CN104228602B - 一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车 - Google Patents

Abstract

本发明是一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，涉及电动汽车领域。该电动汽车包括车体、安装在所述车体底部的车轮和与所述车轮连接的多电源供电多电机驱动装置；所述多电源供电多电机驱动装置包括：总管理系统，电机总控制器、传动装置和m个独立动力系统，所述m为大于等于1的整数；所述总管理系统分别与所述独立动力系统和所述电机总控制器连接，所述独立动力系统分别与所述电机总控制器和所述传动装置连接，所述任意两个独立动力系统并联连接，所述传动装置与所述车轮连接。本发明解决了桎梏电动汽车发展的电源系统的问题，本发明的技术简单、门槛低、容易标准化。

Description

一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车

技术领域

本发明涉及电动汽车领域，尤其涉及一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车。

背景技术

随着人们生活的不断提高，汽车成为越来越多人的交通工具，它使人与人之间的交流更加容易、便捷，使人的出行半径更加宽广，加速了人流与物流的流动速度。但现在的燃油汽车尾气造成严重的环境污染，加剧全球燃油危机和环境污染。

电动汽车的出现为解决上述问题带来了希望，但是目前电动汽车采用高电压单电机驱动或高压多电机直接驱动车轮，存在以下缺点：①、单电机不能兼顾速度与力矩，制造电机时速度做快了，力矩不够大，力矩做大了速度又不够快；②、大功率的无刷电机控制器制作成本非常高，制作难度大；③、目前的大功率电机都是采用高电压模式(300V-400V)，要求电池串联的数量非常多(往往超过100串)，电池串联的数量越多，对电池的一致性要求就越高，对电池的管理系统要求更高，技术和安全隐患成为全球性的难题；④、现有多电机驱动为每个电机单独驱动一个轮子，这就存在驱动同步的问题；⑤、现有高电压电池充电技术要求较高，需要专门的充电设备，投资巨大；电池置换不便利；⑥、现有电动汽车电源为一块由大量单体电池通过多模组进行的多串并联的组合体，以18650型锂离子电池为例，一个组合体一般包涵6000～8000个单体电池，几百个电池模组，如果某个单体电池或某个电池模组出现问题就会大大降低使用率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，从而解决现有技术中存在的前述问题。

为了实现上述目的，本发明一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，采用的技术方案如下：

该电动汽车，包括车体和安装在所述车体底部的车轮，与所述车轮连接的多电源供电多电机驱动装置；

所述多电源供电多电机驱动装置包括：总管理系统、电机总控制器、传动装置和m个独立动力系统，所述m为大于等于1的整数；所述总管理系统分别与所述独立动力系统和所述电机总控制器连接，所述独立动力系统还与所述电机总控制器和所述传动装置连接，所述传动装置与所述车轮连接；

其中，任意两个所述独立动力系统并联连接。

优选地，所述的传动装置包括：传动轴和/或变速箱；

当所述传动装置为传动轴时，所述传动轴的个数为1个或2个。

优选地，当所述传动装置为2个传动轴时，其中一个所述传动轴连接所述电动汽车的两个前轮，另一个所述传动轴连接所述电动汽车的两个后轮，每个所述传动轴上均设置有n个所述独立动力系统，所述n为大于等于1的整数。

优选地，在总管理系统的调控下，所述独立动力系统单独为所述电动汽车提供动力或其他所述独立动力系统同时为所述电动汽车提供动力。

优选地，所述独立动力系统包括：电机、电机控制器和电源模块，所述电源模块包括至少个独立电源，所述电机控制器分别与所述电机和所述电源模块连接；通过所述电机，所述独立动力系统与所述传动装置连接；通过所述电机控制器，所述独立动力系统与所述电机总控制器连接；通过所述独立电源上设置的独立管理系统，所述独立动力系统与所述总管理系统5连接。

优选地，所述电源模块中包含2个或2个以上的所述独立电源，任意两个所述独立电源并联连接。

优选地，所述多电源供电多电机驱动装置处于工作状态时，任意一个所述独立电源只能为一个所述电机供电，所述电机在其额定电压范围内能接受多个所述独立电源的供电，其中，所述独立电源并联连接。

优选地，当一个所述独立电源发生故障时，所述总控制系统停止其供电工作，并安排没有工作的独立电源代替其向在先的所述独立电源所服务的电机供电。

优选地，所述电源模块的总电压为30V～120V。

优选地，所述电机为低电压电机。

本发明的有益效果是：

1、本发明中因为电机工作具有可选择性，所以电动汽车在不同模式下可以选用不同的多电机组合进行驱动，解决了速度和力矩不兼顾的问题。

2、本发明中因为采用多电机的并联模式，所以避免使用大功率无刷电机，故节约制备成本，降低制作难度。

3、本发明可以实现使用多个低电压电机(低电压为30V-120V)驱动，使用多个可以关联的独立的小电池组为这些电机提供电力，这样对批量生产电池的一致性要求就大大降低，对电池的管理系统就更简单，降低了技术难度和安全隐患。

