CN102897053B - 供电系统及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电学领域，具体涉及一种供电系统及供电方法，能够将多余的电能存储在电池内。一种供电系统，包括：连通控制器，其分别与多个电池连接，用于控制多个电池与升压分流装置之间连通/断开状态，同时，用于控制多个电池与充电装置之间连通/断开；升压分流装置与连通控制器连接，包括升压结构和电流分流器；升压结构用于升高电池提供电能的电压；电流分流器的输入端与升压结构连接，一个输出端与汽车连接，一个输出端与充电装置连接，电流分流器用于将升高电压后的电能分成至少两部分，一部分的电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，剩余的电能部分或全部输送至充电装置，并存储在与充电装置连通的电池内。

Description

供电系统及供电方法

技术领域

本发明涉及电学领域，具体涉及一种供电系统及供电方法。

背景技术

汽车已作为越来越多人的代步工具，目前，每年的汽车销售量正在以较高的速度增长。由于大部分汽车主要依靠燃烧汽油、柴油等能源作为动力，汽车排放出的尾气加剧了空气污染。汽车尾气主要包括：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、二氧化硫、烟尘微粒、臭气等。据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000千克，碳氢化合物约200-400千克，氮氧化合物约50-150千克，这些排放出的汽车尾气对空气构成了严重污染。例如光化学烟雾，汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应，生成臭氧，臭氧和大气中的其它成分结合就形成了光化学烟雾，光化学烟雾刺激眼睛、鼻、咽喉、气管、肺部等部位，容易引起红眼病、慢性呼吸系统疾病等。一氧化碳进入肺泡后，被血液吸收，与血红蛋白相结合，形成碳氧血红蛋白，降低血液的载氧能力，削弱血液对人体组织的供氧量，导致组织缺氧，从而引起头痛、窒息死亡等。由此可见，以汽油、柴油等能源作为动力的汽车对空气、人类和各种生物产生了较为恶劣的影响，所以，出现了以电能为动力的电力汽车来降低汽车尾气的污染。而且，电动汽车能够有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油资源用于其他更重要的方面。

现有的电力汽车的动力系统主要包括以下几个部分：供电系统、驱动电动机、电动机调速控制装置。供电系统为电力汽车的驱动电动机提供电能，驱动电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮。目前，电力汽车的供电系统为电动车提供的电能往往大于电力汽车在最高行驶速度时所需要的电能，而多余出的电能未被使用，造成了电能的浪费。

发明内容

本发明提供了一种供电系统及供电方法，能够将多余的电能存储在电池内。

本发明提供了一种供电系统，包括：多个电池、连通控制器、升压分流装置和充电装置；

所述连通控制器，其分别与所述多个电池连接，用于控制所述多个电池与所述升压分流装置之间连通/断开状态，同时，用于控制所述多个电池与所述充电装置之间连通/断开；其中，与所述升压分流装置连通的所述电池提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能；

所述升压分流装置，其与所述连通控制器连接，所述升压分流装置包括升压结构和电流分流器；所述升压结构用于升高所述电池提供电能的电压；所述电流分流器包括输入端和至少两个输出端，所述电流分流器的输入端与所述升压结构连接，一个输出端与所述汽车连接，一个输出端与所述充电装置连接，所述电流分流器用于将升高电压后的电能分成至少两部分，一部分的电能等于所述汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至所述汽车，剩余的电能部分或全部输送至所述充电装置，并存储在与所述充电装置连通的所述电池内；

所述充电装置，其输入端与所述电流分流器的一个输出端连接，所述充电装置的输出端与所述连通控制器连接。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：电量显示器，其设置在所述连通控制器和升压分流装置之间，用于显示与所述升压分流装置连通的电池的电量。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：电池转换报警装置，其分别与所述多个电池连接，用于当与升压分流装置连通的电池的电能低于设定值时发出警报。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：延时转换器，其与所述电池转换报警装置连接，用于计算并显示与升压分流装置连通的电池的剩余使用时间。

