具有车载充电系统的电动滑板车技术方案

一种主要由电池供电的双轮电动滑板车，所述电池共同提供高于１００伏特的电压。该滑板车带有一种车载充电系统用于补充电池电源。相应地，该车载充电系统并未被要求来为加速和其他运行情况提供主要电源。一个充电系统可以用一块燃料电池来实现，它对电池进行点滴式充电；也可以用一台内燃引擎来实现，它通过一个机械充电装置如交流发电机或发电机对电池充电。再生制动也被提供来在制动期间通过反向驱动马达对电池组供电，以进一步节约能量。还提供了用于将外部电源如交流插座接入滑板车的连线，这样就提供了对电池充电的备用装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电动滑板车，在这种滑板车中提供了一种车载充电系统用于对电池再充电。
技术介绍
现有技术下的电动滑板车是广为人知的。电动滑板车通常带有一组电池用来提供驱动马达的电力。这些电池必须时常充电。充电一般是通过将电池与AC(交流)电源插座相接一段时间来恢复耗尽的能量。为了对电池均匀充电的目的，用于电动滑板车的充电电路已经被开发出来，比如在美国专利5965996号中所公开的那种。在前述的’996专利中，总共在滑板车上提供了10块12伏特的电池。由于这么多电池的重量和体积，滑板车必须具有特殊的框架或是类似的东西来支撑这些附加的重量和体积。美国专利6047768号就是针对一种能够容纳10块这样的12伏特电池的滑板车框架的。近年来，人们一直都非常希望能将电池充电设备以及电池能量储存设备永久地安置在电动车辆上。题为“Fuel cell/battery hybridpower system for vehicles(用于车辆的燃料电池/电池混合动力系统)”的美国专利5631532号展示了在电动车辆中利用一个燃料电池对电池充电。美国专利5713426号则揭示了使用再生制动通过反向驱动马达机构来返回能量。然而，所提及的这些资料都没有结合电动滑板车来说明这些装置。我们所需要的是一辆带有车载充电系统的电动滑板车，充电系统能够对电池再充电，而所述的电池被用作驱动滑板车的主要能源。
技术实现思路
本专利技术是以一辆双轮滑板车实现的，该滑板车具有足以容纳电池的框架，这些电池共同提供以一定加速度和速度驱动滑板车的功率，而所述的加速度及速度是与一般的运输流量相当的。除了框架和电池，本专利技术的电动滑板车包括一个电动马达，一个车载充电源用于给电池再充电，一个与外部电源相连的接口用于电池的快速充电，以及帮助电池消耗和恢复的控制和监控装置。在本专利技术的一个特征中，充电源是一块燃料电池，它通过一个DC-DC(直流-直流)转换器向电池提供点滴式充电。甲醇或氢都可以被用作正确驱动燃料电池的燃料。在本专利技术的另一个特征中，充电源是一种内燃引擎，它使用汽油、柴油或其他燃料，这种充电源通过一种机械充电装置如交流发电机或发电机对电池充电。在本专利技术的另一个特征中，提供了再生制动电路，该电路能利用减速期间获取的能量对电池充电。附图说明结合附图可以更好地理解本专利技术图1示出了用于支持本专利技术的元件的原理框图；图2a和2b分别示出了侧视图和俯视图，显示出在一辆电动滑板车中如何安置图1中所示的各种元件；图3示出了相应于本专利技术一个实施例的DC-DC(直流-直流)转换器；图4示出了图3中DC-DC转换器所用的一个升压转换器；图5示出了本专利技术中所用类型的马达控制器；图6a和6b示出了速度作为时间函数的大致图线，分别对应市郊和市区内的滑板车行驶状况；图7a-7c示出了不同类型的电池在滑板车中的置放；图8a和8b以图线形式示出了骑乘者及相应的电池充电状态(SOC)供滑板车使用。具体实施例方式前面所提到的美国专利5965996号、6047768号、5631532号以及5713426号通过引用被包含进来，达到理解本专利技术所必须的程度。图1给出了一张方框图，示出与本专利技术相关的功能元件。一个电动滑板车马达100提供驱动功率以驱动滑板车。滑板车马达100最好是一种三相槽形无电刷永磁铁马达，由Kollmorgen公司(www.kollmorgen.com)专为此用途制造。下表1列出了用于本专利技术一个优选实施例中的马达的规格，但要紧记还有无数其他的规格可以满足要求。滑板车马达100从滑板车马达控制器102接收一个三相电压。滑板车马达控制器102最好输出一个可变波形，如脉宽调制(波形)，来驱动滑板车马达100。滑板车马达控制器102含有高压半导体开关，该开关选通(受控)以便选择性地产生将电池组104连接到滑板车马达上所需的波形。电池组104最好包含足够的电池，这些电池串连在一起以输出至少100VDC(直流100V)的电压，这在下面将有进一步的说明。电池组104最好由铅酸电池或是镍锌(Ni-Zn)电池组成。无论使用何种类型的电池，对于本专利技术目标关键的是这些电池必须是可以再充电的。 表1-马达参数(25C及120VDC下) 一个常规的电池充电器106是给电池组104充电的一种方式。电池充电器106可以置于滑板车上，并能通过插头108或是类似的东西连接到AC(交流)插座上。另外，电池充电器106也可以与车辆分离，并仅在高电流充电期间被连接到滑板车上。除了通过连接到一个AC插座以对电池组再充电的电池充电器106以外，在滑板车上还提供了另一种车载充电系统110。该车载充电系统包括一个车载发电源112、一个燃料供应装置114用于向车载发电源112供应燃料、以及一个转换器/充电控制器116，它能将车载发电源112的输出转换成为适合于对电池组104充电的形式。一个滑板车控制器118向马达控制器102、电池充电器106(当提供在滑板车上时)、车载发电源112以及转换器/充电控制器116发送信号。对电池组的充电通过一个电池监控器120进行监控，该监控器则被连接到滑板车控制器118上以提供可能影响滑板车控制器工作的信息。电池组的能量状态被显示在电池表122上，以便用户能够监视电池组的状态，这很像在汽油驱动滑板车中所使用的燃料表。类似地，燃料供应装置114的状态被显示在一块燃料表124上为用户提供方便。图2a及2b示出了图1中的许多模块元件在一辆电动滑板车130中的安置情况。滑板车130具有类似于美国专利6047786号中所示的框架132。电池组104被如此放置，使得滑板车具有相对较低的重心。尽管图2a及2b显示出电池组呈直线排布，它们具有大致相似的垂直位置，但要紧记电池也可以按不同的结构安置从而最优地利用滑板车框架中的空间。在图2a中可见，车载发电源112被直接放置在电池组之上，而燃料供应装置114则被放置在发电源之上。燃料供应装置114最好能很方便地从滑板车外部接触到，以便补充燃料和替换。燃料供应装置114可以和车载发电源112整体地形成在一起。滑板车马达100，连同它的相关传动箱，一起驱动滑板车的后轮134，并被放置在接近框架132和后轮134的位置上。滑板车马达控制器102被放置在靠近框架内部的位置，以便减小它和马达100之间的距离。电池充电器106最好被放置在接近电池组的位置，因此也是处在一个相对较低的位置上，从而方便了与外部电源的连接。最后，电池表122和燃料供应表124都被放置在滑板车的前部附近，以方便用户观察。在一个第一优选实施例中，车载发电源112是一块燃料电池，而燃料供应114是氢或甲醇，这取决于燃料电池112的类型。在一个优选实施例中，使用了一种可从H-power(www.hpower.com)购得的Power PEM-PS系列的燃料电池。这个系列的基于燃料电池的DC(直流)电源可以连续地提供大约250-500瓦特功率。这样的一个系统依赖于周围的空气以及燃料箱114中的纯净压缩氢燃料工作。这类燃料电池包括一个质子交换薄膜型(PEM)的电池栈、机械辅助装置以及一个电子控制模块。这样的一块燃料电池可以提供一个功率相对较低的车载电源，它可以工作在连续、稳定的状态输出下。该电池通过DC-DC转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双轮电动滑板车，包括：一个滑板车框架，它包括一个舱室，该舱室被确定形状及尺寸以容纳一个电池电源；一个电动马达，它通过至少一个开关连接到所述的电池电源上，该电动马达被设置来驱动滑板车的后轮；一个车载电源，被设置来对电池电源充电 ；一个第一充电电路，被设置来将车载电源与电池电源相连；一个第二充电电路，被设置来将电池电源与一个外部电源相连；以及一个连接到马达上的马达控制器电路，该电路被设置来在滑板车减速时对电池电源充电。

