电动车充电供电方法和控制器的制造方法
【专利摘要】电动车充电供电方法和控制器，其充电供电方法的特征是：利用充电供电系统在电动车停车时可立即自行充电，以保障下次行驶时有足够的电量，停车包括上班到达单位时停车、下班到家时停车、平时吃饭或购物停车等情形下的停车；在行驶时该系统能提供少量电力与电池合并供电，增加行驶里程；电动车包括两轮、三轮、四轮以上各型电动车；如果电池容量的配置能使电动车满载时行驶12小时，则可以再增加一个电池组，实行一个电池组充电的同时，另一个电池组同时供电行驶，这样，就可达到24小时不间断行驶的能力。
【专利说明】电动车充电供电方法和控制器
[0001]【技术领域】:充电供电领域、电子领域。
[0002]【背景技术】:之前的电动车需要接入220V的交流电才能充电；如果在行驶途中电池没电，却不能及时充电，让司机感到无助、烦恼。本技术创新:1:在电动车停车时可立即自行充电，停车包括上班到达单位时停车、下班到家时停车、平时吃饭或购物停车；2:在行驶时能提供少量电力与电池合并供电，增加行驶里程，本技术解决了这一问题。现在不论轿车还是两轮车，大多数都是用于上、下班行驶用，上、下班的里程就是几十公里，很少长途行驶；每个人都可以想想:自己的车是不是用于上、下班行驶，很少长途行驶；本发明也是利用很少长途行驶这一点来完成发明构想。
[0003]
【发明内容】
:电动车充电供电方法，其充电供电方法的特征是:利用充电供电系统在电动车停车时立即自行充电，以保障下次行驶时有足够的电量，停车包括上班到达单位时停车、下班到家时停车、平时吃饭或购物停车等情形下的停车；在行驶时该系统能提供少量电力与电池合并供电，增加行驶里程；电动车包括两轮、三轮、四轮以上各型电动车；如果电池容量的配置能使电动车满载时行驶12小时，则可以再增加一个电池组，实行一个电池组充电的同时，另一个电池组同时供电行驶，这样，就可达到24小时不间断行驶的能力。
[0004]需要一个充电供电系统，该系统主要由充电电池、发电装置、钥匙开关、动力电机、电动车组成，其中的发电装置由控制器、电动机、发电机、发电按键组成，电线等其它次要部件不必全部列出，从图1可得知它们的最佳位置；工作原理:充电电池首先给电动机供电，使电动机运转；电动机再带动发电机发电，发出的电返回给电动机供电形成循环运转、给电动车的动力电机供电、也给电池充电；由控制器管理；电动机又名电机、马达，可为三相交流电机、两相交流电机、单相交流电机、直流电机，最好使用三相交流电机，因它的体积小，且功率因数比其它电机大，能提高发电量；发电机可为直流发电机、交流发电机，最好采用永磁交流发电机，其中，直驱永磁风力发电机的发电效率最好。
[0005]利用停车时充电和行驶时提供少量电是本发明创新的两个技术要点，也是世界上首次将充电供电系统应用于电动车。
[0006]通过实验得知:以单相交流电动机和单相交流发电机作实验，发电机发出的电只有15 %左右可以用来给电池充电，或与电池合并一起给动力电机供电行驶，有85 %左右的电量被该装置消耗来维持其本身的循环运转，也就是说，它发出100%的电量需要消耗自身85%左右的电量，只有15%左右的电量才能被利用，例如发电机功率为1000W，只有150W左右有利用价值，这对于48V的两轮电动车，已足够充电所需电量，在上班到达单位停车的8个小时内，有足够的时间充电。
[0007]它为什么需要消耗85%左右的电量来维持自身的循环运转，而不是消耗100%的电量，也就是说，以1000W的发电机来发电，只需要850W的电动机来带动它，有人会问:这遵循了能量守恒定律吗？