4、本发明因为采用同一个传动轴，解决驱动不同步问题。

5、本发明中所述小电池组因为电压低，充电装置较为简单，目前的家庭电源就可提供充电，使用方便。

6、本发明采用多电源方式，在不影响其它电源工作和整个系统的运转，停止某个故障电源的工作，所造成损失是高压大电源模式所造成损失的10％甚至更少。

7、本发明的电动汽车使用的电池组电压较低，电压在30V-120V之间，生产制作难度降低，管理系统也相对简单得多，对电芯性能的要求也降低，大多数电池厂都可以生产，既降低了制造成本同时又能带动电池产业的飞速发展。

8、本发明使用的电池是独立的、标准化的模块，可以随意更换，也可以根据所需续航里程的需要随意增减，充电便捷，检测维护和保养简单，维护成本低。

9、本发明解决了桎梏电动汽车发展的电源系统的问题，技术简单，门槛低，容易标准化，对电动汽车的快速发展具有重要作用，同时有效环节石油危机，降低碳排放。

附图说明

图1是本发明多电源供电多电机驱动装置结构图；

图2是本发明一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车；1表示电机，2表示电机控制器，3表示电源模块，4表示传动轴，5表示总管理系统，6表示车轮连接轴，11表示电机总控制器，12表示车轮；

图3是具体实施方式1中一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车；1表示电机，2表示电机控制器，3表示电源模块，4表示传动轴，5表示总控制器，6表示车轮连接轴，7表示变速器，11表示电机总控制器，12表示车轮；

图4是具体实施方式3中一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，1-1表示高速电机，1-2表示低速大扭矩特性的电机，2表示电机控制器，3表示电源模块，4-1表示传动轴，4-2表示传动轴，5表示总控制器，11表示电机总控制器，12-1表示前车轮，12-2表示前车轮；

图5是本发明的一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车侧视示意图；10表示车体，12表示车轮。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1、图2和图5，具体实施方式1，一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，该电动汽车包括车体10、安装在所述车体10底部的车轮12和与所述车轮12连接的多电源供电多电机驱动装置；

所述的多电源供电多电机驱动装置包括：总管理系统5、电机总控制器11、传动装置和6个独立动力系统；所述总管理系统5分别与所述独立动力系统和电机总控制器11连接，所述独立动力系统分别与所述电机总控制器11和所述传动装置连接，所述任意两个独立动力系统间并联连接，所述传动装置与所述车轮12连接。

所述的传动装置为一个传动轴4，利用单向离合器把力矩共同作用在传动轴4上，使车轮运转。

所述的独立动力系统包括：电机1、电机控制器2和电源模块3，所述电源模块3包括至少1个独立电源，所述电机控制器2分别于所述电机1和所述电源模块3连接；通过所述电机1，所述独立动力系统与所述传动轴4连接；通过所述电机控制器2，所述独立动力系统与所述总控制器5连接；通过所述独立电源上设置的独立管理系统，所述独立动力系统与所述总管理系统5连接。

本具体实施方式中，所述电源模块3的总电压为36V。

本具体实施方式中包括6个所述独立动力系统，任意两个所述独立动力系统并联连接；所述独立动力系统任意一个单独工作或任意几个同时工作。

本具体实施方式中任意两个所述独立动力系统中所述电机1的种类，根据电动汽车的驱动需要进行选择配置，任意两个所述电机的种类可以相同或不同。

本具体实施方式中所述电机1包括：大扭矩的电机、高转速的电机和小功率的电机。

本具体实施方式中，任意两个所述独立动力系统中的任意两个独立电源的电压是相同或不同的。

本具体实施方式中在独立动力系统处于工作状态时，任意一个所述独立电源只能为一个所述电机提供电源。

本具体实施方式中的所述总管理系统的作用是：管理所述电机总控制器和所有所述独立管理系统。

本具体实施方式中的所述电机控制器的作用是：对对应电机进行管理，电源匹配性、转速控制和故障判断。

所述独立电源上设置的独立管理系统的作用是：按照所述总管理系统发出的向电机供电指令或停止供电指令，控制所述独立电源向电机供电或停止供电，同时，还负责向所述总管理系统发送其管理的所述独立电源的电量信息和对所述独立电源进行安全性能的监测信息。