在本发明各实施例中，优选地，所述升压结构包括电动机、转数增加结构和发电机，所述转数增加结构设置在所述电动机和所述发电机之间。

在本发明各实施例中，优选地，所述转数增加结构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的分度圆直径小于所述第二齿轮的分度圆直径，所述电动机、第一齿轮、第二齿轮和所述发电机依次连接。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：第一稳压装置，其与所述电流分流器的另一个输出端连接；优选地，设置电流过载保护装置与所述第一稳压装置连接。

在本发明各实施例中，优选地，进一步包括：第二稳压装置，其设置在所述电流分流器与所述充电装置之间。

本发明还提供了一种供电方法，所述供电方法包括如下步骤：

一个或多个电池为汽车提供电能；

升高电池提供电能的电压；

将升高电压的电能分成至少两部分，一部分电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至所述汽车；剩余的电能部分或全部输送并存储在与充电器连通的电池内；

当提供电能的电池低于预设值时，更换充电完毕的电池为汽车提供电能，并将低于预设值的电池与充电器连通进行充电；

其中，电池提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能。

在本发明各实施例中，优选地，当与升压分流装置连通的一个或多个电池的电量低于设定值时发出警报。

通过本发明各实施例提供的供电系统及供电方法，能够带来以下有益效果：

多个电池分别与连通控制器连接，同时升压分流装置与连通控制器连接；升压分流装置包括升压结构和电流分流器，电流分流器的输入端与升压结构连接，电流分流器包括至少两个输出端，一个输出端与汽车连接，另一个输出端与充电装置的输入端连接；充电装置的输出端与连通控制器连接；连通控制器用于控制多个电池与升压分流装置之间的连通/断开状态，同时，连通控制器也用于控制多个电池与充电装置之间的连通/断开状态；将一个或多个电池通过连通控制器与升压分流装置连通，升压结构将电池提供的电能进行升压，电流分流器将升压后的电能进行分流，分成至少两部分，一部分的电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至汽车，为汽车提供动力，剩余的电能部分或全部输送至充电装置，并存储在与充电装置连通的电池内，为电池充电，达到了将供电系统内部多余的电能存储在电池内的目的，充电完毕的电池还可以继续为汽车提供电能，当为汽车提供电能的电池电能不足时，断开此电池与升压分流装置的连通，将充电完毕的电池与升压分流装置连通，为汽车提供电能，同时，将电能不足的电池与充电装置连通，进行充电，这样能够节约能源，降低汽车使用的成本。由于电力汽车的供电系统为电动车提供的电能往往大于电力汽车在最高行驶速度时所需要的电能，而多余出的电能未被使用，造成了电能的浪费。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为本发明供电系统实施例的结构示意图；

图2为本发明供电系统实施例的结构示意图；

图3为升压结构实施例的结构示意图；

图4为连通控制器实施例的结构示意图；

图5为本发明供电方法实施例的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

在一个实施例中，如图1所示，供电系统包括：第一电池101a，第二电池101b，连通控制器102，充电装置103，升压分流装置104，电流分流器105，升压结构106，汽车电动机107和汽车空调、照明灯108。

第一电池101a和第二电池101b分别与连通控制器102连接，升压分流装置104与连通控制器102连接；升压分流装置104包括电流分流器105和升压结构106；电流分流器105具有三个输出端，一个输出端与充电装置103连接，一个输出端与汽车电动机107连接，一个输出端与汽车空调、照明灯108。

应理解，与升压分流装置104连通的第一电池101a提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能。

第一电池101a通过连通控制器102与升压分流装置104连通，第一电池101a发出的电能通过升压分流装置104内的升压结构106进行升压，然后将升压后的电能通过电流分流器105进行分流，应理解，此处的分流应在满足汽车电动机107使用的前提下进行分流，即在本实施例中分成三部分，一部分的电能为从总的电能中分出等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，将此部分电能输送至汽车电动机107；将剩下的电能分成两部分，一部分给汽车空调、照明灯等汽车内部装置，一部分给充电装置103。当第二电池101b电量不足时，第二电池101b通过连通控制器102与充电装置103连通，充电装置103将电流输送给第二电池101b，为第二电池101b充电；当充电完成后，第二电池101b通过连通控制器102与充电装置103断开。当第一电池101a电量不足，不能够继续为汽车电动机107提供电能时，通过连通控制器102断开第一电池101a与升压分流装置104的连通，将已充完电的第二电池101b通过连通控制器102与升压分流装置104连通，继续为汽车电动机107提供电能；同时，第一电池101a通过连通控制器102与充电装置103连通，充电装置103为第一电池101a充电。

