CN112002839A - 电动摩托车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动摩托车及其控制方法，其包括车体以及安装在车体上的电池组件，电池组件包括电池单元、电加热装置和温度检测元件，电加热装置和电池单元连接，用于对电池单元进行加热，温度检测元件与电池单元连接，用于检测电池单元或电池组件的温度，电动摩托车还包括控制器，控制器与电加热装置和温度检测元件连接，当温度检测元件检测到电池单元或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，控制器控制电加热装置对电池单元加热，以实现对电池单元进行预热，使其达到正常工作温度，防止其在低温下使用，而影响使用性能和寿命。

Description

电动摩托车及其控制方法
技术领域
本发明涉及摩托车技术领域，特别涉及一种电动摩托车及其控制方法。
背景技术
电池在低温条件下，其充电和放电性能下降，当温度下降到0℃时，电池(例如150Ah单体磷酸铁锂电池)的内阻增加了1倍，当温度下降到-10℃时，电池内阻增加2倍，可见，温度越低影响越大。
现有采用电池作为动力源的电动摩托车，大部分是使用锂电池作为动力源，由于锂电池的使用性能受温度影响较大，因此存在如下缺陷：1、若使用者在低温(温度小于0℃)状态下给锂电池充电，锂电池表面易形成金属锂枝晶，导致电池容量大幅度降低，即使用性能下降，且会影响其安全性能，缩短其使用寿命。2、锂电池在低温放电时，放电电压会大幅降低，易出现无法正常工作的情况。
发明内容
基于此，本发明提供一种在低温条件下实现电池自动预热以达到正常工作温度的电动摩托车及其控制方法。
本发明采用的技术方案是，一种电动摩托车，其包括车体以及安装在车体上的电池组件，所述电池组件包括电池单元、电加热装置和温度检测元件，所述电加热装置和所述电池单元连接，用于对所述电池单元进行加热，所述温度检测元件与所述电池单元连接，用于检测所述电池单元或电池组件的温度，所述电动摩托车还包括控制器，所述控制器与所述电加热装置和温度检测元件连接，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，所述控制器控制所述电加热装置对所述电池单元加热。
作为上述实施例的进一步改进，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或电池组件的温度大于或等于第二温度阈值时，所述控制器控制所述电加热装置停止加热，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
作为上述实施例的进一步改进，所述控制器根据所述温度检测元件检测到的温度与预设的目标温度之间的温差，调节所述电加热装置加热功率和/或加热时间。
作为上述实施例的进一步改进，所述电池组件包括多个电池单元，所述电池组件还包括外壳体，所述多个电池单元安装在所述外壳体内，且呈多行多列分布，多列电池单元分别串联成多个电池小组，且所述多个电池小组之间并联连接。
作为上述实施例的进一步改进，所述电加热装置为电加热片，所述电池组件包括多个电加热片，每行或每列电池单元均与一电加热片连接。
作为上述实施例的进一步改进，相邻两行电池单元或者相邻两列电池单元之间夹持一所述电加热片，所述加热片与所述电池单元贴合。
作为上述实施例的进一步改进，所述电池组件上设置有多个所述温度检测元件，且所述多个温度检测元件分布于所述电池组件上的不同位置，所述控制器根据所述多个温度检测元件的平均温度值控制所述电加热装置；
所述电池组件包括多个所述电池单元，且每一所述电池单元至少连接一个所述温度检测元件。
本发明还提供一种电动摩托车的控制方法，所述电动摩托车包括车体以及安装在车体上的电池组件，所述电池组件包括电池单元和电加热装置，所述电动摩托车的控制方法包括如下步骤：
检测所述电池单元或电池组件的温度；
当检测到所述电池单元或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，控制所述电加热装置对所述电池单元加热。
作为上述实施例的进一步改进，还包括如下步骤：当检测到所述电池单元或电池组件的温度值的温度大于或等于第二温度阈值时，控制所述电加热装置停止加热，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
作为上述实施例的进一步改进，根据所述温度检测元件检测到的温度与预设的目标温度之间的温差，调节所述电加热装置加热功率和/或加热时间。
本发明的电动摩托车通过设置与控制器连接的温度检测元件，以检测电池组件或者电池单元的温度，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或者电池组件的温度值小于第一温度阈值时，所述控制器控制所述电加热片对电池单元加热，以实现对电池单元进行预热，使其达到正常工作温度，防止其在低温下使用，而影响使用性能和寿命。
附图说明
