CN103236569A - 电动汽车动力系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

电动汽车动力系统及其控制方法，属于电动汽车领域，本发明为解决现有的电动汽车电池在低温条件下容量下降过快而影响电动汽车性能的问题。本发明包括第一能量单元、二极管、第二能量单元、驱动电路、电机和控制器，还包括加热电路、温度检测装置和温控装置；驱动电路用于驱动电机转动，加热电路用于将第二能量单元提供的电能转换成热能，通过介质传递给第一能量单元，温度检测装置用于检测第一能量单元的工作环境温度，并将温度信号传输给控制器，控制器根据接收到的温度信号输出温控信号给温控装置，温控装置根据温控信号控制加热电路转换的热能，控制器用于输出控制信号给驱动电路。本发明应用于电动汽车领域，尤其是在高寒地区。

Description

电动汽车动力系统及其控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车领域，具体涉及一种电动汽车动力系统及其控制方法。

背景技术

随着能源危机和化石燃料尾气造成的环境污染问题的加重，电动汽车受到越来越多的关注。在电动汽车动力系统中，锂电池常作为电动汽车电池。然而，采用锂电池作为单一的能量存储单元往往存在能量低、寿命短等缺点。因此，锂电池和超极电容相并联的双能量系统常常应用于能量存储单元。然而，在低温条件下，锂电池的容量下降很快，因此，在一些高寒地区，低温条件是限制锂电池在电动汽车中应用的主要因素。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明目的是为了解决现有的电动汽车的电池在低温条件下容量下降过快而影响电动汽车性能的问题，提供了一种电动汽车动力系统及其控制方法。

本发明所述电动汽车动力系统，它包括第一能量单元、二极管、第二能量单元、驱动电路、电机和控制器，它还包括加热电路、温度检测装置和温控装置；

第一能量单元的第一电信号输出端连接二极管的阳极，二极管的阴极连接第二能量单元的第一电信号输出端，第二能量单元的第一电信号输出端连接驱动电路的第一电信号输入端，第一能量单元的第二电信号输出端和第二能量单元的第二电信号输出端同时连接驱动电路的第二电信号输入端，驱动电路的电信号输出端与电机的电信号输入端相连接，驱动电路用于驱动电机转动；

加热电路的电信号输入端与第二能量单元的第一电信号输出端相连接，加热电路用于将第二能量单元提供的电能转换成热能，该热能通过介质传递给第一能量单元；

温控装置的电信号输入端与第二能量单元的第二电信号输出端相连接，温控装置的控制信号输出端与加热电路的控制信号输入端相连接；

温度检测装置用于检测第一能量单元的工作环境温度，并将温度信号传输给控制器；控制器根据接收到的温度信号输出温控信号给温控装置；温控装置根据温控信号控制加热电路转换的热能；

控制器用于输出控制信号给驱动电路。

所述第一能量单元是锂电池或锂电池组，所述第二能量单元采用超级电容器或超级电容器组。

所述温控装置是开关装置，所述温控信号是开关信号。

所述加热电路是一条电阻丝、或者是由多条电阻丝串联组成。

所述加热电路是由多条电阻丝并联组成。

本发明所述基于电动汽车动力系统的控制方法，具体过程为：

步骤一、温度检测装置测量第一能量单元的温度获取温度信号；

步骤二、温度检测装置判断温度信号是否大于等于下限预设值，如果否则执行步骤三，如果是则判断温度信号是否小于等于上限预设值，如果是则返回步骤一，如果否则温控装置控制加热电路停止输出热能，然后返回步骤一；

步骤三、将步骤一获取的温度信号输送给控制器；

步骤四、控制器根据接收的温度信号输出温控信号，温控装置接收温控信号；

步骤五、温控装置根据温控信号控制加热电路输出热能，然后返回步骤一。

步骤二中所述的下限预设值为20℃。步骤二中所述的上限预设值为40℃。

本发明的优点：本发明提供的电动汽车动力系统与传统的电动汽车动力系统相比，将加热电路、温控装置和温度检测装置安装到第一能量单元上，用于控制该第一能量单元的工作环境温度，从而保证该第一能量单元在一定工作环境温度下具备良好的充放电性能。一方面，当电动汽车运行时，该第一能量单元良好的放电性能可满足电动汽车对电能的要求；另一方面，当该第一能量单元需要充电时，该第一能量单元良好的充电性能可使该第一能量单元存储更大容量的电能。在该第一能量单元工作环境温度可控的条件下，可提高该第一能量单元充放电性能，进而提高该电动汽车的性能。

附图说明

图1是本发明所述电动汽车动力系统的电气原理示意图；

图2是具体实施方式二、具体实施方式三和具体实施方式四所述的电动汽车动力系统的电气原理示意图；

图3是本发明所述具体实施方式五所述的电动汽车动力系统的电气原理示意图；

图4是本发明所述基于电动汽车动力系统的控制方法的流程框图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述电动汽车动力系统，它包括第一能量单元10、二极管11、第二能量单元12、驱动电路14、电机16和控制器20，它还包括加热电路101、温度检测装置102和温控装置103；

