CN105932727B - 电动自行车扩展范围电池功率电子设备和控制方法 - Google Patents

电动自行车扩展范围电池功率电子设备和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了电动自行车扩展范围电池功率电子设备和控制。若干变体可以包括一种产品，所述产品包括：用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在第一电池***与第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。

Description

电动自行车扩展范围电池功率电子设备和控制方法
技术领域
本公开一般涉及的领域包括电动自行车。
背景技术
电动自行车可以包括电池。
发明内容
若干变体可以包括一种产品，所述产品包括：用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在第一电池***与第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
若干变体可以包括一种用于电动自行车的扩展范围电池***的方法，包括利用第一电池***与第二电池***之间的直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
本发明包括以下方案：
1. 一种产品，包括：
用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在所述第一电池***与所述第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
2. 如方案1所述的产品，其中所述第一电池***被整体结合到所述电动自行车上并且所述第二电池***可移除地附接到所述第一电池***和所述电动自行车。
3. 如方案1所述的产品，其中所述第一电池***进一步包括高压电池并且所述第二电池***进一步包括低压电池。
4. 如方案3所述的产品，其中所述低压电池具有小于所述高压电池的电压，从而使得来自所述低压电池的能量不会自然地移动到所述高压电池。
5. 如方案3所述的产品，其中所述高压电池操作地连接到负偏压的二极管，以防止从所述高压电池到所述低压电池的意外能量转移。
6. 如方案3所述的产品，其中所述扩展范围电池***包括双向降压升压电路，并且其中所述双向降压升压电路被构造和布置成允许用于从所述高压电池到DC链路的能量释放、从所述DC链路对所述高压电池的再充电、从所述低压电池到所述DC链路的能量释放或者从所述DC链路对所述低压电池的充电中的至少一个的受控能量转移。
7. 如方案3所述的产品，其中所述扩展范围电池***包括单向升压电路，并且其中所述单向升压电路被构造和布置成允许用于从所述高压电池到DC链路的能量释放、从所述DC链路对所述高压电池的充电或者从所述低压电池到所述DC链路的能量释放中的至少一个的受控能量转移。
8. 如方案3所述的产品，其中所述扩展范围电池***包括准Z源逆变器电路，并且其中所述准Z源逆变器电路被构造和布置成允许所述高压电池和所述低压电池同时到电机的放电、从逆变器或所述低压电池中的一个对所述高压电池的充电和所述低压电池到所述电机的全放电。
9. 如方案1所述的产品，其中所述第一电池***进一步包括第一高压电池并且所述第二电池***进一步包括第二高压电池。
10. 如方案9所述的产品，其中所述扩展范围电池***包括电池交换电路，并且其中所述电池交换电路被构造和布置成使得到电机的能量基于电荷状态以及所述第一高压电池和所述第二高压电池的DC电压在所述第一高压电池与所述第二高压电池之间交替。
11. 一种用于电动自行车的扩展范围电池***的方法，包括利用第一电池***与第二电池***之间的直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
12. 如方案11所述的方法，其中所述第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的高压电池，并且其中所述第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的低压电池。
13. 如方案12所述的方法，其中到所述电机的能量基于所述高压电池还是所述低压电池具有较高电荷状态和dc电压在所述高压电池与所述低压电池之间交替。
14. 如方案12所述的方法，其中所述扩展范围电池***包括双向降压升压电路、单向升压电路或准Z源逆变器电路中的一个。
15. 如方案12所述的方法，其进一步包括控制所述扩展范围电池***，包括：
