一种应用于两轮车的一体式能源管理系统的制作方法

本技术属于电动车辆能源管理，具体涉及一种应用于两轮车的一体式能源管理系统。

背景技术：

1、在现有技术中，两轮电动车的能源管理系统普遍采用传统多层次/多模组分布式架构。具体而言，电芯首先被组装成模组，随后这些模组被集成到电池包的外壳内，最终电池包与电机驱动器、电控单元、dc/dc转换器、ac/dc充电器以及灯具等独立部件通过复杂的线束连接，形成一个完整的系统。其结构层级为：电芯→模组→电池包→车身，共四层结构。

2、这种传统架构的主要优势在于便于售后维修，且电池包的安装位置具有一定的灵活性。然而，其存在以下显著不足之处：

3、1.空间利用率低：分布式设计导致部件布局分散，占用空间较大。

4、2.线束和连接器复杂：多个独立模组之间依赖大量线束和连接器，增加了系统的复杂性和故障率。

5、3.整体成本较高：多层级结构和复杂线束导致物料成本和生产成本上升。

6、4.可靠性不佳：连接点增多降低了系统的整体可靠性，易出现接触不良等问题。

7、5.用户自行维修困难：分布式结构和专业维修要求使得用户难以自行处理故障。

8、此外，传统方案中的电池管理系统（bms）、电机驱动器、dc/dc转换器等关键部件均采用独立设计，功能协同性差，能效优化有限，无法满足现代两轮车对高效能源管理、紧凑结构和低成本维修的需求。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的不足，本实用新型提供了一种应用于两轮车的一体式能源管理系统，摒弃了传统的系统架构，通过深度整合能源管理与智能化系统至两轮车底盘，实现了电池、电机驱动器、电控单元、dc/dc转换器、ac/dc充电器及灯具等关键部件与底盘的一体化集成。

2、本实用新型采用以下技术方案实现：

3、本实用新型提供了一种应用于两轮车的一体式能源管理系统，包括：

4、集成化底盘，为一体式能源管理系统的机械承载主体和车身底盘结构外壳；

5、电芯模组，为多串并电芯模组，固定于所述集成化底盘内部；

6、电池管理系统，与所述多串并电芯模组电性连接，用于监控、保护和管理电池状态；

7、电机驱动模组，与所述电池管理系统电性连接，并通过电机总线与两轮车的车身动力电机相连接，用于驱动车辆的车轮电机；

8、一组标准化外部接口，集成于所述集成化底盘上，用于连接外部功能模块。

9、作为本实用新型的进一步方案，一组标准化外部接口至少包括：

10、一个电机接口，用于连接后轮电机模块；

11、一个仪表接口，用于连接位于立管和把横模块上的显示单元；

12、一个主扩展口和一个副扩展口，用于连接外部扩展设备。

13、作为本实用新型的进一步方案，所述电芯模组、电池管理系统、电机驱动模组通过内部电路一体化集成在所述集成化底盘内，并通过所述一组标准化外部接口与外部模块即插即用式连接。

14、作为本实用新型的进一步方案，所述电机驱动模组包括一个主电机驱动器，与所述电池管理系统电性连接，并通过设置的电机接口连接车身动力电机的后轮电机模块。

15、作为本实用新型的进一步方案，所述电机驱动模组还包括一个副电机驱动器，与所述电池管理系统电性连接，并通过预留的电机接口连接车身动力电机的前轮电机模块。

16、作为本实用新型的进一步方案，所述电池管理系统集成有：

17、传感单元，用于采集所述多串并电芯模组的电压、温度及电流参数；

18、模拟前端，与所述传感单元连接，用于处理传感信号；

19、主控mcu，与所述模拟前端连接；

20、通信芯片，与所述主控mcu连接，用于实现所述电池管理系统与外部设备的数据交换；

21、充放电控制模块，为功率mos或者继电器或者功率氮化镓（gan），受控于所述主控mcu，用于控制电池的充放电回路。

22、作为本实用新型的进一步方案，所述一组标准化外部接口还包括灯具控制接口，所述灯具控制接口包括左转向灯控制口、右转向灯控制口和尾灯控制口，用于集中控制车辆灯光系统。

23、作为本实用新型的进一步方案，所述多串并电芯模组采用低串数的电芯组成，所述电池管理系统还连接有一个双向升压dc/dc单元；所述双向升压dc/dc单元支持固定升压比和恒定输出电压两种工作模式，用于将低压电池模组的低压输出升压至所述车身动力系统驱动所需的目标工作电压。