我认为遵循了，因为同样是能量守恒的，却在不同的条件下所需要的对应能量或反作用力是不同的，例如:将250kg的货物放在一块木板上，让一个人拉动它，我给它两种条件:1:木板下没有安装4个轮子，直接将木板放在地面上，要想拉动它至少需要250kg的拉力，若计算木板与地面的摩擦力，拉力需至少250kg，所需要的反作用力至少250kg，人不可能拉动它，这是第一种条件下能量守恒定律的体现；2:在木板下面安装4个轮子，这种条件下只需要50kg的拉力，其反作用力只需要50kg，因为轮子而节省了 80%的拉力，这样人就能拉动它，这不能说没有遵循能量守恒定律吧，这就是为什么货车车厢要安装车轮的原因；这是两种条件下所需要的反作用力不同，却同样遵循了能量守恒定律，因此条件不同，能量守恒定律的适用也不同；本发明中:1000W的发电机为什么不需要1000W的电动机来带动，而只需要850W的电动机就可以带动它永不停止的发电，就是因为发电机的转子两端有两个轴承，轴承与轮子的作用相同，都起到了省力的作用，从而减少了反作用力，也就减少了这一反作用力所需要的对应能量一功率，因此，该充电供电系统的运转遵循了能量守恒定律。
[0008]其控制器的技术特征是:从图2、4可以看出，控制器由线路I区、线路II区、线路III区、二极管组成一块电路板，构成控制器A ;控制器A有a、b、C、d、e、f、g、h、1、j、k、l、m、n、o条引出线和p束引出线，p束引出线为车灯、调速、档位等控制线；从图3、5可以看出，控制器由线路I区、线路II区、二极管组成一块电路板，构成控制器B ;控制器B有a、b、C、d、e、f、g、h、1、j、k、l、m、η、o条引出线；线路III区为电动车原有的控制器，功能完全一样；在控制器的线路板设计时，为了减小线路板的体积，可使线路I区、线路II区、线路III区的位置从图中的分开状态设计成部分重合状态，即线路I区、线路II区、线路III区可以不按图中的位置来设计，只要控制功能完善就可以。
[0009]线路I区的功能是:将电池的直流电逆变为合适电动机频率和电压的纯正弦三相交流电(见图2、3),再从w、x、y三条线沿d、e、f三条线输出给电动机使用；将电池的直流电逆变为合适电动机频率和电压的纯正弦单相交流电(见图4、5)，再从w、y两条线沿d、f两条线输出给电动机使用；d、e、f三条线输出的电压可在48V-220V之间，不必为380V ;按一下‘发电按键’，电池会启动电动机，且启动满10秒钟左右时，自动断开,停止电池向电动机供电，也就停止电流由线路I区经过W、X、y三条线，也停止电流经过W、X、y三条线流向线路I区，而由线路II区沿d、e、f三条线向电动机供电，同时，线路I区才使U、V两条线导通，使电流沿u线流向V线，此时，线路III区才有电流通过，未按‘发电按键’，不会使U、V两条线导通，以保障司机在行驶前打开发电装置，让发出的电得到利用，否则，司机如果忘记按‘发电按键’，而只靠电池来行驶，这是不允许的；在停车充电时，停止电流从线路I区经过z线；启动后或发电机在运转状态时，再按‘发电按键’无效，即没有开启、关闭发电机的功能；线路I区有充电控制线路，感知电池充满时，使‘发电按键’返回到开启功能，此时，再按一次‘发电按键’，便可重启发电；‘发电按键’自始自终无关闭或停止发电机发电的功能；停车关闭电源时，电池仍保持给线路.1区内的发电开启控制线路供电；按一次‘发电按键’，接通信号传给线路I区的1C，由IC控制线路开启发电；感知电池充满时，线路I区的充电线路会自动停止充电，并将信号沿q线传给线路II区，由线路II区停止电动机运转，即断开d、e、f三条线的电流；线路I区有供电线路，保障电流沿z线供给电动车使用；当停止行驶时，即钥匙开关转向左侧，接通k、l两条线时，使u、v两条线返回到不导通状态；不需要增加设计‘关闭发电’的按键；将钥匙转向左侧时，会语音提示:“充电装置还在运转，正在为电池充电，充满后会自动停止，司机可放心离开”，每次停车提示I次，一共提示30次后，不再提示，因司机已经明白了这种状况，不再因停车后还在发出运转的声音而感到惊讶；当电动车使用多年，电动机或发电机的轴承磨损，导致发出的可利用电量减少至充电功率的一半时，且接收到沿r线传来的信号后，语音提示:“因电动机或发电机磨损，发电量有所下降，请注意，司机应根据磨损状况及时维修”。