通过所述第一传感器监控所述高压电池的第一电流；
通过所述第二传感器监控所述低压电池的第二电流；
将来自所述第一传感器的第一信号输出和来自所述第二传感器的第二信号输出发送到控制器；
在所述控制器中将所述第一信号输出和所述第二信号输出处理成控制逻辑；以及
基于所述控制逻辑来调节所述扩展范围电池***中的至少一个开关，以控制来往于电机的能量转移是来自所述高压电池还是所述低压电池。
16. 如方案11所述的方法，其中所述第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的第一高压电池，并且其中所述第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的第二高压电池。
17. 如方案16所述的方法，其中所述扩展范围电池***包括电池交换电路。
18. 如方案16所述的方法，其中如果所述第一高压电池的温度低，则所述第一高压电池和所述第二高压电池并行运行，并且所述第一高压电池和所述第二高压电池的电流被调节。
19. 如方案16所述的方法，其中当第一高压电池和第二高压电池的电压在预定范围内时，到电机的能量在所述第一高压电池与所述第二高压电池之间交替，以避免所述第一电池或所述第二电池中任一个的过载。
20. 如方案16所述的方法，其进一步包括用于所述扩展范围电池***的控制方法，包括：
将所述扩展范围电池***的电池选择设置为所述第一高压电池或所述第二高压电池；
通过所述第一传感器监控所述第一高压电池的第一DC电压或第一SOC中的至少一个；
通过所述第二传感器监控所述第二高压电池的第二DC电压或第二SOC中的至少一个；
将来自所述第一传感器的所述第一DC电压或所述第一SOC中的至少一个的第一输出信号和来自所述第二传感器的所述第二DC电压或所述第二SOC中的至少一个的第二输出信号发送到控制器；
在所述控制器中将所述第一输出信号和所述第二输出信号处理成控制逻辑，以确定第一电池还是第二电池具有最高开路DC电压；以及
调节开关以从具有所述最高开路DC电压的第一电池或第二电池将能量供应给电机。
本发明的范围内的其他说明性变体将从下文提供的详细描述变得显而易见。应理解，在披露本发明的范围内的变体时，详细描述和特定实例意欲仅用于说明目的而并非意欲限制本发明的范围。
附图说明
本发明的范围内的变体的选定实例将从详细描述和附图变得更完整理解，其中：
图1示出根据若干变体的电动自行车。
图2示出根据若干变体的双向降压升压电路的拓扑。
图3示出根据若干变体的单向升压电路的拓扑。
图4示出根据若干变体的准Z源逆变器电路的拓扑。
图5示出根据若干变体的用于扩展范围电池***的控制***。
图6示出根据若干变体的电池交换电路的拓扑。
图7示出根据若干变体的用于电池交换电路的控制策略。
具体实施方式
变体的以下描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本发明的范围、其应用或使用。
图1示出可以包括电动自行车18的若干变体。电动自行车18可以包括扩展范围电池***20。扩展范围电池***20可以允许电池***20的扩展的使用期限或范围，从而使得电动自行车18可以在需要***20的充电之前被供电持续延长的周期。扩展范围电池***20可以通过最小化电化能量转换过程来增加驾驶***性能。扩展范围电池***20可以包括可整体结合到自行车18上的第一电池***24、62、98、130。如果需要电池***20的扩展范围，则随后可以将第二电池***26、64、100、132可移除地附接到第一电池***24、62、98、130和电动自行车18。这可以允许在可能不需要电池***20的扩展范围和/或为了移除过多重量的情况下第二电池***26、64、100、132的移除。
在若干变体中，扩展范围电池***20可以利用高压（HV）电池28、66、102与低压（LV）电池30、68、112之间的直流（DC）偏压。扩展范围电池***20可以被配置成使得HV电池28、66、102和LV电池30、68、112不可能意外地将能量彼此转移，如下文将论述。在另一个变体中，扩展范围电池***20可以利用第一HV电池134与第二HV电池136之间的DC偏压，如下文将论述。扩展范围电池***20可以使用任何数量的功率电子电路，包括但不限于升压、降压升压、准Z源逆变器和/或最小功率电子电路（包括但不限于电池交换电路）。