应理解，第一电池101a或第二电池101b所提供的电能应以满足汽车电动机107消耗的电能为主，当满足了汽车电动机107消耗的电能，同时又有剩余的电能情况下，将剩余的电能分成一组或多组，为汽车上其它的耗电装置或电量不足的电池进行充电。

应理解，此处的第一电池101a可以为单个电池，也可以为电池组，同理第二电池101b亦如此。在此实施例中仅举例有两个电池的情况，在实际应用中，还可以有三个、四个、或更多个电池的情况，可以同时多个电池为汽车提供电能，还可以同时为多个电池充电。

应理解，此处的充电装置103可以包括充电器、充电显示器和充电饱和控制器，充电器可以选用充电速度较快的充电器，能够在较短的时间内充电完毕；充电显示器可以用于显示是否处于充电状态、充电时间和剩余充电时间等信息；充电饱和控制器可以用于当第一电池101a或第二电池101b已经充电完成后，防止继续充电对第一电池101a或第二电池101b造成损害，当检测到充电饱和后，可以将第一电池101a或第二电池101b与充电器的连通断开，将电流分流器105分出的电能用于其它装置，合理分配电能，起到了节约电能的目的。

应理解，可以在连通控制器102与升压分流装置104之间设置开关，当汽车不需要电能的提供时，则通过开关断开，更为简便。

在一个实施例中，如图2所示，供电系统包括：第一电池101a、第二电池101b、连通控制器102、充电饱和控制器103a、充电显示器103b、充电器103c、第二稳压装置109、开关110、电量显示器111、电池转换报警装置112、延时转换器113、升压分流装置104、电流分流器105、升压结构106、第一稳压装置114、过载电流保护装置115、汽车空调、照明灯108、正反转控制装置116、调速器117、汽车电动机107和汽车转速系统118。

设定第一电池101a电量充足，第二电池101b电量较低，需要充电；开关110处于开启状态。通过连通控制器102，第一电池101a与升压分流装置104连通，第一电池101a为升压分流装置104提供电能，第一电池101a发出的电能经过升压结构106进行升压。其中，如图3所示，升压结构106包括发电机106a、转数增加结构106b和电动机106c，其中电能传递至电动机106c，电动机106c将电能转换为机械能，通过转数增加结构106b，将机械能传递给发电机106a，从而提高了发电机106a发出电能的电压。应理解，此处的转数增加结构106b可以为两个相互啮合的齿轮，与电动机106c连接的为公称直径较大的齿轮，与发电机106b连接的为公称直径较小的齿轮。也可以采用皮带轮代替。应理解，升压结构106还可以采用升压电路，但升压电路的效果目前能够适用于低端、终端的汽车。根据具体的工艺进行选择。

升压后的电能传递至电流分流器105，电流分流器105将电能分成三份，在以满足汽车电动机107使用的情况下，即一部分的电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至汽车，将剩余的电能供给其它装置。电流分流器105的一个输出端与第一稳压装置114连接，此处为了平稳电压，防止电压不稳对汽车电动机107造成不良影响。过载电流保护装置115与第一稳压装置114连接，防止电流突然增强。例如，有时使用者遇到紧急情况可能将刹车和油门（即调速器）混淆，如果需要停车的时候却同时急踩刹车和油门，会对使用者的生命安全产生威胁和对汽车动力电动机107造成烧毁或损坏其他系统功能。通过设置过载电流保护装置115，当同时急踩刹车和油门时，通过过载电流保护装置115的电流会突然加大，此时过载电流保护装置115断开，不再为与其连接的汽车电动机107提供电能；当电流恢复后，过载电流保护装置115恢复与汽车电动机107的连接，继续为汽车电动机107提供电能。