[0010]线路II区的功能:将从a、b、c线输入的三相交流电转变为合适电动机频率和电压的纯正弦三相交流电(见图2、3),再沿d、e、f三条线输出给电动机使用；设计时，w、x、y三条线与d、e、f三条线相接,不能使电动机反转，即线路II区输出的三相交流电与W、x、y三条线输出的三相交流电在相交时，每个交点的相位角度相同；将从a、b、c线输入的三相交流电转变为合适电动机频率和电压的纯正弦单相交流电(见图4、5)，再沿d、f两条线输出给电动机使用；当发电满8秒钟左右时，自动接通线路II区与d、e、f三条线，使线路II区开始沿d、e、f三条线向电动机供电；当接收到从q线传来的信号时，立即停止向d、e、f三条线供电，同时，也停止电流从W、x、y三条线流向线路II区；感知发出的可利用电量减少至充电功率的一半时，将信号沿r线传向线路I区；将从a、b、c三条线输入的三相交流电的可利用部分电力整流成直流电输出给线路III区供电动车行驶、和输出给线路I区供电池充电，且输出的直流电电压必须为电动车额定电压的1.2倍左右，才能达到充电所需要的电压；并限制输出的电流值，限定的最大电流值不得超过发电机发出的可利用电流，即15%左右，以免负载所需电流超过限定值后，影响发电机的正常运行而导致发电量减少或停止发电；负载超过限定值，通过控制，使输出的电流值不超过限定值，超过限定值的电流由电池供给；三相交流电动机的接法最好为A接法。
[0011]二极管Dl的作用:防止线路II区的电流流向线路I区；二极管D2的作用:防止电流从线路I区流向线路II区；可根据需要，在Dl和D2各自所在线上并联或串联二极管，以满足电流、电压的要求。
[0012]钥匙开关:在钥匙转向右侧时，接通l、m两条线，同时断开l、k两条线，此时，钥匙不能抽出，电动车可以行驶；在钥匙转向左侧时，接通k、l两条线，同时断开l、m两条线，此时，电动车为停止状态，可以充电，并立即进入充电状态，钥匙也可以抽出；每次钥匙转向左侧时虽在发电，但必须满30秒钟左右时，控制器才启动给电池充电，因为电池的放电过程和充电过程正好相反，从放电状态到充电状态最好给它30秒钟的停歇时间；控制器不设定“要求电池剩余到一个规定值时才开始充电”，即不论电池剩余多少电量，每次停车都必须充电，以免影响下次的行驶里程，保障每次行驶都有充足的电量。
[0013]从图6得知:皮带带动两个皮带轮旋转；在连体时，也可用齿轮代替皮带轮，皮带轮或齿轮的制作必须精确，如果中心点偏离一点点，也会导致运转时，电动机的负载额外增力口，而减少发电量。
[0014]电池在充满一次电时，以满载行驶，能行驶至少60公里，对于两轮电动车，满载时能搭载两个成年人和一个小孩，对于轿车，满载时能搭载五个成年人来确定电池容量，电池容量建议这样配置；如果电池容量的配置能在充满一次电时，连续行驶600公里，按时速60公里可行驶10个小时，这10小时正好达到司机一天的工作时间，此时利用夜间休息时充电，第二天又有充足的电量，足够第二天的行驶，在这种条件下，电动车便可达到远程行驶的能力，这正是人们所希望的。如果安装两个电池组，在行驶时，对一个电池组充电，由另一个电池组单独给动力电机供电，不过，这样，多了一个电池组的设计成本。
[0015]发电量的多少可根据需要决定，如果增加发电量，需同时增加电动机和发电机的功率；发电机的最低发电量:要求可利用的电量能达到电动车正常的充电功率。对于四轮以上车辆，如果再增加发电量，在行驶时即可为空调、车灯等用电器供电，由电池供电行驶。
[0016]本发明是介绍由电动机和发电机组合成的装置，来应用于电动车，今后如果有磁力、风力发电装置或其它发电装置，也可依据本发明的权利要求书中的主权利项第I项的方法，应用于电动车中，但必须先得到许可。
【专利附图】
【附图说明】:
[0017]图1是两轮电动车的总装图
[0018]图2是控制器A管理的三相交流电动机的线路工作流程图
[0019]图3是控制器B管理的三相交流电动机的线路工作流程图
[0020]图4是控制器A管理的单相交流电动机的线路工作流程图
[0021]图5是控制器B管理的单相交流电动机的线路工作流程图
[0022]图6是电动机与发电机的外壳连体设计图
[0023]图中:1-电池2-电动机3-发电机4-线路I区5_线路II区6_线路III区7-控制器A 8-钥匙开关9-动力电机10-皮带11-皮带轮12-发电按键13-电动车14-控制器B
