CN2353592Y

CN2353592Y - 电动车驱动及电能补给装置

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Publication number: CN2353592Y
Application number: CN 99200051
Authority: CN
Inventors: 马骥; 蔡利强; 马福祥
Original assignee: Y982398379
Current assignee: Y982398379
Priority date: 1999-01-04
Filing date: 1999-01-04
Publication date: 1999-12-15
Anticipated expiration: 2009-01-04

Abstract

本实用新型涉及一种电动车驱动及电能补给装置，它由蓄电池Vcc(1)、脉冲发生器(3)、电动机驱动电路(2)和电能补给电路(4)连接而成，脉冲发生器(3)连接在蓄电池Vcc(1)与电动机驱动电路(2)之间，电能补给电路(4)并联在蓄电池Vcc(1)正负极两端，它解决了现有产品电能消耗大、电能得不到适当补充和电动车行驶时间短的问题，主要用于电动车辆的驱动控制。

Description

电动车驱动及电能补给装置

本实用新型涉及一种依靠电能驱动的电动车，特别是一种电动车驱动及电能补给装置。

目前，人们普遍使用的电瓶车等电动车辆的电能供给驱动装置，大都由蓄电池、电动机驱动电路和电动机组成，蓄电池的电能经电动机驱动电路进行功率放大后，传送给电动机，使其转动，经变速器带动车辆向前行进。其驱动电路功放部分一般采用晶体三极管或晶闸管连接而成的放大电路。其缺点是，蓄电池电能直接经驱动电路进行功率放大传输给电动机，如此一来，蓄电池的电能消耗太快，充一次电，只能供电动车行驶较短时间，如电动自行车最长行驶距离一般仅为35公里，不够人们一天骑行的需求，电动车辆也有类似的问题。又由于这种装置没有电能补充电路部分，因此蓄电池的电能得不到适当的补充，致使电动车辆的使用受到很大的限制。

本实用新型的目的在于，提供一种可有效减少蓄电池电能消耗、能补给部分电能、增长电动车可行进时间的电动车驱动及电能补给装置。

为了达到上述目的，本实用新型采取的解决方案是，它由蓄电池Vcc和与之连接的电动机驱动电路构成，其特点是，在蓄电池Vcc与电动机驱动电路之间连接有脉冲发生器，蓄电池的直流电经脉冲发生器产生脉冲信号，再输送给电动机驱动电路。放大后的直流电用于使电动机运转带动电动车行进。在蓄电池上还连接有电能补给电路，以便在电动车惯性滑行或下坡滑行时，通过发电机将动能转化为电能，再经电能补给电路向蓄电池充电，供电动车使用，以此达到减少电能消耗、补充部分电能的目的。