第一能量单元10的第一电信号输出端连接二极管11的阳极，二极管11的阴极连接第二能量单元12的第一电信号输出端，第二能量单元12的第一电信号输出端连接驱动电路14的第一电信号输入端，第一能量单元10的第二电信号输出端和第二能量单元12的第二电信号输出端同时连接驱动电路14的第二电信号输入端，驱动电路14的电信号输出端与电机16的电信号输入端相连接，驱动电路14用于驱动电机16转动；

加热电路101的电信号输入端与第二能量单元12的第一电信号输出端相连接，加热电路101用于将第二能量单元12提供的电能转换成热能，该热能通过介质传递给第一能量单元10；

温控装置103的电信号输入端与第二能量单元12的第二电信号输出端相连接，温控装置103的控制信号输出端与加热电路101的控制信号输入端相连接，

温度检测装置102用于检测第一能量单元10的工作环境温度，并将温度信号201传输给控制器20；控制器20根据接收到的温度信号201输出温控信号203给温控装置103；温控装置103根据温控信号203控制加热电路101转换的热能；

控制器20用于输出控制信号205给驱动电路14。

本实施方式中，驱动电路14包括由多个开关器件组成的电路，如逆变器，该开关器件可包括但不限于如下器件：金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，绝缘栅双极型晶体管IGBT和其他任何合适的元件。

本实施方式中，电机16将电能转换成机械能。

本实施方式中，控制器20可以包括任何合适的可编程电路或者装置，包括数字信号处理器DSP（Digital Signal Processor）、现场可编程门阵列FPGA（Field Programmable GateArray）、可编程逻辑控制器PLC（Programmable Logic Controller）、以及专用集成电路ASIC（Application Specific Integrated Circuit）等。该控制器20用于提供驱动电路信号205给该驱动电路14以控制能量在该第一能量单元10，该第二能量单元12和该电机16之间的流动。

本实施方式中，为了延长第一能量单元10的寿命，该电动汽车动力系统还包括二极管11，二极管11的阳极与第一能量单元10的正极相连接，二极管的11的阴极与第二能量单元12的正极相连接。当电机16工作于制动状态时，二极管11可保证该电机16的能量流向第二能量单元12给第二能量单元12充电并阻止电机16的能量流向第一能量单元10从而减少第二能量单元10的充电次数。

本实施方式中，加热电路101、温度检测装置102和温控装置103可提高第一能量单元10的工作环境温度，从而保证在高寒地区或低温的天气条件下，第一能量单元10可具备良好的充放电性能，进而保证电动汽车正常运行。

本实施方式的工作原理为：加热电路101与第二能量单元12相连接，用于将第二能量单元12提供的电能转换成热能，热能通过介质被第一能量单元10吸收。

温度检测装置102放置在第一能量单元10和加热电路101之间，用于检测第一能量单元10的工作环境温度并输出温度信号201给控制器20，控制器20根据温度信号201输出温控信号203给温控装置103。

温控装置103连接在第二能量单元12和加热电路101之间，温控装置103用于根据控制器20提供的温控信号203改变第二能量单元12提供给加热电路101的电能以改变加热电路101输出的热能，从而控制第一能量单元10的工作环境温度在上限预设值和下限预设值之间。这样，当电动汽车运行于高寒地区或低温天气时，第一能量单元10的工作环境温度可允许第一能量单元10具备良好的充放电性能。

具体实施方式二：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述第一能量单元10是锂电池或锂电池组，所述第二能量单元12采用超级电容器或超级电容器组。

本实施方式中，第二能量单元12采用超级电容器或超级电容器组，控制器20控制能量在第二能量单元12和电机16之间的双向流动。具体地，当电动汽车工作于加速或上坡模式时，该电机16工作于电动状态，该电动汽车动力系统中的能量由第一能量单元10和第二能量单元12流向电机16。当电动汽车工作于减速或下坡模式时，电机16工作于制动状态，电动汽车动力系统的能量由电机16流向超级电容器或超级电容器组。

具体实施方式三：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述温控装置103是开关装置，所述温控信号203是开关信号。

本实施方式中，开关装置103可包括但不限于如下器件：接触器、功率开关器件和其他任何合适的元件。

具体实施方式四：下面结合图2说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述加热电路101是一条电阻丝、或者是由多条电阻丝串联组成。

本实施方式中，至少一条电阻丝可快速将电能转换成热能从而快速提高该第一能量单元10的工作环境温度。开关装置103根据控制器20提供的开关信号断开或导通该第二能量单元12和该至少一条电阻丝之间的电连接，从而改变该至少一条电阻丝提供的热量以达到控制该第一能量单元10的工作环境温度。

具体实施方式五：下面结合图3说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述加热电路101是由多条电阻丝并联组成。

本实施方式中，开关装置103根据控制器20提供的开关信号断开或导通该第二能量单元12和多条电阻丝之间的电连接，从而改变该多条电阻丝提供的热量以控制该第一能量单元10的工作环境温度。

具体实施方式六：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式所述电动汽车动力系统的控制方法，该控制方法的过程为：