同时，可以通过正反转控制装置116和调速器117对汽车电动机107进行控制，此处的正反转控制装置116和调速器117可以采用现有技术实施，在此不进行详细描述。

电流分流器105的一个输出端用于为汽车电动机107输出电能，还有一个输出端用于为第二电池101b输出电能。

如图2所示，第二电池101b通过连通控制器102与充电饱和控制器103a连通。电流分流器105的一个输出端与第二稳压装置109连接，第二稳压装置109将电能传递至充电器103c，充电显示器103b用于显示第二电池101b的充电状态、充电时间、剩余充电时间等信息，电流通过充电饱和控制器103a为第二电池101b充电。当第二电池101b充电完毕时，充电饱和控制器103a与第二电池101b断开，停止为其供电。

电流分流器105的另一个输出端与汽车空调、照明灯108连通，用于为其提供电源。

应理解，电流分流器105还可以将电流分给其它需要供电的装置，根据具体工艺选择。

在一个实施例中，如图4所示，图4为连通控制器102的实施例，包括：磁力绝缘轴蕊保护盖119、机械充电触点125、充电连接线126、磁力绝缘轴蕊120、磁力连接轴蕊弹簧122、固定轴蕊片121、电磁铁片123、电磁力供电触点124、绝缘轴蕊转换电能连接轴127、第一开关128a和第二开关128b。

此实施例为针对直流双电流使用。

应理解：1、机械充电触点125属于机械性触电，没有磁力。

2、磁力连接轴蕊弹簧122的弹力需要适合第一电池101a或第二电池101b的电压吸合力、磁力相匹配。

3、电磁铁片123与第一电池101a或第二电池101b的电压的吸合力相匹配。

4、此连通控制器102还可以采用电子电路替换。

5、充电连接线126是从磁力绝缘轴蕊保护盖119的外部连接。

当第一电池101a电量充足时，第一电池101a的电磁力供电触点124吸合，传递电能；当第二电池101b电量不足时，则第二电池101b的电磁力供电触点124不能被吸合，此时机械充电触点125与充电连接线126连通，为机械充电触点125充电。

当第一电池101a电压不足以供给汽车电动机107工作的电压时，电磁力供电触点124失去第一电池101a的能量脱离触点，第二电池101b的电磁力供电触点124在第二电池101b电压充足的电磁力吸引下，得电闭合通电，第一电池101a的电磁力供电触点124失电断开，第二电池101b得到向汽车电动机107供电的指令，进入供电状态，同时机械充电触点125失去与第二电池101b充电的指令，断开第二电池101b的机械充电触点125。第一电池101a的机械充电触点125与第一电池101a得到了充电的指令，接通机械充电触点125，开始为第一电池101a提供电能，等待第二电池101b电能不足时，第二电池101b的电磁力供电触点124失去电磁能量脱离触点；当第二电池101b电压不足以供给汽车电动机107工作时，第一电池101a的电磁力供电触点124在第一电池101a电压磁力的吸引下，电磁力供电触点124得电闭合接通供电，第二电池101b的电磁力供电触点124失电断开，同时第一电池101a的机械充电触点125失去与第一电池101a补充电能的指令。第一电池101a开始向汽车电动机107供电，进入供电状态。如此巡回转换供、充电能能量工作。

采用两个电池为汽车电动机工作的交替工作电源，根据动力发电的原理，通过转速增加结构提高动力转速，带动发电机发电，当发电机发出的电能足以满足汽车运行的动力电能时，如发电机发出的电能为15千瓦，汽车动力电能只需11千瓦，足以满足运行要求时，将剩余的4千瓦电能一部分用于汽车本身用电电能，如音响、照明、空调等，另一部分则通过充电装置快速补充到电压不足的电池内。等待连通控制器的交换指令，随时准备接替上一电池电能不足以供给电动机工作能源时的接替指令，完成接替工作。

通过实现电池电能的巡回供、充交替使用的目的，同时还可减少目前电力汽车的电能降低外供补充频率，从而降低了外供补充所造成人力物力资源的浪费。

对于低、中配型汽车，由于车身较轻，内配较简单，时速不高，其动力能量也相应要求不大，因此可采用后驱动双轮电动机组同步直接驱动转轴运行，也可以用采用四轮电动机组同步驱动，因为汽车的行车时速直接受电动机组同步转速所限制，所以时速要求不快，其他配套功能也相应要求将随之降低。