【技术特征摘要】
US 2000-10-4 09/679,4081.一种双轮电动滑板车，包括一个滑板车框架，它包括一个舱室，该舱室被确定形状及尺寸以容纳一个电池电源；一个电动马达，它通过至少一个开关连接到所述的电池电源上，该电动马达被设置来驱动滑板车的后轮；一个车载电源，被设置来对电池电源充电；一个第一充电电路，被设置来将车载电源与电池电源相连；一个第二充电电路，被设置来将电池电源与一个外部电源相连；以及一个连接到马达上的马达控制器电路，该电路被设置来在滑板车减速时对电池电源充电。2.根据权利要求1所述的电动滑板车，其中所述的车载电源包括一块燃料电池，该燃料电池被设置来通过所述的第一电路对电池电源进行点滴式充电；以及一个燃料箱，被设置来存放适用于驱动燃料电池的燃料。3.根据权利要求2所述的电动滑板车，其中所述燃料电池的点滴式充电输出低于2安培。4.根据权利要求2所述的电动车辆，其中所述的燃料是包括氢和甲醇在内的燃料中的一种。5.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述的车载电源包括一台内燃引擎，该引擎被设置来驱动一个机械充电装置，该装置被连接来对电池电源充电；以及一个燃料箱，它被设置来存放适合驱动内燃引擎的燃料。6.根据权利要求5所述的电动滑板车，其中所述的引擎和机械充电装置合作输出一个10安培的最大直流电流。7.根据权利要求1所述的电动车辆，其中所述的电池电源具有最低100伏特的电压。8.根据权利要求1所述的双轮电动滑板车，其中所述的第一充电电路包括一个升压转换器，该转换器接收燃料电池输出的第一电压，并向电池电源输出一个第二电压，该第二电压比第一电压大。9.一种双轮电动滑板车，包括一个滑板车框架，它包括一个舱室，该舱室被确定形状及尺寸以容纳一个电池电源；一个电动马达...

【专利技术属性】
技术研发人员：彼得S休斯，詹姆斯D鲍德温，
申请(专利权)人：韦茨特里克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]