上述脉冲发生器可以采用RC环形多谐振荡器、分立元件多谐振荡器、带石英晶体的环形振荡器、用定时器组成的脉冲发生器，如由定时器(5G555时基电路)组成的单稳态触发器或多谐振荡器等多种脉冲发生器，最好选用由555时基集成电路构成的脉冲发生器，例如由555时基集成电路构成的空度比可调的方波信号发生器。电动机驱动电路可采用晶体三极管功率放大电路、晶间管功率放大电路、运放集成电路、场效应管构成的放大电路，最好选用场效应管放大电路。例如脉冲发生器是由二极管D₁、D₂、电阻R₁、R₂、稳压二极管D_w3、电位器R_AB、电容C₁、C₂和555集成电路IC₁连接而成的空度比可调的方波信号发生器，电动机驱动电路是由场效应管T、二极管D₄、D₅、稳压二极管D_w6、电阻R₄、R₅、R₆、电容C₄和电动机M连接而成的功率放大电路，Vcc的正极经开关K₂、K₃、电阻R₃、E点分别与上述脉冲发生器的稳压二极管D_w3的负极、555集成电路IC₁的脚4、脚8以及电阻R₁的一端电连接，电阻R₁的另一端分别电连接至二极管D₁正极、二极管D₂负极和555集成电路IC₁的脚7，二极管D₁负极接至电位器R_AB的A端，二极管D₂的正极经电阻R₂与电位器R_AB的B端连接，电位器R_AB的可调端P分别与所述IC₁的脚2、脚6及电容C₁的一端电连接，电容C₁的另一端、IC₁的脚1、稳压二极管D_w3的正极，均经开关K₁与蓄电池Vcc的负极连接，IC₁的脚5经电容C₂、开关K₁与蓄电池Vcc负极连接。IC₁的脉冲输出端脚3经电动机驱动电路中的二极管D₄与电阻R₄构成的串联电路，接至场效应管T的栅极g，二极管D₄的电导通方向与IC₁的脉冲输出方向一致。场效应管T的栅极接至稳压二极管D_w6与电阻R₅的并联电路的一个并联点，其中D_w6负极接场效应管T的栅极g，上述并联电路的另一个并联点、场效应管T的源极s，均经开关K₁接至蓄电池Vcc的负极，场效应管T的漏极d与电动机M的一端电连接，电动机M的另一端经开关K₂与蓄电池Vcc的正极电连接，在电动机M的两端并联有二极管D₅，二极管D₅的正极接场效应管T的漏极d，场效应管T的源极s经电容C₄与电阻R₆的串联电路开关K₁，接至蓄电池Vcc的负极。在蓄电池Vcc的正负极之间还连接有由发电机G与交直流变换电路连接而成的电能补给电路。当开关K₁、K₂、K₃闭合时，则蓄电池Vcc供电，电流经由阻R₃流至IC₁的脚4、脚8，并经电阻R₁分别流至IC₁的脚7和二极管D₁，脚7为高电位(高电平)，电流经D₁及电位器R_AB的AP段电阻R_AP，给电容C₁充电，通电瞬间电容C₁两端电压V_C1，IC₁脚2、脚6为低电位，IC₁中触发器被置位，即I_C1的脚7、脚3均为高电位(高电平)。当电容C₁两端电压V_C1上升至2/3Vcc时，IC₁中触发器被复位，即IC₁的脚2、脚6为高电位，电容C₁经电位器R_AB的PB段电阻R_PB和二极管D₂放电，IC₁的脚7、脚3由高电位(高电平)转变为低电位(低电平)。当电容C₁放电至V_C1≤1/3Vcc时，IC₁又被置位，即IC₁脚7、脚3又变为高电位(高电平)，电容C₁被充电。如此循环，使IC₁的脉冲输出端脚3有稳定的脉冲输出，只要调节电位器R_AB的滑动端P，即可改变R_AP、R_PB的阻值，从而调节输出脉冲的空度比，达到调节电动车车速的目的。自IC₁脚3输出的脉冲信号，经电动机驱动电路中的二极管D₄与电阻R₄的串联电路，传送至场效应管T的栅极g，经场效应管T功率放大后，驱动电动机M转动，即可带动电动车行驶。二极管D₅起保护电动机M的作用，电容C₄与电阻R₆的接入，使电动机M感性负载成为阻性负载，改善了电动机的力矩特性。上述各电路中其它元件的作用为普通技术人员所熟知，此处不再一一详述。当电动车靠惯性滑行和下坡滑行时，就可以断开开关K₂，此时，电动车的动能通过上述电能补给电路中的发电机G转化成交流电，交流电通过交直流变换电路变换成直流电，给蓄电池Vcc充电，补充部分电能。

上述交直流变换电路可采用半波整流电路、桥式全波整流电路或者采用由输出电压波形调节电路与桥式全波整流电路构成的组合电路等。

由于本实用新型采用了上述结构，可利用调节电位器进行调速，蓄电池Vcc的直流电不是直接供给电动机，而是将其转化为脉冲信号，再进行功率放大后才供电动机驱动电动车行驶，且在功率放大电路中用功耗很小的场效应管作为功放器件，从而减少了蓄电池电能消耗，电能补给电路的设置，使其可以将电动车滑行时的动能转化为电能，为蓄电池充电，因此它具有电能消耗少、可为蓄电池补给电能、有效增长电动车行进时间及路程的优点。