24、作为本实用新型的进一步方案，所述集成化底盘中设置的双向升压dc/dc单元，支持双向能量流动，实现低压电池模组与高压负载之间的电压转换，包括：

25、固定升压比模式：将输入电压按固定比例升高或降低；

26、恒定输出电压模式：无论输入电压如何变化，输出保持稳定电压。

27、其中，所述双向升压dc/dc单元支持两种工作模式：

28、模式一：固定升压比的双向升压；

29、模式二：恒定输出电压的双向升压；

30、所述双向升压dc/dc单元通过高效数字电源实现低压至目标高压的转换。

31、作为本实用新型的进一步方案，所述双向升压dc/dc单元接入电池管理系统（bms）和电机驱动模组之间，作为中间转换层；电池管理系统（bms）通过线束、汇流排或者pc与双向升压dc/dc单元电连接，并通过主电机驱动器、副电机驱动器与外部的前轮驱动模组和后轮驱动模组相连接。

32、作为本实用新型的进一步方案，所述集成化底盘采用模块化分体设计，与立管及把横模块、前轮驱动模组、后轮驱动模组通过快速拆卸机构连接；所述快速拆卸机构包括机械紧固件和与所述标准化外部接口对应的电气连接器，实现模块的快速分离与组装。

33、作为本实用新型的进一步方案，所述前轮驱动模组与所述立管及把横模块通过折叠机构连接，所述立管及把横模块通过对穿螺钉以及径向锁紧螺钉与所述前轮驱动模组折叠连接，所述对穿螺钉和径向锁紧螺钉为梅花带柱防盗螺钉、五角螺钉或三角螺钉；所述立管及把横模块通过斜管下插与车身底盘结构的底盘相连接，并对插后锁紧。

34、作为本实用新型的进一步方案，所述车身底盘结构上还包括底盘、尾灯以及转向灯，与电池管理系统、电机驱动器、电控单元、dc/dc转换器、ac/dc充电器及灯具一体化集成，形成车身动力组件。

35、作为本实用新型的进一步方案，所述立管及把横模块包括立管、仪表和刹把，所述刹把上设置有左把模组和右把模组，所述左把模组和右把模组均由转向灯、组合开关、刹把霍尔以及扩展接口组成，所述左把模组和右把模组通过刹把霍尔单线串口电源开关与仪表相连接，所述仪表上设置有蓝牙模组、iot模组和显示模组，所述仪表上还设置有大灯控制模组，所述仪表通过can通讯模块与所述车身底盘结构的仪表接口相连接。

36、作为本实用新型的进一步方案，所述前轮驱动模组和后轮驱动模组上分别设置有前轮组件和前叉组件，所述前轮组件和前叉组件为凸状结构，所述底盘为凹状结构，所述前轮组件和前叉组件通过四周螺丝紧固在对应的前后轮上。

37、作为本实用新型的进一步方案，所述系统的应用领域包括：

38、电动滑板车、电动平衡车、电动自行车、电动摩托车；

39、其他采用电机驱动的轻型两轮交通工具。

40、本实用新型提供的技术方案，具有如下有益效果：

41、1.本实用新型的应用于两轮车的一体式能源管理系统，通过将电池、电机驱动器、电控、dc/dc、ac/dc及灯具等关键部件与底盘进行一体化集成，摒弃了传统的“电芯、模组、电池包车身”四层分布式结构，实现空间利用率最大化与结构简化，省去了大量独立外壳、安装支架以及冗长的连接线束，极大地压缩了系统体积，使得两轮车的结构布局更为紧凑，为车辆设计释放了更多可用空间。

42、2.本实用新型轻量化的结构使得整体重量的减轻，更轻的车身可以在同等能量下可以获得更长的续航里程，提升了能源利用效率，为用户提供了更环保、经济的出行选择，使能耗降低，同时也减少了大量外部连接器和线束，从根本上降低了因接口氧化、松动、磨损而导致的接触不良、短路等故障风险，集成化设计使内部连接更为稳固，提升了系统在振动、冲击等恶劣工况下的稳定性和安全性。

43、3.本实用新型还采用低串数电芯配合高效率双向升压dc/dc技术，相比传统多串电芯直接输出高压的方案，降低了对bms通道数量的要求，减少了系统自身能耗，实现了更高效、灵活的能源转换与管理；集成式设计使得关键发热部件（如bms、dc/dc）可以与底盘共享热管理边界，底盘可作为散热器，更利于热量的均匀传导与散发，避免了热量在独立模组内积聚，提升了系统持续工作能力与寿命，实现了底盘的全面标准化和数字化，为整车提供了统一的标准化电气接口。通过快速拆卸机制和防盗紧固件设计，使用户在车辆出现故障时，可以轻松将整个底盘模组拆卸下来。

44、综上所述，本实用新型通过高度集成化、结构模块化和接口标准化三大核心创新，成功解决了传统分布式架构的空间、重量、成本和可靠性问题，同时在能源效率、智能化水平、用户体验及生产模式上带来了革命性的提升，为两轮车行业提供了全新的技术解决方案和发展方向。