通过附图中所示的本发明优选实施例更具体说明，本发明上述及其它目的、特征和优势将变得更加清晰。在全部附图中相同的附图标记指示相同的部分，且并未刻意按实际尺寸等比例缩放绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1为本发明电动摩托车的部分电路结构示意图；
图2为本发明电动摩托车的电池组件结构示意图；
图3为本发明电动摩托车的电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“安装”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
如图1至图3所示，本发明提供一种电动摩托车，其内部的电池(锂电池)可在低温条件下自动预热，所述电动摩托车包括车体(未图示)、控制器2、电池组件8、车轮(未图示)、驱动电机10及显示模块30，控制器2、电池组件8、车轮、驱动电机10及显示模块30均安装于车体上。
如图1、图2所示，控制器2为单片机,其是电动摩托车的控制中心，例如，控制电池组件的工作状态。单片机通过内部CAN总线与电池组件8和驱动电机10进行通信。控制器2设定第一阈值为20％电池组件8电量或者电压，第二阈值为5％电池组件8电量或者电压，此外，也可以设定第一阈值为30％电池组件8电量或者电压，利于尽早对电池组件8过度放电采取保护措施。
电池组件8包括外壳体7、电加热装置、多个电池单元81、温度检测元件1、散热片6及保温模块4，所述外壳体7具有容纳腔，多个电池单元81、电加热装置、温度检测元件1、散热片6及保温模块4均安装于容纳腔中。
所述电加热装置为电加热片3，其与电池单元81和控制器2电连接，用于对电池单元81进行加热，在本实施例中，电加热片3有多个，其为电加热膜，电加热膜通过导电电路与控制器2电连接，电加热膜的电源可以是外部接入的电源，也可以是电池单元81本身。
所述多个电池单元81分别与控制器2和温度控制元件电连接，较佳地，每一电池单元81至少连接一个温度检测元件1，比如，电池单元81有四个，对应的，温度传感器设置有四个，以检测每个电池单元81的温度，确保温度检测精确。所述多个电池单元81呈多行多列分布，多列电池单元81分别串联成多个电池小组，且多个电池小组之间并联连接。在本实施例中，每行或每列电池单元81均与一电加热片3连接，较佳地，相邻两行电池单元81或者相邻两列电池单元81之间夹持一电加热片3，电加热片3与电池单元81贴合。具体地，电加热片3与散热片6分别位于电池单元81的相对两侧，并紧贴电池单元81，使得电加热片3更好的将热量传递给电池单元81，且每两相邻的电加热片3与散热片6贴合，以实现两者良好的传热和散热效果。
所述温度检测元件1为温度传感器，其与电池单元81和控制器2电连接，用于检测电池单元81或电池组件8的温度，其中，温度传感器通过CAN总线将温度数据发送至控制器2。当温度传感器检测到电池单元81或电池组件8的温度值小于第一温度阈值时，控制器2控制电加热片3对电池单元81加热，即对电池单元81进行预热，使其达到正常工作温度，防止其在低温下使用而影响使用性能和寿命。在其他实施方式中，温度传感器有多个，分布于电池组件8上的不同位置，控制器2根据多个温度传感器的平均温度值控制电加热片3对电池单元81加热，使得温度检测准确，利于控制器2准确地控制电加热片3。
在进一步的优选实施方式中，当温度传感器检测到电池单元81或电池组件8的温度大于或等于第二温度阈值时，控制器2控制电加热片3停止加热，第二温度阈值大于所述第一温度阈值。在本实施例中，第一温度阈值为0℃,第二温度阈值为5℃，即当温度传感器检测到电池单元81的温度小于0℃时，控制器2控制电加热片3开启加热模式，通过热量传递给电池单元81，使得电池单元81的温度达到正常的工作温度。在另一优选的实施方式中，控制器2根据温度传感器检测到的电池单元81温度与预设的目标温度之间的温差，调节电加热片3的加热功率和/或加热时间。以目标温度是5℃作为例子，若温度传感器检测到电池单元81温度是-5℃,即温差为10℃，控制器2可设定电加热片3的加热时间为10分钟，在其他实施方式中，温差每增加1℃，加热时间增加1分钟。
在上述实施例的进一步优选实施方式中，控制器2设定的加热时间包括第一、第二及第三加热时间段，第一时间段小于第二时间段，第二时间段大于第一和第三时间段，比如，当温差为5℃时，第一时间段可设定为1分钟，第二时间段可设置为3分钟，第三时间段可设置为2分钟。
所述控制器2根据所述第一、第二及第三加热时间段分别对应设定电加热片3的第一、第二及第三加热功率，第二加热功率大于第一和第二加热功率，在本实施例中，第一加热功率为2/3最大功率，第二加热功率为最大功率，第三加热功率为1/3的最大功率。较佳地，当温差达到10℃到18℃时，电加热片3以第一加热功率为2/3最大功率、第二加热功率为最大功率及第三加热功率为1/3最大功率进行加热，可实现电池单元81在加热过程中的缓冲加热方法，防止温度过快升高而损坏电池单元81，进一步保护电池单元81。