[0024]【具体实施方式】:需要一个充电供电装系统，该系统主要由充电电池1、发电装置、钥匙开关8、动力电机9、电动车13组成，其中的发电装置由控制器7、电动机2、发电机3、发电按键12组成，电线等其它次要部件不必全部列出，从图1可得知它们的最佳位置；工作原理:充电电池I首先给电动机2供电，使电动机2运转；电动机2再带动发电机3发电，发出的电给电动机1、电动车的动力电机9供电，也给电池I充电；由控制器7和14管理。
[0025]控制器7由线路I区4、线路II区5、线路III区6、二极管组成一块电路板，构成控制器7 ;控制器14由线路I区4、线路II区5、二极管组成一块电路板，构成控制器14 ;皮带10带动两个皮带轮11旋转；在连体时，也可用齿轮代替皮带轮11。
【权利要求】
1.电动车充电供电方法和控制器，其充电供电方法的特征是:利用充电供电系统在电动车停车时立即自行充电，以保障下次行驶时有足够的电量，停车包括上班到达单位时停车、下班到家时停车、平时吃饭或购物停车等情形下的停车；在行驶时该系统能提供少量电力与电池合并供电，增加行驶里程；电动车包括两轮、三轮、四轮以上各型电动车；如果电池容量的配置能使电动车满载时行驶12小时，则可以再增加一个电池组，实行一个电池组充电的同时，另一个电池组同时供电行驶。
2.如权利要求1所述的电动车充电供电方法和控制器，其特征是:需要一个充电供电系统，该系统主要由充电电池、发电装置、钥匙开关、动力电机、电动车组成，其中的发电装置由控制器、电动机、发电机、发电按键组成，电线等其它次要部件不必全部列出；工作原理:充电电池首先给电动机供电，使电动机运转；电动机再带动发电机发电，发出的电返回给电动机供电形成循环运转、给电动车的动力电机供电、也给电池充电；由控制器管理；电动机又名电机、马达，可为三相交流电机、两相交流电机、单相交流电机、直流电机，最好使用三相交流电机；发电机可为直流发电机、交流发电机，最好采用永磁交流发电机，其中，直驱永磁风力发电机的发电效率最好。
3.电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:控制器由线路I区、线路II区、线路III区、二极管组成一块电路板，构成控制器4;控制器六有8、13、(3、(1、6^4、11、1、j、k、1、m、n、O条引出线和p束引出线，p束引出线为车灯、调速、档位等控制线；控制器由线路I区、线路II区、二极管组成一块电路板，构成控制器B ;控制器B有a、b、C、d、e、f、g、h、1、j、k、l、m、n、o条引出线；线路III区为电动车原有的控制器，功能完全一样；在控制器的线路板设计时，可使线路I区、线路II区、线路III区的位置从图中的分开状态设计成部分重合状态，即线路I区、线路II区、线路III区可以不按图中的位置来设计，只要控制功能完善就可以。
4.如权利要求3所述的电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:线路I区的功能是:将电池的直流电逆变为合适电动机频率和电压的纯正弦三相交流电，再从W、x、y三条线沿d、e、f 三条线输出给电动机使用；将电池的直流电逆变为合适电动机频率和电压的纯正弦单相交流电，再从w、y两条线沿d、f两条线输出给电动机使用；d、e、f三条线输出的电压可在48V-220V之间，不必为380V ;按一下‘发电按键’，电池会启动电动机，且启动满10秒钟左右时，自动断开，停止电池向电动机供电，也就停止电流由线路I区经过w、x、y三条线，也停止电流经过W、x、y三条线流向线路I区，而由线路II区沿d、e、f三条线向电动机供电，同时，线路I区才使U、V两条线导通，使电流沿u线流向V线，此时，线路m区才有电流通过，未按‘发电按键’，不会使u、v两条线导通；在停车充电时，停止电流从线路I区经过z线；启动后或发电机在运转状态时，再按‘发电按键’无效，即没有开启、关闭发电机的功能；线路I区有充电控制线路，感知电池充满时，使‘发电按键’返回到开启功能，此时，再按一次‘发电按键’，便可重启发电；‘发电按键’自始自终无关闭或停止发电机发电的功能；停车