CN103241133B - 增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法 - Google Patents

Abstract

增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，属于电动汽车设备领域。包括电池组、发电装置以及负载，发电装置与电池组相连，电池组、发电装置同时与负载相连，其特征在于：设置有由行驶及报警显示装置、开关按钮以及控制器组成的用以监测和控制电池组和发电装置工作状态的控制装置，行驶及报警显示装置同时与开关按钮和控制器相连，开关按钮与发电装置相连，控制器与电池组相连。本发明的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法结构简单，性能可靠，能够实现大电流快速充放电，在正常行驶中如果电池组电力不足时可以通过发电机进行供电和充电。并可以对充电方式进行选择。

Description

增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法

技术领域

增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，属于电动汽车技术领域。具体涉及一种采用电容型动力电池与发电机的非对称式油电混合电源装置的充电方法以及实现该控制方法的控制系统。

背景技术

目前市场上的混合电源装置，主要采用的超级电容器、锂电池等其它电池配合使用，并且采用油电混合使用的装置，都以使用油为主，而电池只有在特定环境下才能使用，还有一部分为小型便携式移动混合电源，对于纯电动车用混合电源，市场上还未能满足需要，主要是因为纯电动车在运行过程中产生的电流不稳定使得电池在充放电过程中受到的电流冲击较大，对电池的动力性能要求较高；并且动力电池的快速充放电性能较差、安全性较差且价格相对比较昂贵，对于工薪阶层的大多数人来说针对使用上述所提到的电池计算下来，使用成本非常之高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种结构简单，性能可靠的能够实现大电流快速充放电，同时可以通过发电机进行供电和充电，并可以根据实际需要对充电方式进行选择的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，包括电池组、发电装置、负载以及由行驶及报警显示装置、开关按钮、控制器组成的控制装置，其中行驶及报警显示装置同时与控制器和开关按钮相连，开关按钮与发电装置相连，控制器与电池组相连；发电装置与电池组相连，电池组和发电装置同时与负载相连；所述的控制器包括第一电压监控单元、第一电流控制单元、充电时间监控单元、温度监控单元、行驶里程及预行驶里程监控单元，其特征在于：所述的发电装置包括发电机、第二电压监控单元以及第二电流控制单元，发电装置内的发电机与控制装置中的开关按钮相连，发电机同时与第二电压监控单元相连，第二电压监控单元与第二电流控制单元相连，第二电流控制单元与电池组以及负载相连。

具体充电步骤如下：

步骤1001，用0.5C的电流对电池组进行慢速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到120min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1002，车辆开始运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=70km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1003，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=80km或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1004，由驾驶员判断是否有可对电池组进行充电的外接电源，如果有外接电源，执行步骤1005，没有外接电源，执行步骤1009；

步骤1005，用1.5C～2C的电流对车辆进行快速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到10min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1006，充电完成之后，车辆开始继续运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=40km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1007，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=50km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1008，返回执行步骤1004；

步骤1009，驾驶员按下开关按钮，启动发电装置，第二电流控制单元控制发电机输出1.0C～2C的电流对电池组进行充电或同时为负载进行供电；

步骤1010，控制装置判断电池组是否充满电，当第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，此时执行步骤1011，如果没有充满执行步骤1012；

步骤1011，驾驶员按下开关按钮，发电装置停止运行，执行步骤1006；

步骤1012，发电机持续工作，为电池组进行充电或同时为负载进行供电。

所述的发电机采用功率为2kw~10kw的燃油型发电机。

所述的电池组为电容型动力电池组。

与现有技术相比，本发明的所具有的有益效果是：

1、本发明采用了电容型动力电池作为电池组，可以进行大电流快速充放电，以满足应急需求；

2、可以根据电动车的实际使用情况选择不同的充电方式，使电动车的适用范围更广，并且在很大程度上降低了使用成本，减少了无效功耗；

3、采用了燃油性发电机，可以在电池组电力不足的情况下为电池组充电，并可以选择是否同时为电动车提供电力，延长了续航能力，提高了电池的使用效率；

4、电容型动力电池循环寿命长，安全可靠；

5、结构简单，性能可靠。

附图说明

图1为增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法充电流程示意图。

图2为增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法的控制系统结构示意图。

图3为增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法控制装置结构示意图。

图4为增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法控制器结构示意图。

图5为增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法发电装置结构示意图。

具体实施方式

图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。

实施例1

如图2所示，本发明的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法的控制系统由以下几个部分组成：控制装置、发电装置、电池组以及负载。控制装置同时与电池组和发电装置相连，发电装置同时与电池组和负载相连，电池组与负载相连。在本发明中，电池组采用的是电容型动力电池，可直接采用交流220V电源进行充电，无需其他变电装置，同时具有良好的抗大电流能力，能够实现大电流快速充放电。在本发明中，所述的负载为电机驱动器及马达等实现电动车运动的装置。