图2示出可以包括用于使用双向降压升压电路22的扩展范围电池***20的拓扑的若干变体。双向降压升压电路22可以允许从电机32对主电池28的充电或放电以及可以扩展电池***20的范围的从电机32对次电池30的充电或放电。在若干变体中，使用双向降压升压电路22的扩展范围电池***20可以包括主电池***24和次电池***26。主电池***24可以包括可操作地连接到逆变器34的主电池28（可以是HV电池）和至少一个能量储存设备，包括但不限于DC链路电容器36。在若干变体中，逆变器34可以将DC转换为交流（AC）。逆变器34可以操作地连接到电机32。在若干变体中，主电池***24可以整体结合到电动自行车18上。
在若干变体中，次电池***26可以在第一开关40和第二开关42处操作地连接到主电池***24或从其断开。在若干变体中，次电池***26可以包括可操作地连接到降压升压转换器38的次电池30（可以是低压电池）。可以使用任何数量的降压升压转换器38。在一个变体中，降压升压转换器38可以包括可操作地连接到次电池30的电感器44、第三开关/晶体管46和第四开关/晶体管48。第三开关/晶体管46和第四开关/晶体管48还可以各自分别操作地连接到第一负偏压二极管50和第二负偏压二极管52。降压升压转换器38还可以包括一个或多个能量储存设备，包括但不限于一个或多个电容器54，其可以与操作地连接到主电池28的一个或多个能量储存设备36并行运行。
在若干变体中，主电池28可以将能量释放到DC链路36或者可以从DC链路36再生/充电，并且次电池30可以将能量释放到DC链路36或者可以通过调节第三开关/晶体管46和第四开关/晶体管48从DC链路36再生/充电。在若干变体中，第三开关/晶体管46和第四开关/晶体管48可以断开，这可以允许主电池28将能量释放到DC链路36。第一负偏压二极管50可以防止来自主电池28的能量意外地移动到次电池30。次电池30也可以是可能小于主电池28的电压，从而使得来自次电池30的能量不会无意地移动到主电池28。第三开关46和第四开关48可以联接在一起并且同时进行调节。将第三开关46调节到接通可以将来自主电池28的能量移动至次电池30。将第四开关调节到接通可以允许次电池30将能量通过DC链路36转移到电机70。当第四开关/晶体管48被调节到接通时，能量可以积累在电感器44中从而产生高压，这样使得当第四开关/晶体管48被调节到断开时，来自电感器44的能量可以移出到DC链路36。
在若干变体中，第一传感器56可以操作地连接到降压升压转换器38，并且可以用来测量来自次电池30的电流。第二传感器58可以操作地连接到主电池28，并且可以用来测量来自主电池28的电流。传感器56、58可以操作地连接到任何数量的控制器，包括但不限于脉宽调节（PWM）控制器。传感器56、58可以将与来自主电池28和次电池30的测量电流成比例的输出提供给PWM控制器。PWM控制器随后可以将主电池28和次电池30的电流的测量值相比较并且可以使用任何数量的控制逻辑来基于测量值调节开关46、48。
图3示出可以包括用于使用单向升压电路60的扩展范围电池***20的拓扑的若干变体。单向升压电路60可以允许从主电池66到电机70的充电或放电和可以扩展电池***20的范围的从次电池68到电机70的能量释放。在若干变体中，使用单向升压电路60的扩展范围电池***20可以包括主电池***62和次电池***64。主电池***62可以包括可操作地连接到逆变器72的主电池66（可以是HV电池）和一个或多个能量储存设备，包括但不限于一个或多个DC链路电容器74、75。在一个变体中，第一电容器74和第二电容器75可以并行运行，其变体在图3中示出。在另一个变体中，多于两个电容器可以并行运行。在又一个变体中，可以使用单个电容器。逆变器72可以将DC转换成AC，并且可以操作地连接到电机70。在若干变体中，主电池***62可以整体结合到电动自行车18上。
在若干变体中，次电池***64可以在第一开关78和第二开关80处操作地连接到主电池***62或从其断开。在若干变体中，次电池***64可以包括可操作地连接到升压转换器76的次电池68（可以是低压电池）。可以使用任何数量的升压转换器。在一个变体中，升压转换器76可以包括可操作地连接到次电池68的电感器82、可操作地连接到第一负偏压二极管86和第二负偏压二极管88的第三开关/晶体管84。升压转换器76还可以包括至少一个能量储存设备，包括但不限于第三电容器90，其可以与操作地连接到主电池66的一个或多个能量储存设备74、75并行运行。
在若干变体中，第三开关84可以被调节到接通以将电感器82充电并且可以被调节到断开以从电感器82释放能量并且将能量从次电池68推送到主电池66中。第一负偏压二极管86可以防止来自主电池66的能量移动到次电池68。当第三开关/晶体管84接通时，能量可以积累在电感器82中从而产生高压，这样使得一旦第三开关/晶体管84被断开，则来自电感器82的能量可以移出到DC链路74、75。在若干变体中，次电池68可以包括可低于主电池66的电压，从而使得来自次电池68的电流不会自然地移动到主电池66。
