CN206330762U - 基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置 - Google Patents

Abstract

本新型涉一种基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，包括自供电部分、上位机部分与下位机部分，自供电部分由能量收集器、电压电流转换器与电池组成，上位机部分包括笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ，下位机部分包括无线收发器模块Ⅱ、存储器、微控制器、模数转换器、直流变换器Ⅰ、直流变换器Ⅱ、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、霍尔电流传感器模块、电阻分压电路。本新型一方面可通对电动汽车的瞬时功率，瞬时电流及电压的变化进行监控，并由此辨识道路、电池等参数，另一方面本新型还具有结构简单，使用灵活方面，通用型好，检测精度高安装及拆卸方便的特点。

Description

基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置

技术领域

本新型涉及一种基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，属于电动汽车领域。

背景技术

汽车尾气排放是空气污染的重要来源之一，随着汽车保有量的持续增加，空气污染与能源短缺的问题日益突出。电动汽车具有零排放的特点，可以极大地减少汽车尾气排放的总量，实现汽车行业的可持续发展，引起了全世界竞相研发与掀起了推广电动汽车的高潮。

电池容量及衰退问题是目前电动汽车行业面临的重要问题之一，严重影响着电动汽车的续航历程与成本。因此，对动力电池功耗等特性进行实时检测就极其重要。在一些低速、低成本的电动汽车上，电池的管理策略非常简单甚至没有，这就需要定期或者不定期对电动汽车进行性能测量。其中，电动汽车的功耗则首当其冲。对电动汽车功耗进行简便、高效、精确地测量是电动汽车面临的非常迫切的技术问题。由于汽车运动的环境具有很强的不确定性，而且路试过程中也不方便使用大型的测试设备。这就给电动汽车功耗的实时监测、电动汽车性能的评估与改进等带来了困难。

实用新型内容

本新型针对电动汽车实际运行过程中，快速、高精度实时检测功耗困难的技术问题，提供了一种基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置。本新型对电动汽车性能的评估、改进，促进其在各行各业的广泛应用，具有重要的实用价值。

本新型采用的技术方案是：

一种基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，包括自供电部分、上位机部分与下位机部分。

自供电部分1由能量收集器、电压电流转换器与电池组成。能量收集器由支架、基板、质量块、压电陶瓷组成。能量收集器固定在电动汽车的钢板弹簧上。能量收集器将收集的能量通过电压电流转换器进行转换，给电池充电。能量收集器为对称结构，支架的两边均安装一个基板，每个基板的远离支架的端部安装一个质量块，每个基板的上面与下面均安装一片压电陶瓷，压电陶瓷粘贴在基板上。

上位机部分包括：笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ，笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ连接。

下位机部分包括：无线收发器模块Ⅱ、存储器、微控制器、模数转换器、直流变换器Ⅰ、直流变换器Ⅱ、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、霍尔电流传感器模块、电阻分压电路。

无线收发器模块Ⅱ与微控制器连接，存储器与微控制器连接，模数转换器与微控制器连接。

直流变换器Ⅰ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅰ的输出端与微控制器相连并给微控制器供电；直流变换器Ⅱ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅱ的输出端与霍尔电流传感器模块相连并给霍尔电流传感器模块供电；与电动汽车动力电池输出的正极连接的电线从霍尔电流传感器模块原边的检测孔中穿过，霍尔电流传感器模块输出的模拟信号通过低通滤波器Ⅰ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电流大小的数值；电阻分压电路跨接在电动汽车动力电池输出的正负极电线上，电阻分压电路的输出通过低通滤波器Ⅱ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电压大小的数值；微控制器通过模数转换器获得电流与电压的数值；分压电路包括了两个精密电阻。

上位机部分与下位机部分通过无线收发器模块Ⅰ与无线收发器模块Ⅱ进行无线通讯。

本新型具有的有益效果是：

本新型提供的实时测量装置实时测量电流与电压，可以通过二者相乘得到电动汽车的瞬时功率，再通过积分得到消耗的电能。瞬时电流及电压的变化反映了电动汽车的运行状态，可以由此辨识道路、电池等参数。