步骤一、温度检测装置102测量第一能量单元10的温度获取温度信号201；

步骤二、温度检测装置102判断温度信号201是否大于等于下限预设值，如果否则执行步骤三，如果是则判断温度信号201是否小于等于上限预设值，如果是则返回步骤一，如果否则温控装置103控制加热电路101停止输出热能，然后返回步骤一；

步骤三、将步骤一获取的温度信号201输送给控制器20；

步骤四、控制器20根据接收的温度信号201输出温控信号203，温控装置103接收温控信号203；

步骤五、温控装置103根据温控信号203控制加热电路101输出热能，然后返回步骤一。

具体实施方式七：下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，步骤二中所述的下限预设值为20℃。

具体实施方式八、下面结合图4说明本实施方式，本实施方式对实施方式六作进一步说明，步骤二中所述的上限预设值为40℃。

加热电路101用于将第二能量单元12提供的电能转换成热能，该热能通过介质传递给第一能量单元10，第一能量单元10的最佳工作环境为20℃-40℃，因此下限预设值设为20℃，上限预设值设为40℃。

在本发明中，需要指出的是：在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。

本发明中使用的“可”、“可以”与“可能”等词语表明在某些环境中事件发生的可能性；拥有一种特定属性、特征或功能；和/或通过与某一合格动词结合表示一个或多个能力、性能或可能性。相应地，“可能”的使用表明：被修饰的术语对于所示的能力、功能或用途是明显适当、可匹配或合适的；同时考虑到在某些情况的存在，被修饰的术语有时可能不适当，不匹配或不合适。例如，在某些情况下，可能预期出现某一结果或性能；而在其他情况下，该结果或性能可能不出现。这一区别由表示“可能”的词语体现。

虽然结合特定的实施方式对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以做出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于涵盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。

Claims (8)

1.电动汽车动力系统，它包括第一能量单元（10）、二极管（11）、第二能量单元（12）、驱动电路（14）、电机（16）和控制器（20），其特征在于，它还包括加热电路（101）、温度检测装置（102）和温控装置（103）；

第一能量单元（10）的第一电信号输出端连接二极管（11）的阳极，二极管（11）的阴极连接第二能量单元（12）的第一电信号输出端，第二能量单元（12）的第一电信号输出端连接驱动电路（14）的第一电信号输入端，第一能量单元（10）的第二电信号输出端和第二能量单元（12）的第二电信号输出端同时连接驱动电路（14）的第二电信号输入端，驱动电路（14）的电信号输出端与电机（16）的电信号输入端相连接，驱动电路（14）用于驱动电机（16）转动；

加热电路（101）的电信号输入端与第二能量单元（12）的第一电信号输出端相连接，加热电路（101）用于将第二能量单元（12）提供的电能转换成热能，该热能通过介质传递给第一能量单元（10）；

温控装置（103）的电信号输入端与第二能量单元（12）的第二电信号输出端相连接，温控装置（103）的控制信号输出端与加热电路（101）的控制信号输入端相连接；

温度检测装置（102）用于检测第一能量单元（10）的工作环境温度，并将温度信号（201）传输给控制器（20）；控制器（20）根据接收到的温度信号（201）输出温控信号（203）给温控装置（103）；温控装置（103）根据温控信号（203）控制加热电路（101）转换的热能；

控制器（20）用于输出控制信号（205）给驱动电路（14）。

2.根据权利要求1所述电动汽车动力系统，其特征在于，所述第一能量单元（10）是锂电池或锂电池组，所述第二能量单元（12）采用超级电容器或超级电容器组。

3.根据权利要求1所述电动汽车动力系统，其特征在于，所述温控装置（103）是开关装置，所述温控信号（203）是开关信号。

4.根据权利要求1所述电动汽车动力系统，其特征在于，所述加热电路（101）是一条电阻丝、或者是由多条电阻丝串联组成。

5.根据权利要求1所述电动汽车动力系统，其特征在于，所述加热电路（101）是由多条电阻丝并联组成。

6.基于权利要求1所述电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于，该控制方法的过程为：

步骤一、温度检测装置（102）测量第一能量单元（10）的温度获取温度信号（201）；

步骤二、温度检测装置（102）判断温度信号（201）是否大于等于下限预设值，如果否则执行步骤三，如果是则判断温度信号（201）是否小于等于上限预设值，如果是则返回步骤一，如果否则温控装置（103）控制加热电路（101）停止输出热能，然后返回步骤一；

步骤三、将步骤一获取的温度信号（201）输送给控制器（20）；

步骤四、控制器（20）根据接收的温度信号（201）输出温控信号（203），温控装置（103）接收温控信号（203）；

步骤五、温控装置（103）根据温控信号（203）控制加热电路（101）输出热能，然后返回步骤一。

7.根据权利要求6所述的基于电动汽车动力系统的电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于，步骤二中所述的下限预设值为20℃。

8.根据权利要求6所述的基于电动汽车动力系统的电动汽车动力系统的控制方法，其特征在于，步骤二中所述的上限预设值为40℃。

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