具体地，电加热片3先以第一加热功率加热第一时间段，然后以第二加热功率加热第二时间段，最后以第三加热功率加热第三时间段，由于电加热片3刚开始加热时，电池单元81温度与目标温度存在较大的温差，因此需要电加热片3以小功率进行加热，防止其因温度快速上升而损坏，随着温度的升高，加热功率增大，可加快加热进程，当温度逐渐接近目标温度时，再以小于第二时间段的加热功率加热，减缓加热进程，实现了电加热片3梯度式加热方式。
保温模块4与控制器2和电池单元81电连接，保温模块4设置在电池单元81的外周，并位于电加热片3与外壳体7之间，当电池单元81暂停使用时，控制器2控制保温模块4开启保温模式，使得电池单元81在暂停使用时间内维持正常的温度，在本实施例中，保温模块4采用材料或者保温漆制成，起到与外界环境隔绝的作用，防止电池单元81内部温度过快的散发。例如，当使用者将电动摩托车临时停放2个小时，保温模块4开启保温模式，便于再次使用，而无需重新对电池单元81进行预热。
当使用充电机5给电动摩托车充电时，充电机5与控制器2(单片机)和电池单元81电连接，并将充电信号发送至控制器2，控制器2控制所述温度检测元件1(温度传感器)开启，使得温度检测元件1进入温度检测的工作状态。
如图3所示，所述驱动电机10与车轮连接，用于驱动车轮，控制器2与电池组件8和驱动电机10电性连接，控制电池组件8为驱动电机10供电，电池检测模块5与电池组件8和控制器2(单片机)电性连接，用于检测电池组件8的电量或者电压，当电池组件8的电量或者电压小于第一阈值时，控制器2降低驱动电机10的最大转速，在另一实施方式中，控制器2可以降低驱动电机10的最大输出功率，当然，在其他实施方式中也可以通过降低驱动电机10的最大输出功率来降低转速，上述结构通过降低驱动电机10的功率或者转速，即通过减小电池组件8的负载，来减缓电量消耗速度，防止电池组件8因电量消耗过快而过度放电，影响其使用性能和寿命，实现对其进行实时保护。
当电池组件8的电量或者电压小于第二阈值时，控制器2控制驱动电机10停机，或者控制电池组件8停止供电，第二阈值小于第一阈值，即除去电池组件8的负载，以防止电池组件8过度放电。
所述电池检测模块5包括用于检测电池组件8电压的电压检测单元和用于检测电池组件8电流的电流检测单元，电压检测单元和电流检测单元分别与控制器2和电池组件8电性连接，电压检测单元和电流检测单元分别将检测到的电池组件8电压和电流数据发送至控制器2，控制器2根据电压数据或者电流数据来估算电池组件8的剩余电量(SOC),其中，电压检测单元可以是电压表或者电压传感器，电流检测单元可为电流表。
所述保护模块9包括速度调节传感器91、开关单元92、升压模块93及短路检测单元94，速度调节传感器91、开关单元92、升压模块93及短路检测单元94均与控制器2电连接。速度调节传感器91为霍尔组件，其与驱动电机10电连接，用于调节驱动电机10的转速，霍尔组件将驱动电机10的转速数据发送至控制器2，所述控制器2根据转速数据控制速度调节传感器91降低驱动电机10的转速。
在本实施例中，速度调节传感器91通过调节驱动电机10的输出电流来调节驱动电机10的转速，当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压小于第一阈值时，驱动电机10输出电流小于或者等于第一电流值；当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压小于第二阈值时，驱动电机10输出电流小于或者等于第二电流值，且第二阈值小于第一阈值，第二电流值小于第一电流值。
其中，第一电流值为200A，第二电流值为100A，正常情况下，驱动电机10的输出电流为400A，当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压小于第一阈值时，驱动电机10输出电流小于或者等于200A，当电池检测模块52检测到电池组件8电量或者电压小于第二阈值时，驱动电机10输出电流小于或者等于100A。
在其他实施方式中，控制器2也可根据电池组件8电量或者电压与预设电量或者电压的差值调节驱动电机10的转速，差值越大驱动电机10的转速调节得越小，以相应减小驱动电机10的最大输出功率，例如，当剩余电量或者电压从20％下降至10％时，差值为10％，控制器2可根据10％的差值将驱动电机10的转速也相应减小10％。
在上述实施例的进一步优选实施方式中，当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压小于第二阈值时，控制器2控制开关单元92断开电池组件8放电回路，也就是通过除去与电池组件8连接的负载(驱动电机10)来防止电池组件8过度放电。
所述升压模块93用于增大电池组件8电压，在本实施例中，升压模块93为备用电池组件8，其可给电池组件8充电，以达到升高电池组件8电压的目的，当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压小于第二阈值时，控制器2控制升压模块93与电池组件8接通，以给电池组件8充电，可防止其过度放电。当电池检测模块5检测到电池组件8电量或者电压重新大于第二阈值时，控制器21控制升压模块93与电池组件8断开，即电池组件8电压达到正常标准后，停止充电。