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型的电路原理图；

图3是本实用新型的电能补给电路中设置有输出电压波形调节电路的电路原理图。

在图1所示方框图中，本实用新型由蓄电池Vcc1和与之连接的电动机驱动电路2构成，在两者之间连接有脉冲发生器3，蓄电池Vcc1的直流电经脉冲发生器3产生脉冲信号，再输送给电动机驱动电路2，在蓄电池Vcc1上还连接有电能补给电路4。脉冲发生器3可采用各种多谐振荡器，但最好采用由555时基集成电路构成的方波脉冲发生器。电动机驱动电路可以采用晶体三极管放大电路、场效应管放大电路等，但最好采用场效应管连接而成的功率放大电路。蓄电池Vcc1为各电路提供了电源。在图2所示电路原理图中，本实用新型的脉冲发生器3是由二极管D₁、D₂、稳压二极管D_W3、电阻R₁、R₂、电位器R_AB、电容C₁、C2和555集成电路IC₁连接而成的空度比可调的方波信号发生器，电动机驱动电路2是由场效应管T(场效应管T可为N沟道耗尽型绝缘栅场效应管)、二极管D₄、D₅、稳压二极管D_W6、电阻R₄、R₅、R₆、电容C₄和电动机M连接而成的功率放大电路。蓄电池Vcc1的正极经开关K₂、K₃、电阻R₃、E点分别与脉冲发生器3的稳压二极管D_W3的负极、555集成电路IC₁的脚4、脚8以及电阻R₁的一端电连接，电阻R₁的另一端分别电连接至二极管D₁正极、二极管D₂负极和555集成电路IC₁的脚7，二极管D₁负极接至电位器R_AB的A端，二极管D₂的正极经电阻R₂与电位器R_AB的B端连接，电位器R_AB的可调端P分别与上述IC₁的脚2、脚6及电容C₁的一端电连接，电容C₁的另一端、IC₁的脚1、稳压二极管D_W3的正极，均经开关K₁与蓄电池Vcc的负极连接，IC₁的脚5经电容C₂、开关K₁与蓄电池Vcc1负极连接，上述IC₁的脉冲输出端脚3，经电动机驱动电路2中的二极管D₄与电阻R₄构成的串联电路，接至场效应管T的栅极g，二极管D₄的电导通方向与上述IC₁的脉冲输出方向一致，即二极管D₄正极靠近IC₁的脚3，场效应管T的栅极g接至稳压二极管D_W6与电阻R₅的并联电路的一个并联点，稳压二极管D_W6的负极接场效应管T的栅极g，上述并联电路的另一个并联点、场效应管T的源极s，均经开关K₁接至蓄电池Vcc1的负极，场效应管T的漏极d与电动机M的一端连接，电动机M的另一端经开关K₂与蓄电池Vcc1正极电连接，在电动机M的两端并联有二极管D₅，二极管D₅的正极接场效应管T的漏极d，场效应管T的源极s经电容C₄与电阻R₆的串联电路及开关K₁，接至蓄电池Vcc1的负极，在蓄电池Vcc1的正、负极之间还连接有由发电机G与交直流变换电路连接而成的电能补给电路4。其中的交直流变换电路可采用由4个二极管连接而成的桥式全波整流电路或者在该桥式全波整流电路与发电机G之间连接有输出电压波形调节电路，在图2中，即采用由二极管D₉、D₁₀、D₁₁和D₁₂连接成的桥式全波整流电路。在图2中，电能补给电路4由发电机G与二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂构成的桥式全波整流电路、滤波电容C₃及隔离二极管D₇、D₈构成的交直流变换电路连接而成，其中，发电机G的两个输出端分别与二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂连接成的桥式全波整流电路的两个输入端n、h电连接，上述桥式全波整流电路的一个输出端m经隔离二极管D₇接至蓄电池Vcc1的正极，其另一个输出端t经隔离二极管D₈和开关K₁接至蓄电池Vcc1的负极，隔离二极管D₇、D₈的正极分别与上述桥式全波整流电路的输出端m、t电连接，滤波电容C₃的两端分别与桥式全波整流电路的输出端m、t电连接。无论脉冲发生器3采用哪一种，也不论电动机驱动电路2采用什么放大电路，电能补给电路4均可采用上述电路连接结构。在图3中，电能补给电路4由发电机G与输出电压波形调节电路IC₂、二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂连接成的桥式全波整流电路、滤波电容C₃、隔离二极管D₇、D₈连接而成的交直流变换电路连接而成，此处，交直流变换电路中增设了输出电压波形调节电路IC₂，其中，发电机G的两端接输出电压波形调节电路IC₂的两个输入端，上述IC₂的两个输出端分别接至二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂构成的桥式全波整流电路的输入端n、h，上述桥式全波整流电路的输出端m、t，分别接至隔离二极管D₇、D₈的正极，隔离二极管D₇的负极电连接至蓄电池Vcc1的正极，隔离二极管D₈的正极经开关K₁电连接至蓄电池Vcc1的负极，在上述输出端m、t两端之间，连接有滤波电容C₃，上述输出电压波形调节电路IC₂由振荡电路、触发电路和比较电路连接而成，其电路结构及元器件的连接方式为本领域普通技术人员所熟知，此处不再详述，也不再给出原理图。无论脉冲发生器3采用哪一种，也不论电动机驱动电路2采用什么放大电路，电能补给电路4均可采用上述电路结构。脉冲发生器3可采用的其它形式以及电动机驱动电路2的其它电路形式，为本领域普通技术人员所熟知，此处不再一一给出电路原理图和详细说明。