本新型提供的测量装置在电流测量时采用了霍尔电流传感器模块，容易拆卸，方便了工程应用，而且上位机部分与下位机部分采用无线通讯方式，则测量时上位机部分不受安装位置的限制，可以放置在其他随行的车上。

本新型提供的测量装置使用过程中不需要人工干预来充电，直接由自供电部分通过能量收集器收集电动汽车运行过程中的震动产生的能量，简洁方便，非常适合现场测量，即路试。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型；

图1为本新型提供的测量装置工作时在电动汽车上所处部位的示意图；

图2为本新型提供的测量装置的组成图；

图3为自供电部分的组成图；

图4为能量收集器的结构图；

图5为能量收集器在电动汽车上的安装示意图。

具体实施方式

以下结合附图及较佳实施例，对依据本新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1所示，本新型提供的电动汽车功耗实时测量装置安装于电动汽车的动力电池与逆变器之间。本图中，假设电动机为三相交流电动机，逆变器负责将动力电池输出的直流电转换为电动机需要的三相交流电，转换过程中的幅值与频率取决于驾驶员的意图与汽车的行驶状态等，由电动汽车控制器控制。电动机的输出由差速器，通过两个半轴与驱动轮相连。值得指出的是：电动机可为直流电动机，此时，逆变器则为直流变换器。对于多桥驱动的情况，电动机的输出经过分动器与各个驱动桥相连。

如图2所示，一种基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，包括自供电部分1、上位机部分2与下位机部分3。

上位机部分2包括：笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ，笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ连接。

下位机部分3包括：无线收发器模块Ⅱ、存储器、微控制器、模数转换器、直流变换器Ⅰ、直流变换器Ⅱ、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、霍尔电流传感器模块、电阻分压电路。

无线收发器模块Ⅱ与微控制器连接，存储器与微控制器连接，模数转换器与微控制器连接。

直流变换器Ⅰ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅰ的输出端与微控制器相连并给微控制器供电；直流变换器Ⅱ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅱ的输出端与霍尔电流传感器模块相连并给霍尔电流传感器模块供电；与电动汽车动力电池输出的正极连接的电线从霍尔电流传感器模块原边的检测孔中穿过，霍尔电流传感器模块输出的模拟信号通过低通滤波器Ⅰ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电流大小的数值；电阻分压电路跨接在电动汽车动力电池输出的正负极电线上，电阻分压电路的输出通过低通滤波器Ⅱ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电压大小的数值；微控制器通过模数转换器获得电流与电压的数值；分压电路包括了两个精密电阻。

上位机部分与下位机部分通过无线收发器模块Ⅰ与无线收发器模块Ⅱ进行无线通讯。

如图3—5所示，自供电部分1由能量收集器11、电压电流转换器12与电池组13成。能量收集器11由支架101、基板102、质量块103、压电陶瓷104组成。能量收集器11固定在电动汽车的钢板弹簧4上。能量收集器11将收集的能量通过电压电流转换器进行转换，给电池充电。能量收集器11为对称结构，支架101的两边均安装一个基板102，每个基板102的远离支架202的端部安装一个质量块103，每个基板102的上面与下面均安装一片压电陶瓷104，压电陶瓷104粘贴在基板102上。

通过模数转换器得到的电压为电阻分压电路中串联的两个精密电阻分压后的电压，需要根据两个电阻的大小转换为电池的实时电压。

通过本新型提供的装置实时测量电池输出的电流与电压，将二者相乘则得到电动汽车的瞬时功率，再通过积分得到消耗的电能。瞬时电流及电压的变化反映了电动汽车的运行状态，可以由此辨识道路、汽车重要部件的性能参数，对汽车续航里程进行精确的估计。