在电动车正常运行时，采用电池组为负载进行供电，随着电池组电能的不断消耗，其输出电压逐渐降低，当控制装置检测到电池组的输出电压降低到预设定的电压值下限而此时不方便对电池组进行外接电源充电时，驾驶员通过控制装置控制发电装置工作。在发电装置开始工作的时候，驾驶员可以根据发电装置的具体参数等具体情况选择发电装置只为电池组进行充电或者在为电池组进行充电的同时为负载进行供电。

如图3所示，控制装置包括行驶及报警显示装置、开关按钮以及控制器，行驶及报警显示装置与开关按钮相连，开关按钮与发电装置相连；行驶及报警显示装置同时与控制器相连，控制器与电池组相连。通过控制器检测、控制电池组的工作及充电时的状态，并将电池组的实时状态在行驶及报警显示装置上进行显示，当电池组的输出电压降低到预设定的电压值下限时，行驶及报警显示装置会进行显示及报警，此时驾驶员通过开关按钮控制发电装置的开启，当需要发电装置停止工作时，通过开关按钮控制发电装置关闭。

如图4所示，控制装置内的控制器包括第一电压监控单元、第一电流控制单元、充电时间监控单元、温度监控单元和行驶里程及预行驶里程监控单元。第一电流控制单元、充电时间监控单元、温度监控单元和行驶里程及预行驶里程监控单元同时与电池组以及行驶及报警显示装置相连。在本发明中，行驶及报警显示装置安装在驾驶室内。

第一电压监控单元、第一电流控制单元对电池组工作以及充电时的电流值、电压值进行监控，如果电压值或者电流值异常，则在行驶及报警显示装置上进行显示及报警；充电时间监控单元对电池组的充电时间进行监控，当达到预定的充电时间之后行驶及报警显示装置上进行显示，提醒驾驶员停止充电；温度监控单元对电池组工作及充电时的温度进行检测，如果工作温度异常，则在行驶及报警显示装置上进行显示及报警；行驶里程及预行驶里程监控单元在行驶及报警显示装置上对已行驶的里程进行显示，同时根据电池组的状态，对预行驶的里程进行显示。

如图5所示，发电装置包括发电机、第二电压监控单元以及第二电流控制单元，发电机与控制装置中的开关按钮相连。发电机同时与第二电压监控单元相连，第二电压监控单元与第二电流控制单元相连，第二电流控制单元与电池组以及负载相连。开关按钮对发动机系统内发电机的工作进行控制，当电池组电量不足时需要发电机工作时，发电机对电池组进行充电，同时驾驶员可以选择是否在电池组充电的同时对负载进行供电，第二电压监控单元以及第二电流控制单元对发电机输出的电的电流值及电压值进行监控和控制，以保证向负载以及电池组发出的电流和电压稳定。在本发明中，发电机可采用功率为2kw~10kw的燃油型发电机。

考虑到重量、体积等硬件方面条件的限制，以及市区内相对便利的充电条件，在本实施例中，安装在小型电动汽车的发电机采用的是功率小于3kw的燃油型发电机。由于本实施例中采用的发电机功率较小，所以在使用时主要以电池组为主。当电动汽车在市区内行驶时，由于充电相对方便，所以仍以电池组供电为主；当需要行驶的距离较长时，驾驶员可以根据行驶及报警显示装置的充电提示或在提示之前将发电装置打开，提前开始工作。

如图1所示，增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，包括如下步骤：

步骤1001，用0.5C的电流对电池组进行慢速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到120min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1002，车辆开始运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=70km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1003，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=80km或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1004，由驾驶员判断是否有可对电池组进行充电的外接电源，如果有外接电源，执行步骤1005，没有外接电源，执行步骤1009；

步骤1005，用1.5C～2C的电流对车辆进行快速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到10min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1006，充电完成之后，车辆开始继续运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=40km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1007，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=50km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1008，返回执行步骤1004；