Claims

1.一种电动车驱动及电能补给装置，由蓄电池Vcc[1]和与之连接的电动机驱动电路[2]构成，其特征在于，在所述蓄电池Vcc[1]与电动机驱动电路[2]之间连接有脉冲发生器[3]，所述蓄电池Vcc[1]的直流电经脉冲发生器[3]产生脉冲信号，再输送给电机驱动电路[2]，在蓄电池Vcc[1]上还连接有电能补给电路[4]。

2.根据权利要求1所述的电动车驱动及电能补给装置，其特征在于，所述脉冲发生器[3]是由555时基集成电路构成的脉冲发生器，所述电动机驱动器电路[2]是场效应管放大电路，所述电能补给电路[4]连接在蓄电池Vcc[1]上。

3.根据权利要求2所述的电动车驱动及电能补给装置，其特征在于，所述脉冲发生器[3]是由555集成电路IC₁、电容C₁、C₂、二极管D₁、D₂、电阻R₁、R₂、电位器R_AB、稳压二极管D_w3连接而成的空度比可调的方波信号发生器，所述电动机驱动电路[2]是由场效应管T、二极管D₄、D₅、稳压二极管D_w6、电阻R₄、R₅、R₆、电容C₄和电动机M连接而成的功率放大电路，所述蓄电池Vcc[1]的正极经开关K₂、K₃、电阻R₃、E点分别与脉冲发生器[3]中的稳压二极管D_w3的负极、555集成电路IC₁的脚4、脚8以及电阻R₁的一端电连接，电阻R₁的另一端分别电连接至二极管D₁正极、二极管D₂负极和555集成电路IC₁的脚7，二极管D₁负极接至电位器R_AB的A端，二极管D₂的正极经电阻R₂与电位器R_AB的B端连接，电位器R_AB的可调端P分别与上述IC₁的脚2、脚6及电容C₁的一端电连接，电容C₁的另一端、IC₁的脚1、稳压二极管D_w3的正极，均经开关K₁与蓄电池Vcc[1]的负极连接，IC₁的脚5经电容C₂、开关K₁，与蓄电池Vcc[1]的负极连接，上述IC₁的脉冲输出端脚3经电动机驱动电路[2]中的二极管D₄与电阻R₄构成的串联电路，接至场效应管T的栅极g，二极管D₄的电导通方向与上述IC₁的脉冲输出方向一致，场效应管T的栅极g接至稳压二极管D_w6与电阻R₅的并联电路的一个并联点，稳压二极管D_w6的负极接场效应管T的栅极g，上述并联电路的另一个并联点、场效应管T的源极s，均经开关K₁接至蓄电池Vcc[1]的负极，场效应管T的漏极d与电动机M的一端连接，电动机M的另一端经开关K₂与蓄电池Vcc[1]的正极电连接，在电动机M的两端并联有二极管D₅，二极管D₅的正极接场效应管T的漏极d，场效应管T的源极s经电容C₄与电阻R₆的串联电路及开关K₁，接至蓄电池Vcc[1]的负极，在蓄电池Vcc[1]的正、负极之间还连接有由发电机G与交直流变换电路连接而成的电能补给电路[4]。

4.根据权利要求1或2或3所述的电动车驱动及电能补给装置，其特征在于，所述电能补给电路[4]由发电机G与二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂构成的桥式全波整流电路、滤波电容C₃及隔离二极管D₇、D₈构成的交直流变换电路连接而成，所述发电机G的两个输出端分别与二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂连接成的桥式全波整流电路的两个输入端n、h电连接，上述桥式全波整流电路的一个输出端m，经隔离二极管D₇接至蓄电池Vcc[1]的正极，其另一个输出端t经隔离二极管D₈和开关K₁接至蓄电池Vcc[1]的负极，隔离二极管D₇、D₈的正极分别与上述桥式全波整流电路的输出端m、t电连接，滤波电容C₃的两端分别与桥式全波整流电路的输出端m、t电连接。

5.根据权利要求1或2或3所述的电动车驱动及电能补给装置，其特征在于，所述电能补给电路[4]由发电机G与输出电压波形调节电路IC₂、二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂连接成的桥式全波整流电路、滤波电容C₃、隔离二极管D₇、D₈构成的交直流变换电路连接而成，所述发电机G的两端接输出电压波形调节电路IC₂的两个输入端，所述IC₂的两个输出端分别接至二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂构成的桥式全波整流电路的输入端n、h，上述桥式全波整流电路的输出端m、t，分别接至隔离二极管D₇、D₈的正极，隔离二极管D₇的负极电连接至蓄电池Vcc[1]的正极，隔离二极管D₈的正极经开关K₁电连接至蓄电池Vcc[1]的负极，在上述输出端m、t两端之间，连接有滤波电容C₃。