对于高配型汽车，由于自身车身较重，内配要求极高，所以不适用电动机组直接驱动转轴运行，因此必须经过由电动机或电动机组所带动的转速系统来提高转速动力，其它各配套系统功能随之也将要求提高，使转速动力及其配套动能要求达到汽车转速时速工作要求，从而保证它的提速快、车速高、行车稳的特点。

在一个实施例中，如图5所示，供电方法包括：

步骤201为：一个或多个电池为汽车提供电能。可以采用一个电池，也可以采用多个电池为汽车提供电能，多个电池可以并联或串联或并联与串联的混合的关系。此步骤中电池提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能。

步骤202为；升高电池提供电能的电压。为了满足汽车使用的电能对于电压的要求。

步骤203为：将升高电压的电能分成至少两部分，一部分电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至汽车；剩余的电能部分或全部输送并存储在与充电器连通的电池内。此步骤满足了输送至汽车的电能足够为汽车使用，同时又将多余电能分离出，进行再利用或存储。

步骤204为：当提供电能的电池低于预设值时，更换充电完毕的电池为汽车提供电能，并将低于预设值的电池与充电器连通进行充电。

步骤205为：当与升压分流装置连通的一个或多个电池的电量低于设定值时发出警报。

步骤206为：显示与升压分流装置连通的电池的电量。能够让使用者提前根据路程选择使用的电池。

本发明提供的各种实施例可根据需要以任意方式相互组合，通过这种组合得到的技术方案，也在本发明的范围内。

显然，本领域技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，包括：多个电池、连通控制器、升压分流装置和充电装置；

所述连通控制器，其分别与所述多个电池连接，用于控制所述多个电池与所述升压分流装置之间连通/断开状态，同时，用于控制所述多个电池与所述充电装置之间连通/断开；其中，与所述升压分流装置连通的所述电池提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能；

所述升压分流装置，其与所述连通控制器连接，所述升压分流装置包括升压结构和电流分流器；所述升压结构用于升高所述电池提供电能的电压；所述电流分流器包括输入端和至少两个输出端，所述电流分流器的输入端与所述升压结构连接，一个输出端与所述汽车连接，一个输出端与所述充电装置连接，所述电流分流器用于将升高电压后的电能分成至少两部分，一部分的电能等于所述汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至所述汽车，剩余的电能部分或全部输送至所述充电装置，并存储在与所述充电装置连通的所述电池内；

所述充电装置，其输入端与所述电流分流器的一个输出端连接，所述充电装置的输出端与所述连通控制器连接。

2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，进一步包括：电量显示器，其设置在所述连通控制器和升压分流装置之间，用于显示与所述升压分流装置连通的电池的电量。

3.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，进一步包括：电池转换报警装置，其分别与所述多个电池连接，用于当与升压分流装置连通的电池的电能低于设定值时发出警报。

4.如权利要求3所述的供电系统，其特征在于，进一步包括：延时转换器，其与所述电池转换报警装置连接，用于计算并显示与升压分流装置连通的电池的剩余使用时间。

5.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述升压结构包括电动机、转数增加结构和发电机，所述转数增加结构设置在所述电动机和所述发电机之间。

6.如权利要求5所述的供电系统，其特征在于，所述转数增加结构包括相互啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮的分度圆直径小于所述第二齿轮的分度圆直径，所述电动机、第一齿轮、第二齿轮和所述发电机依次连接。

7.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，还包括：第一稳压装置，其与所述电流分流器的另一个输出端连接；电流过载保护装置，与所述第一稳压装置连接。

8.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，进一步包括：第二稳压装置，其设置在所述电流分流器与所述充电装置之间。

9.一种供电方法，所述供电方法包括如下步骤：

一个或多个电池为汽车提供电能；

升高电池提供电能的电压；

将升高电压的电能分成至少两部分，一部分电能等于汽车在最高速度行驶时所需的电能，并将此部分电能输送至所述汽车；剩余的电能部分或全部输送并存储在与充电器连通的电池内；

当提供电能的电池低于预设值时，更换充电完毕的电池为汽车提供电能，并将低于预设值的电池与充电器连通进行充电；

其中，电池提供的电能大于汽车在最高速度行驶时所需的电能。

10.如权利要求9所述的供电方法，其特征在于，当与升压分流装置连通的一个或多个电池的电量低于设定值时发出警报。