在若干变体中，第一传感器92可以操作地连接到升压转换器76，并且可以用来测量次电池68的电流。第二传感器94可以操作地连接到主电池66，并且可以用来测量主电池66的电流。传感器92、94可以操作地连接到任何数量的控制器，包括但不限于脉宽调节（PWM）控制器。传感器92、94可以将与来自主电池66和次电池68的测量电流成比例的输出提供给PWM控制器。PWM控制器随后可以将主电池66和次电池68的电流的测量值相比较并且可以使用任何数量的控制逻辑来基于测量值调节第三开关84。
图4示出用于使用准Z源逆变器电路96的扩展范围电池***的单级电路拓扑。在若干变体中，准Z源逆变器电路96可以包括主电池***98和次电池***100。主电池***98可以包括可操作地连接到逆变器桥104和电机110的主电池102（可以是HV电池）。在若干变体中，主电池***98可以整体结合到电动自行车18上。逆变器桥104可以允许从主电池102通过电机110的能量释放，同时可以允许使用准Z源逆变器电路96和输入能量源（包括但不限于次电池112）进行充电。
在若干变体中，次电池***100可以在第一开关114、第二开关115、第三开关116和第四开关117处操作地连接到主电池***98或从其断开。在若干变体中，次电池***100可以包括可操作地连接到准Z源逆变器电路96的输入的次电池112（可以是低压电池）。在若干变体中，准Z源逆变器电路96包括可操作地连接到次电池112的第一电感器108、操作地连接到第一电感器108和第二电感器118的二极管120。第一能量储存设备LV电容器122可以操作地连接到第一电感器108和第二电感器118。准Z源逆变器电路96还可以包括可操作地连接到次电池112、二极管120和第二电感器118的第二能量储存设备HV电容器106。在若干变体中，主电池102可以操作地连接到准Z源逆变器电路96高压电容器106，其中二极管120和低压电容器122防止电流流入次电池112中。在若干变体中，准Z源逆变器电路96可以允许从次电池112到电机110的能量释放。
在若干变体中，第一电流传感器124可以操作地连接到准Z源逆变器电路96，并且可以用来测量次电池112的电流。第二传感器125可以操作地连接到主电池102，并且可以用来测量主电池102的电流。传感器124、125可以操作地连接到任何数量的控制器，包括但不限于脉宽调节（PWM）控制器。传感器124、125可以将与来自主电池102和次电池112的测量电流成比例的输出提供给PWM控制器。PWM控制器随后可以将主电池102和次电池112的电流的测量值相比较并且可以使用任何数量的控制逻辑来基于测量值调节开关114、115。
图5示出可以包括用于来源于如图2-4中所示的扩展范围电池***20的电流的控制命令166的若干变体。在若干变体中，操作地连接到电路22、60、96中的主电池28、66、102的第一传感器56、92、124可以测量主电池28、66、102的电流并且提供DC链路174的平均电流。第二传感器58、94、125可以操作地连接到电路22、60、96中的次电池30、68、112以测量次电池30、68、112的电流，并且可以提供次电池176的平均电流。随后可以减去来自DC链路174的平均电流和来自次电池176的平均电流以提供主电池电流170。随后可以将主电池电流170用于反馈并从命令166中减去以计算误差170。误差170被馈送到控制器154，该控制器确定开关46、48、84、114、115的占空比。允许占空比在0%至99%之间的范围并且通过使用饱和模块172使其限于此范围。随后，将占空比转换为选通PWM循环168并且发送到物理开关循环控制，并且随后基于来自PWM产生器168的占空比来调节电路22、60、96。如果电流处于正确的比率，则PWM控制器154可以继续操作扩展范围电池***20，而不对开关/晶体管46、48、84、114、115的调节进行改变。如果电流不同，则PWM控制器154可以执行一个或多个命令来通过PWM产生器168、控制器154和饱和模块172来修改开关/晶体管46、48、84、114、115的调节，从而使得可以切换电池28、30、66、68、102、112将能量发送到电机32、70、110或从其接收能量。这可以确保扩展范围电池***20有效地使用主电池28、66、102和次电池30、68、112。
以下示出基于主电池28、66、102和次电池30、68、112的各个测量的电荷状态（SOC）的用于如图2-4中任一个中所示的扩展范围电池***20的控制逻辑图：
。
以上控制逻辑图是可配置的，并且可以基于设计参数和/或具体扩展范围电池***20的应用而改变。