本具体实施方式中所述电源模块中包含3个独立电源，任意两个所述独立电源并联连接。本具体实施方式中任意两个所述独立动力系统中的任意两个所述独立电源的电压是相同或不同的，所述电源的种类可以是相同或不同的，所述电源的种类包括各种化学电源和物理电源。

本具体实施方式中任意两个所述独立动力系统中所述电机1的种类相同或不相同。

本具体实施方式是采用多个电机，利用单向离合器把力矩共同作用在一个传动轴上，通过变速箱再把动力传输到车轮上，用以实现两驱驱动或四驱驱动，总管理系统再根据电动汽车的实际运行状态控制工作电机的数量，即：

当电动汽车启动时，所述总控制系统会根据电动汽车启动要求，选择大扭矩的电机工作；

当电动汽车加速运行时，总控制系统会根据电动汽车加速要求，选择高转速的电机工作；

当电动汽车恒速运行时，总控制系统会根据电动汽车恒速要求，选择小功率的电机工作；

本实施方式中，任意两个所述电机可以共同和/或轮流和/或交替工作，所述电机可以是恒转速通过变速箱变速，也可以是通过所述电机控制器调节所述电机的转速进行变速。

本具体实施方式的多电源的电源模块与现有传统的电源组相比：

采用目前最为成熟的18650锂离子电池作为电动汽车的电源，用8000个18650电芯组合成一个高压电池组供电，现有传统的方式是80个电池并联成一个电源单元，并且100个这样的电源单元串连组成一个相互关联的电池组，电压范围一般在275V-435V之间，在这100个80粒电芯组成的电池组中，为了便于管理一般要分成多个小单元(2个，4个或5个等)这些小单元并联连接，现以5个小单元为例，把100个80粒电芯组成的电池组分成500个小单元，然后以5并100串的方式组成电池组，如果其中有一个小单元发生了故障，根据串联电池组的木桶效应，整车电池的容量将损失20％，大大降低了电动汽车的续航里程和使用体验，如果更换发生故障的小单元，则需要返回厂家等专业机构才能维修更换，极其不方便，且费用高昂，甚至需要整组更换才能不影响整车的性能。

本具体实施方式，把同样由8000个18650电芯组成的电池分成40个相同的模块，每个模块内含有200个电芯，采用10并20串组成72V的独立电源，如果这些模块中有一个发生故障，可以将其关闭并隔离，整车电池的容量只损失了2.5％，对电动汽车的续航里程和使用体验只造成了非常微小的影响。并且发生故障的模块可以非常方便、容易的更换，不需要与其它模块发生电压、容量、使用寿命等方面的关系，可以在充电站等地方随时、随意更换。

参照图1、图3和图5，具体实施方式2，本实施方式与具体实施方式1的不同之处是，所述的传动装置为变速箱6与传动轴4的连接组成的结合体，利用单向离合器把力矩共同作用在一个传动轴上，再把动力传输到车轮上，使车轮运转。

本具体实施方式中，所述电源模块3的总电压为72V。

本具体实施方式中包括6个所述独立动力系统，任意两个所述独立动力系统并联连接。

本具体实施方式中所述电源模块中包含2个独立电源，两个所述独立电源并联连接。

本具体实施方式采用多个电机，利用单向离合器把力矩共同作用在一个传动轴上，传动轴连接车轮，通过控制电机转速控制车速。

参照图1、图4和图5，具体实施方式3，本实施方式与具体实施方式1的不同之处是，所述的传动装置为2个传动轴，其中，一个传动轴4-1与两个前轮12-1相连，另一个传动轴4-2与两个后轮12-2相连，每个传动轴上均设置有2个所述独立动力系统。

本具体实施方式中，所述电源模块3的总电压为96V。

本具体实施方式中，连接两个前轮12-1的传动轴4-2上连接了两个高速电机1-1，连接两个后轮12-2的传动轴4-2上连接了两个低速大扭矩特性的电机1-2。

本具体实施方式中两个前轮和两个后轮均配置2个独立电机，每个电机配置2个所述独立电源提供电力，2个所述独立电源并联连接。

通过采用本发明公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：

1、本发明中因为电机工作具有可选择性，所以电动汽车在不同模式下可以选用不同的多电机组合进行驱动，解决了速度和力矩不兼顾的问题。

2、本发明中因为采用多电机的并联模式，所以避免使用大功率无刷电机，故节约制备成本，降低制作难度。

3、本发明可以实现使用多个低电压电机(低电压为30V-120V)驱动，使用多个可以关联的独立的小电池组为这些电机提供电力，这样对批量生产电池的一致性要求就大大降低，对电池的管理系统就更简单，降低了技术难度和安全隐患。

