本新型涉及一種基于自供電的電動汽車功耗實時測量裝置，屬于電動汽車領域。

背景技術(shù)：

汽車尾氣排放是空氣污染的重要來源之一，隨著汽車保有量的持續(xù)增加，空氣污染與能源短缺的問題日益突出。電動汽車具有零排放的特點，可以極大地減少汽車尾氣排放的總量，實現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，引起了全世界競相研發(fā)與掀起了推廣電動汽車的高潮。

電池容量及衰退問題是目前電動汽車行業(yè)面臨的重要問題之一，嚴重影響著電動汽車的續(xù)航歷程與成本。因此，對動力電池功耗等特性進行實時檢測就極其重要。在一些低速、低成本的電動汽車上，電池的管理策略非常簡單甚至沒有，這就需要定期或者不定期對電動汽車進行性能測量。其中，電動汽車的功耗則首當其沖。對電動汽車功耗進行簡便、高效、精確地測量是電動汽車面臨的非常迫切的技術(shù)問題。由于汽車運動的環(huán)境具有很強的不確定性，而且路試過程中也不方便使用大型的測試設備。這就給電動汽車功耗的實時監(jiān)測、電動汽車性能的評估與改進等帶來了困難。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本新型針對電動汽車實際運行過程中，快速、高精度實時檢測功耗困難的技術(shù)問題，提供了一種基于自供電的電動汽車功耗實時測量裝置。本新型對電動汽車性能的評估、改進，促進其在各行各業(yè)的廣泛應用，具有重要的實用價值。

本新型采用的技術(shù)方案是：

一種基于自供電的電動汽車功耗實時測量裝置，包括自供電部分、上位機部分與下位機部分。

自供電部分1由能量收集器、電壓電流轉(zhuǎn)換器與電池組成。能量收集器由支架、基板、質(zhì)量塊、壓電陶瓷組成。能量收集器固定在電動汽車的鋼板彈簧上。能量收集器將收集的能量通過電壓電流轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，給電池充電。能量收集器為對稱結(jié)構(gòu)，支架的兩邊均安裝一個基板，每個基板的遠離支架的端部安裝一個質(zhì)量塊，每個基板的上面與下面均安裝一片壓電陶瓷，壓電陶瓷粘貼在基板上。

上位機部分包括：筆記本電腦與無線收發(fā)器模塊Ⅰ，筆記本電腦與無線收發(fā)器模塊Ⅰ連接。

下位機部分包括：無線收發(fā)器模塊Ⅱ、存儲器、微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流變換器Ⅰ、直流變換器Ⅱ、低通濾波器Ⅰ、低通濾波器Ⅱ、霍爾電流傳感器模塊、電阻分壓電路。

無線收發(fā)器模塊Ⅱ與微控制器連接，存儲器與微控制器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微控制器連接。

直流變換器Ⅰ的輸入端與自供電部分的電池相連，直流變換器Ⅰ的輸出端與微控制器相連并給微控制器供電；直流變換器Ⅱ的輸入端與自供電部分的電池相連，直流變換器Ⅱ的輸出端與霍爾電流傳感器模塊相連并給霍爾電流傳感器模塊供電；與電動汽車動力電池輸出的正極連接的電線從霍爾電流傳感器模塊原邊的檢測孔中穿過，霍爾電流傳感器模塊輸出的模擬信號通過低通濾波器Ⅰ連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為代表電流大小的數(shù)值；電阻分壓電路跨接在電動汽車動力電池輸出的正負極電線上，電阻分壓電路的輸出通過低通濾波器Ⅱ連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為代表電壓大小的數(shù)值；微控制器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得電流與電壓的數(shù)值；分壓電路包括了兩個精密電阻。

上位機部分與下位機部分通過無線收發(fā)器模塊Ⅰ與無線收發(fā)器模塊Ⅱ進行無線通訊。

本新型具有的有益效果是：

本新型提供的實時測量裝置實時測量電流與電壓，可以通過二者相乘得到電動汽車的瞬時功率，再通過積分得到消耗的電能。瞬時電流及電壓的變化反映了電動汽車的運行狀態(tài)，可以由此辨識道路、電池等參數(shù)。

本新型提供的測量裝置在電流測量時采用了霍爾電流傳感器模塊，容易拆卸，方便了工程應用，而且上位機部分與下位機部分采用無線通訊方式，則測量時上位機部分不受安裝位置的限制，可以放置在其他隨行的車上。

本新型提供的測量裝置使用過程中不需要人工干預來充電，直接由自供電部分通過能量收集器收集電動汽車運行過程中的震動產(chǎn)生的能量，簡潔方便，非常適合現(xiàn)場測量，即路試。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式來詳細說明本實用新型；

圖1為本新型提供的測量裝置工作時在電動汽車上所處部位的示意圖；

圖2為本新型提供的測量裝置的組成圖；

圖3為自供電部分的組成圖；

圖4為能量收集器的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為能量收集器在電動汽車上的安裝示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本新型提供的具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。

如圖1所示，本新型提供的電動汽車功耗實時測量裝置安裝于電動汽車的動力電池與逆變器之間。本圖中，假設電動機為三相交流電動機，逆變器負責將動力電池輸出的直流電轉(zhuǎn)換為電動機需要的三相交流電，轉(zhuǎn)換過程中的幅值與頻率取決于駕駛員的意圖與汽車的行駛狀態(tài)等，由電動汽車控制器控制。電動機的輸出由差速器，通過兩個半軸與驅(qū)動輪相連。值得指出的是：電動機可為直流電動機，此時，逆變器則為直流變換器。對于多橋驅(qū)動的情況，電動機的輸出經(jīng)過分動器與各個驅(qū)動橋相連。