图6示出可以包括用于扩展范围电池***20的电池交换电路128的若干变体。在若干变体中，使用电池交换电路128的扩展范围电池***20可以包括主电池***130和次电池***132。主电池***130可以包括可以是HV电池并且可操作地连接到至少一个能量储存设备（包括但不限于DC链路电容器142）、第一开关144和逆变器138的主电池134。逆变器138可以操作地连接到电机140。主电池***130可以整体结合到电动自行车18上。次电池***132可以包括也可以是HV电池并且可以在第二开关146和第三开关148处连接到主电池***130或从其断开的次电池136。
在若干变体中，主电池134可以操作地连接到第一开关144，并且次电池136可以操作地连接到第二开关146和第三开关148，从而使得开关144、146、148可以被调节成使得到电机140的能量可以在第一电池134与次电池136之间交替，这可以增加扩展范围电池***20的操作的时间长度。在若干变体中，当电池134、136的电压在预定范围内时，到电机140的能量来源可以在第一电池134与第二电池136之间切换，以避免电池134、136中的任一个通过可能具有较高电压的另一个电池134、136而过载。在若干变体中，电池交换电路128可以具有比使用HV电池和LV电池的那些电路减少的重量。
以下示出当用户的电池选择标准被设置为允许主电池134或次电池136将能量发送给电机时，用于如图6中所示的电池交换电路128的控制策略，如图7所示：
。
在若干变体中，可以监控主电池134和次电池136的DC电压和/或SOC以使得如果符合SOC条件则具有最高开路DC电压的电池134、136将被用来将能量供应给***20。主电池134和次电池136可以继续交替直到电池134、136各自被耗尽。以上控制逻辑图是可配置的，并且可以基于设计参数和/或具体扩展范围电池***20的应用而改变。
在若干变体中，如果主电池134的温度低，则主电池134和次电池136可以并行运行并且电流可以被调节。
图7示出可以包括用于使用如以上所论述的电池交换的电池交换电路128的控制策略152的若干变体。在此控制策略152中，使用主电池或次电池都是可能的。第一步骤156是选择具有最高开路DC电压的电池来将能量供应给电机，其中具有最高开路DC电压的电池是Vdc(y)。第二步骤158是确定是否Vdc (x) oc – Vdc (y) > XXX Vdc，其中XXX Vdc是预定可编程值。如果否，则返回到步骤1。如果是，则进行到第三步骤160，该第三步骤是切换哪个电池将能量发送给电机。第四步骤162确定电荷状态（SOC）是否> ZZZ，其中ZZZ是预定可编程值。如果是，则返回到第一步骤156。如果否，则进行到第五步骤164，该第五步骤通过由用户指定的任一个电池（主或次）将能量发送到电机。
变体的以下描述仅说明认为在本发明的范围内的部件、元件、动作、产品和方法，而绝不意欲用具体披露或未明确阐述的内容来限制此范围。如本文所描述的部件、元件、动作、产品和方法可以与本文明确描述不同地进行组合和重新布置，并且仍认为在本发明的范围之内。
变体1可以包括一种产品，包括：用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在第一电池***与第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
变体2可以包括如变体1所阐述的产品，其中第一电池***被整体结合到电动自行车上并且第二电池***可移除地附接到第一电池***和电动自行车。
变体3可以包括如变体1-2中任一项所阐述的产品，其中第一电池***进一步包括高压电池并且第二电池***进一步包括低压电池。
变体4可以包括如变体1-3中任一项所阐述的产品，其中低压电池具有小于高压电池的电压，从而使得来自低压电池的能量不会自然地移动到高压电池。
变体5可以包括如变体1-4中任一项所阐述的产品，其中高压电池操作地连接到负偏压的二极管，以防止从高压电池到低压电池的意外能量转移。
变体6可以包括如变体1-5中任一项所阐述的产品，其中扩展范围电池***包括双向降压升压电路，并且其中双向降压升压电路被构造和布置成允许用于从高压电池到DC链路的释放能量、从DC链路对高压电池的再充电、从低压电池到DC链路的释放能量或者从DC链路对低压电池的充电中的至少一个的受控能量转移。
变体7可以包括如变体1-5中任一项所阐述的产品，其中扩展范围电池***包括单向升压电路，并且其中单向升压电路被构造和布置成允许用于从高压电池到DC链路的释放能量、从DC链路对高压电池的充电或者从低压电池到DC链路的释放能量中的至少一个的受控能量转移。