4、本发明因为采用同一个传动轴，解决驱动不同步问题。

5、本发明中所述小电池组因为电压低，充电装置较为简单，目前的家庭电源就可提供充电，使用方便。

6、本发明采用多电源方式，在某个电源出现故障时可以通过控制停止其工作，而不影响其它电源工作和整个系统的运转，而这种停止操作比现在只有一块的高压大电源模式单个电池或单个模组出现故障时，所造成损失是高压大电源模式所造成损失的10％甚至更少。

同时，对电动汽车的续航里程和使用体验只造成了非常微小的影响。并且在本发明中电池组发生故障的模块可以非常方便、容易的更换，不需要与其它模块发生电压、容量、使用寿命等方面的关系，可以在充电站等地方随时、随意更换。而现有传统单个电池组更换模块往往需要返回厂家等专业机构才能维修更换，极其不方便，且费用高昂，甚至需要整组更换才能不影响整车的性能。

7、本发明的电动汽车使用的电池组电压较低，电压在30V-120V之间，生产制作难度降低，管理系统也相对简单得多，对电芯性能的要求也降低，大多数电池厂都可以生产，既降低了制造成本同时又能带动电池产业的飞速发展，进一步降低成本，形成良性循环。而目前大多数电动汽车采用单个高电压电源，这种电源的生产制作难度大，对单体电池要求高、电池的一致性好，目前全球仅有1-2家工厂可以生产价格昂贵不利于电动汽车的普及。

8、本发明的电动汽车使用的电池是独立的、标准化的模块，可以随意更换，也可以根据所需续航里程的需要随意增减，可以在家庭充电，也可以在充电站随时更换电池，减少了充电时间，长途行驶没有后顾之忧。充电站建设非常方便，只需要配置相应的充电器和一定数量的备用电池即可，同时充电站还可以方便的使用专业的检测仪器对更换下来的电池进行检测维护和保养，可以有效地降低电池的故障率，提高电池的可靠性和安全性，对于故障的电池也可以集中维修，降低维护成本。

9、本发明解决了桎梏电动汽车发展的电源系统的问题，技术简单，门槛低，容易标准化，一般的车企都可以生产，既利于汽车行业在电动汽车领域实现“弯道超车”，又利于电动汽车的普及，即有效缓解石油危机，又降低了碳排放。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，包括车体(10)和安装在所述车体(10)底部的车轮(12)，其特征在于：与所述车轮(12)连接的多电源供电多电机驱动装置；

所述多电源供电多电机驱动装置包括：总管理系统(5)、电机总控制器(11)、传动装置和m个独立动力系统，所述m为大于等于1的整数；所述总管理系统(5)分别与所述独立动力系统和所述电机总控制器(11)连接，所述独立动力系统还与所述电机总控制器(11)和所述传动装置连接，所述传动装置与所述车轮(12)连接；

其中，任意两个所述独立动力系统并联连接；

所述独立动力系统包括：电机(1)、电机控制器(2)和电源模块(3)，所述电源模块(3)包括至少1个独立电源，所述电机控制器(2)分别与所述电机(1)和所述电源模块(3)连接；通过所述电机(1)，所述独立动力系统与所述传动装置(4)连接；通过所述电机控制器(2)，所述独立动力系统与所述电机总控制器(11)连接；通过所述独立电源上设置的独立管理系统，所述独立动力系统与所述总管理系统(5)连接；

所述多电源供电多电机驱动装置处于工作状态时，任意一个所述独立电源只能为一个所述电机(1)供电，所述电机(1)在其额定电压范围内能接受多个所述独立电源的供电；其中，多个所述独立电源两两并联连接。

2.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，所述传动装置包括：传动轴和/或变速箱；

当所述传动装置为传动轴时，所述传动轴的个数为1个或2个。

3.根据权利要求2所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，当所述传动装置为2个传动轴时，其中一个所述传动轴连接所述电动汽车的两个前轮，另一个所述传动轴连接所述电动汽车的两个后轮，每个所述传动轴上设置有n个所述独立动力系统，所述n为大于等于1的整数。

4.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，在总管理系统(5)的调控下，所述独立动力系统单独为所述电动汽车提供动力或多个所述独立动力系统同时为所述电动汽车提供动力。

5.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，所述电源模块(3)中包含2个或2个以上的所述独立电源，任意两个所述独立电源并联连接。

6.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，当一个所述独立电源发生故障时，所述总控制系统(5)停止其供电工作，并安排没有工作的独立电源代替其向在先的所述独立电源所服务的电机供电。

7.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，所述电源模块(3)的总电压为30V～120V。

8.根据权利要求1所述采用多电源供电多电机驱动的电动汽车，其特征在于，所述电机(1)为低电压电机。