上述的乘法与积分运算可以采用如下的3种方案之一来实现：(1)在笔记本电脑上编程，(2)在本新型中添加硬件乘法器与积分器；(3)在微控制器中编程。

本新型中，低通滤波器Ⅰ与低通滤波器Ⅱ可以直接省略不要，在微控制器或笔记本电脑上软件进行低通滤波。

能量收集器可以简化为在支架上安装两个悬臂梁，悬臂梁的自由端上安装了质量块。当支架受到振动时，质量块在惯性的作用下也将上下运动，悬臂梁将发生弯曲变形，压电陶瓷将机械振动能转换为电能。因此，能量收集器的位置至关重要。上述实例中将其安装在弹簧钢板上，也可安装在电动汽车的其他方便安装的位置，但是尽量选择振动大的地方，振动越大，能量收集器收集到的能量就越多。

本新型在实施的过程中，微控制器将通过模数转换器得到的电流与电压值存储于存储器中，通过无线通讯的方式将数据发送给上位机部分。本新型提供的装置使用的过程包括如下主要步骤：

S1：将下位机部分在电动汽车上可靠固定，并连接电气部分；

S2：上位机部分通过无线通讯发送启动测量命令，使下位机部分进行测量，并将测量结果存储于存储器中；

S3：在检测的过程中，可以通过上位机部分随时发送启动或停止测量的命令，也可发送开启数据传动的命令，将转化得到的电压信号从下位机部分发送给上位机部分。

以上所述，仅是本新型的较佳实施例而已，并非对本新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述提示的技术内容作出的简单修改、等同变化或修饰，例如，将精密电阻改为普通电阻然后通过标定获得精密电阻的效果，或者用有线通讯代替无线通讯，均落在本新型保护的范围内。

Claims (2)

1.基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，其特征在于，所述的基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置包括自供电部分、上位机部分与下位机部分，其中所述的自供电部分由能量收集器、电压电流转换器与电池组成，能量收集器由支架、基板、质量块、压电陶瓷组成，能量收集器固定在电动汽车的钢板弹簧上，能量收集器将收集的能量通过电压电流转换器进行转换，给电池充电，能量收集器为对称结构，支架的两边均安装一个基板，每个基板的远离支架的端部安装一个质量块，每个基板的上面与下面均安装一片压电陶瓷，压电陶瓷粘贴在基板上，所述的上位机部分包括笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ，所述的笔记本电脑与无线收发器模块Ⅰ连接，所述的下位机部分包括无线收发器模块Ⅱ、存储器、微控制器、模数转换器、直流变换器Ⅰ、直流变换器Ⅱ、低通滤波器Ⅰ、低通滤波器Ⅱ、霍尔电流传感器模块、电阻分压电路，所述的无线收发器模块Ⅱ与微控制器连接，存储器与微控制器连接，模数转换器与微控制器连接，所述的直流变换器Ⅰ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅰ的输出端与微控制器相连并给微控制器供电；直流变换器Ⅱ的输入端与自供电部分的电池相连，直流变换器Ⅱ的输出端与霍尔电流传感器模块相连并给霍尔电流传感器模块供电；与电动汽车动力电池输出的正极连接的电线从霍尔电流传感器模块原边的检测孔中穿过，霍尔电流传感器模块输出的模拟信号通过低通滤波器Ⅰ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电流大小的数值；电阻分压电路跨接在电动汽车动力电池输出的正负极电线上，电阻分压电路的输出通过低通滤波器Ⅱ连接模数转换器，通过模数转换器转换为代表电压大小的数值；微控制器通过模数转换器获得电流与电压的数值；分压电路包括了两个精密电阻。

2.根据权利要求1所述的基于自供电的电动汽车功耗实时测量装置，其特征在于，所述的上位机部分与下位机部分通过无线收发器模块Ⅰ与无线收发器模块Ⅱ进行无线通讯。