变体8可以包括如变体1-5中任一项所阐述的产品，其中扩展范围电池***包括准Z源逆变器电路，并且其中准Z源逆变器电路被构造和布置成允许高压电池和低压电池同时到电机的放电、从逆变器或低压电池中的一个对高压电池的充电和低压电池到电机的全放电。
变体9可以包括如变体1-2中任一项所阐述的产品，其中第一电池***进一步包括第一高压电池并且第二电池***进一步包括第二高压电池。
变体10可以包括如变体1-2和9中任一项所阐述的产品，其中扩展范围电池***包括电池交换电路，并且其中电池交换电路被构造和布置成使得到电机的能量基于电荷状态以及第一高压电池和第二高压电池的DC电压在第一高压电池与第二高压电池之间交替。
变体11可以包括一种用于电动自行车的扩展范围电池***的方法，包括利用第一电池***与第二电池***之间的直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的范围。
变体12可以包括如变体11所阐述的方法，其中第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的高压电池，并且其中第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的低压电池。
变体13可以包括如变体11-12中任一项所阐述的方法，其中到电机的能量基于高压电池还是低压电池具有较高电荷状态和dc电压在高压电池与低压电池之间交替。
变体14可以包括如变体11-13中任一项所阐述的方法，其中扩展范围电池***包括双向降压升压电路、单向升压电路或准Z源逆变器电路中的一个。
变体15可以包括如变体11-13中任一项所阐述的方法，其进一步包括控制扩展范围电池***，包括：通过第一传感器监控高压电池的第一电流；通过第二传感器监控低压电池的第二电流；将来自第一传感器的第一信号输出和来自第二传感器的第二信号输出发送到控制器；在控制器中将第一信号输出和第二信号输出处理成控制逻辑；以及基于控制逻辑来调节扩展范围电池***中的至少一个开关以控制来往于电机的能量转移是来自高压电池还是低压电池。
变体16可以包括如变体11所阐述的方法，其中第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的第一高压电池，并且其中第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的第二高压电池。
变体17可以包括如变体11和16中任一项所阐述的方法，其中扩展范围电池***包括电池交换电路。
变体18可以包括如变体11和16-17中任一项所阐述的方法，其中如果第一高压电池的温度低，则第一高压电池和第二高压电池并行运行，并且第一高压电池和第二高压电池的电流被调节。
变体19可以包括如变体11和16-18中任一项所阐述的方法，其中当第一和第二高压电池的电压在预定范围内时，到电机的能量在第一高压电池与第二高压电池之间交替，以避免第一电池或第二电池的过载。
变体20可以包括如变体11和16-19中任一项所阐述的方法，其进一步包括用于扩展范围电池***的控制方法，包括：将扩展范围电池***的电池选择设置为第一高压电池或第二高压电池；通过第一传感器监控第一高压电池的第一DC电压或第一SOC中的至少一个；通过第二传感器监控第二高压电池的第二DC电压或第二SOC中的至少一个；将来自第一传感器的第一DC电压或第一SOC中的至少一个的第一输出信号和来自第二传感器的第二DC电压或第二SOC中的至少一个的第二输出信号发送到控制器；在控制器中将第一输出信号和第二输出信号处理成控制逻辑以确定第一电池还是第二电池具有最高开路DC电压；以及调节开关以从具有最高开路DC电压的第一或第二电池将能量供应给电机。
本发明的范围内的选定变体的以上描述实质上仅是说明性的，且因此不认为其变体或变形脱离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电动自行车扩展范围电池功率电子设备，包括：
用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在所述第一电池***与所述第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的使用期限；
其中所述第一电池***进一步包括第一高压电池并且所述第二电池***进一步包括第二高压电池；
其中所述扩展范围电池***包括电池交换电路，并且其中所述电池交换电路被构造和布置成使得到电机的能量基于电荷状态以及所述第一高压电池和所述第二高压电池的DC电压在所述第一高压电池与所述第二高压电池之间交替。