所述短路检测单元94用于检测电路是否短路，当短路检测单元94检测到电池组件8短路时，控制器2断开电池组件8放电回路，以对电池组件8及其负载进行短路保护，防止其因电路短路而造成损坏。
所述显示模块30与控制器2电性连接，显示模块30为显示屏，用于显示电池组件8的电量、电压和电流，以及驱动电机10转速或者其他工作信息。
本发明还提供一种上述任一实施例的电动摩托车的控制方法，所述电动摩托车包括车体以及安装在车体上的电池组件，电池组件包括电池单元81和电加热装置，所述电动摩托车的控制方法包括如下步骤：
检测电池单元81或电池组件的温度；
当检测到电池单元81或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，控制电加热装置对电池单元81加热。
作为上述实施例的进一步改进，还包括如下步骤：当检测到电池单元81或电池组件的温度值的温度大于或等于第二温度阈值时，控制电加热装置停止加热，第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
作为上述实施例的进一步改进，根据温度检测元件81检测到的温度与预设的目标温度之间的温差，调节电加热装置加热功率和/或加热时间。
本发明的电动摩托车通过设置与控制器连接的温度检测元件，以检测电池组件或者电池单元的温度，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或者电池组件的温度值小于第一温度阈值时，所述控制器控制所述电加热片对电池单元加热，以实现对电池单元进行预热，使其达到正常工作温度，防止其在低温下使用，而影响使用性能和寿命。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电动摩托车，其包括车体以及安装在车体上的电池组件，其特征在于，所述电池组件包括电池单元、电加热装置和温度检测元件，所述电加热装置和所述电池单元连接，用于对所述电池单元进行加热，所述温度检测元件与所述电池单元连接，用于检测所述电池单元或电池组件的温度，所述电动摩托车还包括控制器，所述控制器与所述电加热装置和温度检测元件连接，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，所述控制器控制所述电加热装置对所述电池单元加热。
2.根据权利要求1所述的电动摩托车，其特征在于，当所述温度检测元件检测到所述电池单元或电池组件的温度大于或等于第二温度阈值时，所述控制器控制所述电加热装置停止加热，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
3.根据权利要求1所述的电动摩托车，其特征在于，所述控制器根据所述温度检测元件检测到的温度与预设的目标温度之间的温差，调节所述电加热装置加热功率和/或加热时间。
4.根据权利要求1所述的电动摩托车，其特征在于，所述电池组件包括多个电池单元，所述电池组件还包括外壳体，所述多个电池单元安装在所述外壳体内，且呈多行多列分布，多列电池单元分别串联成多个电池小组，且所述多个电池小组之间并联连接。
5.根据权利要求4所述的电动摩托车，其特征在于，所述电加热装置为电加热片，所述电池组件包括多个电加热片，每行或每列电池单元均与一电加热片连接。
6.根据权利要求5所述的电动摩托车，其特征在于，相邻两行电池单元或者相邻两列电池单元之间夹持一所述电加热片，所述加热片与所述电池单元贴合。
7.根据权利要求1所述的电动摩托车，其特征在于，所述电池组件上设置有多个所述温度检测元件，且所述多个温度检测元件分布于所述电池组件上的不同位置，所述控制器根据所述多个温度检测元件的平均温度值控制所述电加热装置；
所述电池组件包括多个所述电池单元，且每一所述电池单元至少连接一个所述温度检测元件。
8.一种电动摩托车的控制方法，所述电动摩托车包括车体以及安装在车体上的电池组件，所述电池组件包括电池单元和电加热装置，其特征在于，所述电动摩托车的控制方法包括如下步骤：
检测所述电池单元或电池组件的温度；
当检测到所述电池单元或电池组件的温度值小于第一温度阈值时，控制所述电加热装置对所述电池单元加热。
9.根据权利要求8所述的电动摩托车的控制方法，其特征在于，还包括如下步骤：当检测到所述电池单元或电池组件的温度值的温度大于或等于第二温度阈值时，控制所述电加热装置停止加热，所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。
10.根据权利要求8所述的电动摩托车的控制方法，其特征在于，根据所述温度检测元件检测到的温度与预设的目标温度之间的温差，调节所述电加热装置加热功率和/或加热时间。
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