元输出该第二充电电池的电力至该电源输出端。

4.根据权利要求1所述的电动车电力控制装置，其特征在于，其中：

该多个充放电控制单元包含有第一至第四充放电控制单元，且该多个充电电池包含有第一至第四充电电池；

该第一充放电控制单元电连接至该第一充电电池、该发电单元及该处理单元；

该第二充放电控制单元电连接至该第二充电电池、该发电单元及该处理单元；

该第三充放电控制单元电连接至该第三充电电池、该发电单元及该处理单元；

该第四充放电控制单元电连接至该第四充电电池、该发电单元及该处理单元；

当该输出电压或该输出电流低于该临界值，该处理单元控制该第一充放电控制单元以该发电单元的电力充电该第一充电电池，并控制该第二充放电控制单元输出该第二充电电池的电力至该电源输出端；

当该输出电压或该输出电流再度低于该临界值，该处理单元控制该第三充放电控制单元输出该第三充电电池的电力至该电源输出端；

当该输出电压或该输出电流再次低于该临界值，该处理单元控制该第四充放电控制单元输出该第四充电电池的电力至该电源输出端；

当该第一充电电池充电完毕，该处理单元控制该第二充放电控制单元以该发电单元的电力充电该第二充电电池；

当该第二充电电池充电完毕，该处理单元控制该第三充放电控制单元以该发电单元的电力充电该第三充电电池；

当该第三充电电池充电完毕，该处理单元控制该第四充放电控制单元以该发电单元的电力充电该第四充电电池。

5.根据权利要求4所述的电动车电力控制装置，其特征在于，其中该处理单元通过分别控制该第一至第四充放电控制单元轮流输出该第一至第四充电电池的电力至该电源输出端，并透过该输出端量测单元分别量测该第一至第四充电电池的电压电流值，以判断该第一至第四充电电池是否充电完毕。

6.根据权利要求4所述的电动车电力控制装置，其特征在于，进一步包含有：

多个量测单元分别一对一对应各充电电池，并电连接至该处理单元，以分别测量各充电电池的充放电状态。

7.根据权利要求1所述的电动车电力控制装置，其特征在于，进一步包含有：

一电力系统充电电池；及

一电力系统控制单元，电连接至该电力系统充电电池、该处理单元及该发电单元，且该处理单元控制该电力系统控制单元以该发电单元的电力充电该电力系统充电电池。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电动车电力控制装置，其特征在于，各充放电控制单元包含有：

一第一晶体管，具有一汲极、一源极及一闸极；

一第一光耦合器，具有一输入端及一输出端，该第一光耦合器的输入端阳极透过一第一电阻电连接至一参考电源端，而该第一光耦合器的输入端阴极电连接至该处理单元，该第一光耦合器的输出端电连接于该第一晶体管的闸极及一接地端之间；

一第二晶体管，具有一汲极、一源极及一闸极；

一第二光耦合器，具有一输入端及一输出端，该第二光耦合器的输入端阳极透过一第二电阻电连接至该参考电源端，而该第二光耦合器的输入端阴极电连接至该处理单元，该第二光耦合器的输出端电连接于该第二晶体管的闸极及该接地端之间；

一第三电阻，电连接于该第一晶体管的源极与闸极之间；及

一第四电阻，电连接于该第二晶体管的源极与闸极之间。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的电动车电力控制装置，其特征在于，其中该处理单元是一集成电路，且其型号为STC15W4K56S4。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的电动车电力控制装置，其特征在于，进一步包含有：

一油门把手；

一车速控制单元，电连接至该输出端量测单元及该油门把手，已透过该输出端量测单元接收该电源输出端输出的电力，且接收该油门把手产生的油门讯号，并据以产生一控制讯号；及

一引擎马达，电连接至该车速控制单元，以接收该控制讯号，并据以控制该引擎马达的转速；

其中该控制讯号为一固定脉冲高度与宽度的方波，且该引擎马达的转速视该控制讯号的周期而定，该控制讯号的周期越高，该引擎马达的转速越慢。