2.如权利要求1所述的电动自行车扩展范围电池功率电子设备，其中所述第一电池***被整体结合到所述电动自行车上并且所述第二电池***可移除地附接到所述第一电池***和所述电动自行车。
3.一种电动自行车扩展范围电池功率电子设备，包括：用于电动自行车的扩展范围电池***，所述扩展范围电池***包括第一电池***和第二电池***，并且其中在所述第一电池***与所述第二电池***之间利用直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的使用期限，其中所述第一电池***进一步包括高压电池并且所述第二电池***进一步包括低压电池；
其中所述扩展范围电池***包括双向降压升压电路，并且其中所述双向降压升压电路被构造和布置成允许用于从所述高压电池到DC链路的能量释放、从所述DC链路对所述高压电池的再充电、从所述低压电池到所述DC链路的能量释放或者从所述DC链路对所述低压电池的充电中的至少一个的受控能量转移。
4.如权利要求3所述的电动自行车扩展范围电池功率电子设备，其中所述低压电池具有小于所述高压电池的电压，从而使得来自所述低压电池的能量不会自然地移动到所述高压电池。
5.如权利要求3所述的电动自行车扩展范围电池功率电子设备，其中所述高压电池操作地连接到负偏压的二极管，以防止从所述高压电池到所述低压电池的意外能量转移。
6.如权利要求3所述的电动自行车扩展范围电池功率电子设备，其中所述扩展范围电池***包括准Z源逆变器电路，并且其中所述准Z源逆变器电路被构造和布置成允许所述高压电池和所述低压电池同时到电机的放电、从逆变器或所述低压电池中的一个对所述高压电池的充电和所述低压电池到所述电机的全放电。
7.一种用于电动自行车的扩展范围电池***的方法，包括利用第一电池***与第二电池***之间的直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的使用期限；
其中所述第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的第一高压电池，并且其中所述第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的第二高压电池；
进一步包括用于所述扩展范围电池***的控制方法，包括：
将所述扩展范围电池***的电池选择设置为所述第一高压电池或所述第二高压电池；
通过所述第一传感器监控所述第一高压电池的第一DC电压或第一SOC中的至少一个；
通过所述第二传感器监控所述第二高压电池的第二DC电压或第二SOC中的至少一个；
将来自所述第一传感器的所述第一DC电压或所述第一SOC中的至少一个的第一输出信号和来自所述第二传感器的所述第二DC电压或所述第二SOC中的至少一个的第二输出信号发送到控制器；
在所述控制器中将所述第一输出信号和所述第二输出信号处理成控制逻辑，以确定第一电池还是第二电池具有最高开路DC电压；以及
调节开关以从具有所述最高开路DC电压的第一电池或第二电池将能量供应给电机。
8.如权利要求7所述的方法，其中所述扩展范围电池***包括电池交换电路。
9.如权利要求7所述的方法，其中如果所述第一高压电池的温度低，则所述第一高压电池和所述第二高压电池并行运行，并且所述第一高压电池和所述第二高压电池的电流被调节。
10.如权利要求7所述的方法，其中当第一高压电池和第二高压电池的电压在预定范围内时，到电机的能量在所述第一高压电池与所述第二高压电池之间交替，以避免所述第一电池或所述第二电池中任一个的过载。
11.一种用于电动自行车的扩展范围电池***的方法，包括利用第一电池***与第二电池***之间的直流偏压来扩展所述扩展范围电池***的使用期限，其中所述第一电池***进一步包括操作地连接到第一传感器的高压电池，并且其中所述第二电池***进一步包括操作地连接到第二传感器的低压电池；
其进一步包括控制所述扩展范围电池***，包括：
通过所述第一传感器监控所述高压电池的第一电流；
通过所述第二传感器监控所述低压电池的第二电流；
将来自所述第一传感器的第一信号输出和来自所述第二传感器的第二信号输出发送到控制器；
在所述控制器中将所述第一信号输出和所述第二信号输出处理成控制逻辑；以及
基于所述控制逻辑来调节所述扩展范围电池***中的至少一个开关，以控制来往于电机的能量转移是来自所述高压电池还是所述低压电池。
12.如权利要求11所述的方法，其中到电机的能量基于所述高压电池还是所述低压电池具有较高电荷状态和DC电压在所述高压电池与所述低压电池之间交替。
13.如权利要求11所述的方法，其中所述扩展范围电池***包括双向降压升压电路、单向升压电路或准Z源逆变器电路中的一个。
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