关闭电源时，电池仍保持给线路I区内的发电开启控制线路供电；按一次‘发电按键’，接通信号传给线路I区的1C，由IC控制线路开启发电；感知电池充满时，线路I区的充电线路会自动停止充电，并将信号沿q线传给线路II区，由线路II区停止电动机运转，即断开d、e、f三条线的电流；线路I区有供电线路，保障电流沿z线供给电动车使用；当停止行驶时，即钥匙开关转向左侧，接通k、I两条线时，使U、V两条线返回到不导通状态；不需要增加设计‘关闭发电’的按键；将钥匙转向左侧时，会语音提示:“充电装置还在运转，正在为电池充电，充满后会自动停止，司机可放心离开”，每次停车提示I次，一共提示30次后，不再提示；接收到沿r线传来的信号后，语音提示:“因电动机或发电机磨损，发电量有所下降，请注意，司机应根据磨损状况及时维修”。
5.如权利要求3所述的电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:线路II区的功能:将从a、b、c线输入的三相交流电转变为合适电动机频率和电压的纯正弦三相交流电，再沿d、e、f三条线输出给电动机使用；设计时，W、X、y三条线与d、e、f三条线相接，不能使电动机反转，即线路II区输出的三相交流电与W、X、y三条线输出的三相交流电在相交时，每个交点的相位角度相同；将从a、b、c线输入的三相交流电转变为合适电动机频率和电压的纯正弦单相交流电，再沿d、f两条线输出给电动机使用；当发电满8秒钟左右时，自动接通线路II区与d、e、f三条线,使线路II区开始沿d、e、f三条线向电动机供电；当接收到从q线传来的信号时，立即停止向d、e、f三条线供电，同时，也停止电流从W、X、y三条线流向线路II区；感知发出的可利用电量减少至充电功率的一半时，将信号沿r线传向线路I区；将从a、b、c三条线输入的三相交流电的可利用部分电力整流成直流电输出给线路III区供电动车行驶、和输出给线路I区供电池充电，且输出的直流电电压必须为电动车额定电压的1.2倍左右，才能达到充电所需要的电压；并限制输出的电流值，限定的最大电流值不得超过发电机发出的可利用电流；负载超过限定值，通过控制，使输出的电流值不超过限定值，超过限定值的电流由电池供给；三相交流电动机的接法最好为Λ接法。
6.如权利要求3所述的电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:二极管Dl的作用:防止线路II区的电流流向线路I区；二极管D2的作用:防止电流从线路I区流向线路II区；可根据需要，在Dl和D2各自所在线上并联或串联二极管，以满足电流、电压的要求。
7.如权利要求3所述的电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:钥匙开关:在钥匙转向右侧时，接通l、m两条线，同时断开l、k两条线，此时，钥匙不能抽出，电动车可以行驶；在钥匙转向左侧时，接通k、I两条线，同时断开l、m两条线，此时，电动车为停止状态，可以充电，并立即进入充电状态，钥匙也可以抽出；每次钥匙转向左侧时虽在发电，但必须满30秒钟左右时，控制器才启动给电池充电；控制器不设定“要求电池剩余到一个规定值时才开始充电’’，即不论电池剩余多少电量，每次停车都必须充电。
8.如权利要求3所述的电动车充电供电方法和控制器，其控制器的技术特征是:在连体时，也可用齿轮代替皮带轮；如果安装两个电池组，在行驶时，对一个电池组充电，由另一个电池组单独给动力电机供电；对于四轮以上车辆，如果再增加发电量，在行驶时即可为空调、车灯等用电器供电，由电池供电行驶。
9.电动车充电供电方法和控制器:本发明是介绍由电动机和发电机组合成的装置，来应用于电动车，今后如果有磁力、风力发电装置或其它发电装置，也可依据本发明的权利要求书中的主权利项第I项的方法，应用于电动车中，但必须先得到许可。
【文档编号】B60L11/02GK103754126SQ201310744016
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】陶军 申请人:陶军