步骤1009，驾驶员按下开关按钮，启动发电装置，第二电流控制单元控制发电机输出1.0C～2C的电流对电池组进行充电或同时为负载进行供电；

步骤1010，控制装置判断电池组是否充满电，当第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，此时执行步骤1011，如果没有充满执行步骤1012；

步骤1011，驾驶员按下开关按钮，发电装置停止运行，执行步骤1006；

步骤1012，发电机持续工作，为电池组进行充电或同时为负载进行供电。

外接电源快速充电流程适用于电动车短时间需要持续工作（如白天）而外接电源配备条件比较充足（如在市区内）的情况，此时使用外接电源采用大电流对电池组进行充电，每次充电10min即可行驶50km。步骤1001中的叙述的慢速充电适用于夜间电动车短时间内不需要持续工作的情况。

在车辆运行过程中或没有外接电源时，如需要对电池进行充电，则选用发电装置进行充电，发电装置在进行充电的同时还能满足电动车动力需要。

在使用本发明的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法对电池组进行充电时，如果外接电源条件允许，优先选用外接电源对电池组进行充电；当外接电源条件不允许时，驾驶员则切换至发电装置对电池组进行充电，同时可选择是否同时为负载进行供电。

在充电及行驶过程中，温度监控单元对电池组的实时温度进行监控，如果工作温度异常，则在行驶及报警显示装置上进行显示及报警。

实施例2

在本实施例中，与实施例1的区别在于，发电机采用了功率较大的燃油型发电机，功率为5kw~10kw，由于该实施例中发电机的功率较大，所以在进行工作的时候，可以更加方便的在为电池组充电的同时为负载进行供电。但由于功率较大，所以体积也会较大，同时燃油量会增大，故功率较小的发电机更适用于长时间行驶在充电条件方便的市区内的小型电动汽车。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (3)

1.增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，包括电池组、发电装置、负载以及由行驶及报警显示装置、开关按钮、控制器组成的控制装置，其中行驶及报警显示装置同时与控制器和开关按钮相连，开关按钮与发电装置相连，控制器与电池组相连；发电装置与电池组相连，电池组和发电装置同时与负载相连；所述的控制器包括第一电压监控单元、第一电流控制单元、充电时间监控单元、温度监控单元、行驶里程及预行驶里程监控单元，其特征在于：所述的发电装置包括发电机、第二电压监控单元以及第二电流控制单元，发电装置内的发电机与控制装置中的开关按钮相连，发电机同时与第二电压监控单元相连，第二电压监控单元与第二电流控制单元相连，第二电流控制单元与电池组以及负载相连；具体充电步骤如下：

步骤1001，用0.5C的电流对电池组进行慢速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到120min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1002，车辆开始运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=70km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1003，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=80km或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1004，由驾驶员判断是否有可对电池组进行充电的外接电源，如果有外接电源，执行步骤1005，没有外接电源，执行步骤1009；

步骤1005，用1.5C～2C的电流对车辆进行快速充电，当充电时间监控单元检测到充电时间已达到10min或由第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，其中：n为电池数量，n≥50，C为容量，1C就是一倍率充放电容量；

步骤1006，充电完成之后，车辆开始继续运行，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=40km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.25v时，行驶及报警显示装置提示需要进行充电，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1007，当行驶里程及预行驶里程监控单元检测到行驶里程S=50km或由第一电压监控单元检测到电压V=n×1.2v时，行驶及报警显示装置提示停止行驶，其中：n为电池数量，n≥50；

步骤1008，返回执行步骤1004；

步骤1009，驾驶员按下开关按钮，启动发电装置，第二电流控制单元控制发电机输出1.0C～2C的电流对电池组进行充电或同时为负载进行供电；

步骤1010，控制装置判断电池组是否充满电，当第一电压监控单元检测到电池组的电压V=n×1.5v时，即表示充满电，此时执行步骤1011，如果没有充满执行步骤1012；

步骤1011，驾驶员按下开关按钮，发电装置停止运行，执行步骤1006；

步骤1012，发电机持续工作，为电池组进行充电或同时为负载进行供电。

2.根据权利要求1所述的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，其特征在于：所述的发电机采用功率为2kw~10kw的燃油型发电机。

3.根据权利要求1所述的增程式小型电动汽车用非对称混合电源装置的充电方法，其特征在于：所述的电池组为电容型动力电池组。