如圖2所示，一種基于自供電的電動汽車功耗實時測量裝置，包括自供電部分1、上位機部分2與下位機部分3。

上位機部分2包括：筆記本電腦與無線收發(fā)器模塊Ⅰ，筆記本電腦與無線收發(fā)器模塊Ⅰ連接。

下位機部分3包括：無線收發(fā)器模塊Ⅱ、存儲器、微控制器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、直流變換器Ⅰ、直流變換器Ⅱ、低通濾波器Ⅰ、低通濾波器Ⅱ、霍爾電流傳感器模塊、電阻分壓電路。

無線收發(fā)器模塊Ⅱ與微控制器連接，存儲器與微控制器連接，模數(shù)轉(zhuǎn)換器與微控制器連接。

直流變換器Ⅰ的輸入端與自供電部分的電池相連，直流變換器Ⅰ的輸出端與微控制器相連并給微控制器供電；直流變換器Ⅱ的輸入端與自供電部分的電池相連，直流變換器Ⅱ的輸出端與霍爾電流傳感器模塊相連并給霍爾電流傳感器模塊供電；與電動汽車動力電池輸出的正極連接的電線從霍爾電流傳感器模塊原邊的檢測孔中穿過，霍爾電流傳感器模塊輸出的模擬信號通過低通濾波器Ⅰ連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為代表電流大小的數(shù)值；電阻分壓電路跨接在電動汽車動力電池輸出的正負極電線上，電阻分壓電路的輸出通過低通濾波器Ⅱ連接模數(shù)轉(zhuǎn)換器，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為代表電壓大小的數(shù)值；微控制器通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器獲得電流與電壓的數(shù)值；分壓電路包括了兩個精密電阻。

上位機部分與下位機部分通過無線收發(fā)器模塊Ⅰ與無線收發(fā)器模塊Ⅱ進行無線通訊。

如圖3—5所示，自供電部分1由能量收集器11、電壓電流轉(zhuǎn)換器12與電池組13成。能量收集器11由支架101、基板102、質(zhì)量塊103、壓電陶瓷104組成。能量收集器11固定在電動汽車的鋼板彈簧4上。能量收集器11將收集的能量通過電壓電流轉(zhuǎn)換器進行轉(zhuǎn)換，給電池充電。能量收集器11為對稱結(jié)構(gòu)，支架101的兩邊均安裝一個基板102，每個基板102的遠離支架202的端部安裝一個質(zhì)量塊103，每個基板102的上面與下面均安裝一片壓電陶瓷104，壓電陶瓷104粘貼在基板102上。

通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到的電壓為電阻分壓電路中串聯(lián)的兩個精密電阻分壓后的電壓，需要根據(jù)兩個電阻的大小轉(zhuǎn)換為電池的實時電壓。

通過本新型提供的裝置實時測量電池輸出的電流與電壓，將二者相乘則得到電動汽車的瞬時功率，再通過積分得到消耗的電能。瞬時電流及電壓的變化反映了電動汽車的運行狀態(tài)，可以由此辨識道路、汽車重要部件的性能參數(shù)，對汽車續(xù)航里程進行精確的估計。

上述的乘法與積分運算可以采用如下的3種方案之一來實現(xiàn)：(1)在筆記本電腦上編程，(2)在本新型中添加硬件乘法器與積分器；(3)在微控制器中編程。

本新型中，低通濾波器Ⅰ與低通濾波器Ⅱ可以直接省略不要，在微控制器或筆記本電腦上軟件進行低通濾波。

能量收集器可以簡化為在支架上安裝兩個懸臂梁，懸臂梁的自由端上安裝了質(zhì)量塊。當支架受到振動時，質(zhì)量塊在慣性的作用下也將上下運動，懸臂梁將發(fā)生彎曲變形，壓電陶瓷將機械振動能轉(zhuǎn)換為電能。因此，能量收集器的位置至關(guān)重要。上述實例中將其安裝在彈簧鋼板上，也可安裝在電動汽車的其他方便安裝的位置，但是盡量選擇振動大的地方，振動越大，能量收集器收集到的能量就越多。

本新型在實施的過程中，微控制器將通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器得到的電流與電壓值存儲于存儲器中，通過無線通訊的方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給上位機部分。本新型提供的裝置使用的過程包括如下主要步驟：

S1：將下位機部分在電動汽車上可靠固定，并連接電氣部分；

S2：上位機部分通過無線通訊發(fā)送啟動測量命令，使下位機部分進行測量，并將測量結(jié)果存儲于存儲器中；

S3：在檢測的過程中，可以通過上位機部分隨時發(fā)送啟動或停止測量的命令，也可發(fā)送開啟數(shù)據(jù)傳動的命令，將轉(zhuǎn)化得到的電壓信號從下位機部分發(fā)送給上位機部分。

以上所述，僅是本新型的較佳實施例而已，并非對本新型作任何形式上的限制，本領域技術(shù)人員利用上述提示的技術(shù)內(nèi)容作出的簡單修改、等同變化或修飾，例如，將精密電阻改為普通電阻然后通過標定獲得精密電阻的效果，或者用有線通訊代替無線通訊，均落在本新型保護的范圍內(nèi)。