CN105015357A - 电动车的电力系统及充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动车的电力系统，包括发电系统、储能系统和电机控制系统，其中，所述电机控制系统包括驱动电机及变速箱，用以将动力传递给电动车的后桥和后轮；所述储能系统包括动力电池，电性连接所述驱动电机，向驱动电机提供电力；所述发电系统包括天然气气瓶和发电机，与储能系统电性连接，将天然气燃烧后的热能转换生成电能，并将该电能传输至动力电池。本发明中电动车的电力系统每小时消耗电能约16千瓦时，天然气发电机给动力电池补充每小时20千瓦时的电能，大于电力系统每小时消耗的电能，使得在不停车充电的情况下，边走边充电，续航里程不受限制；采用液化天然气等新能源作为补充燃料，只排放二氧化碳且无PM2.5排放，清洁、无污染。

Description

电动车的电力系统及充电方法

技术领域

本发明涉及电动车能源动力技术领域，具体涉及一种电动车的电力系统及充电方法。

背景技术

近年来，随着消费者的环保低碳意识逐渐增强，再加上电动车具有不耗油、无噪音、无污染与使用方便等优点，被逐渐考虑代替汽油车作为日常的交通工具。

传统的电动车所使用的电池为充电电池，在电力用尽后经由车外输入电源以对电动车电池进行充电，电池的电力决定了电动车的最大行程、充电时间。然而，电动车电池的充电容量有限，使其所能行驶的距离一般无法预测，且由于行驶路面、交通情况、负重等多种因素都会令电动车的电池效率、容量有所变化，电池电力消耗快，电力用尽后无法继续行驶。另外，电动车电池每次充电时间太长，当电池电力耗尽时，需要很久才能充电完成，造成电动车无法普及以及取代传统石化燃料动力引擎。同时，充电设备的不普及等因素，也是造成电动车无法取代传统汽、柴油车的主要因素。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种电动车的电力系统及充电方法，以解决现有电动车电池充电容量有限，电池电力用尽无法继续行驶、充电时间太长的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种电动车的电力系统，包括发电系统、储能系统和电机控制系统，其中，

所述电机控制系统包括驱动电机及受其驱动的变速箱，用以将动力传递给电动车的后桥和后轮；

所述储能系统包括动力电池，电性连接所述驱动电机，向所述驱动电机提供电力；

所述发电系统包括天然气气瓶和发电机，与所述储能系统电性连接，将天然气燃烧后的热能转换生成电能，并将该电能传输至所述动力电池。

其中，所述储能系统还包括与所述动力电池相连的新能源电池安全保护装置，所述发电机通过变频器与所述新能源电池安全保护装置电性连接；

所述新能源电池安全保护装置通过变频器与所述驱动电机电性连接。

进一步，所述动力电池与新能源电池安全保护装置双向充/放电连接。

其中，所述发电系统还包括与所述天然气气瓶和发电机均相连的新能源车专用节能统计分析仪，掌握系统各环节耗能情况，进行能耗诊断，故障分析，主要供技术方、用户日常维护、保养、节能诊断，起辅助作用。

其中，所述电机控制系统还包括与所述驱动电机控制连接的新能源电机伺服控制器。

本发明实施例还提供一种上述的电动车电力系统的充电方法，本方法采用“边走边充”的模式，包括如下步骤：

（1）天然气气瓶加满放置于电动车上，并与发电机相连；

（2）动力电池为电动车的驱动电机提供电力，驱动电动车行驶；

（3）当感应到动力电池电量不足时，自动启动发电机，燃烧天然气，进行发电；

（4）发电机生产的电能经变频器转换成直流电后通过新能源电池安全保护装置向动力电池补充电能；

（5）动力电池通过新能源电池安全保护装置输出电能，并通过变频器为驱动电机提供动力，然后经减速箱将动力传递给电动车的后桥和后轮，驱使电动车继续行驶，实现在不停车充电的情况下，边走边充电。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，电动车的电力系统每小时消耗电能约16千瓦时（载重18吨平均时速30km/h且开空调计算），天然气发电机给动力电池补充每小时20千瓦时的电能，大于电力系统每小时消耗的电能，使得在不停车充电的情况下，边走边充电，续航里程不受限制。另外，采用液化天然气等新能源作为补充燃料，只排放二氧化碳且无PM2.5排放，清洁、无污染。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：

1、发电系统；10、天然气气瓶；11、发电机；12、新能源车专用节能统计分析仪；

2、储能系统，20、动力电池；21、新能源电池安全保护装置；

3、电机控制系统；30、驱动电机；31、变速箱；32、新能源电机伺服控制器；

4、后桥；

5、后轮；

6、变频器；

7、变频器。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图1所示，一种电动车的电力系统，包括发电系统1、储能系统2和电机控制系统3，其中，

所述电机控制系统包括驱动电机30及受其驱动的变速箱31，用以将动力传递给电动车的后桥4和后轮5；

所述储能系统2包括动力电池20，电性连接所述驱动电机30，向所述驱动电机30提供电力；

所述发电系统1包括天然气气瓶10和发电机11，与所述储能系统2电性连接，将天然气燃烧后的热能转换生成电能，并将该电能传输至所述动力电池20。

本实施例中，所述储能系统2还包括与所述动力电池20双向充/放电连接的新能源电池安全保护装置21，所述发电机11通过变频器6与所述新能源电池安全保护装置21电性连接；所述新能源电池安全保护装置21通过变频器7与所述驱动电机30电性连接。

所述发电系统1还包括与所述天然气气瓶10和发电机11均相连的新能源车专用节能统计分析仪12，掌握系统各环节耗能情况，进行能耗诊断，故障分析，主要供技术方、用户日常维护、保养、节能诊断，起辅助作用。

所述电机控制系统3还包括与所述驱动电机30控制连接的新能源电机伺服控制器32，控制驱动电机的运转。

本发明实施例一还提供一种上述的电动车电力系统的充电方法，采用“边走边充”的模式，包括如下步骤：

（1）天然气气瓶加满放置于电动车上，并与发电机相连；

（2）动力电池为电动车的驱动电机提供电力，驱动电动车行驶；

（3）当感应到动力电池电量不足时，自动启动发电机，燃烧天然气，进行发电；

（4）发电机生产的电能经变频器转换成直流电后通过新能源电池安全保护装置向动力电池补充电能；

（5）动力电池通过新能源电池安全保护装置输出电能，并通过变频器为驱动电机提供动力，然后经减速箱将动力传递给电动车的后桥和后轮，驱使电动车继续行驶，实现在不停车充电的情况下，边走边充电。

本技术方案若应用在纯电动车上（载重18吨平均时速30km/h且开空调计算），具有如下优点：

（1）采用“边走边充电”的模式，不需要建充电站，充电桩或是更换电池站，省去征用宝贵的城市空间、高昂土地使用价格、供电增容等考虑因素，使得纯电动车不受续航里程的限制；

（2）采用“边走边充电”的模式，不需要停车充电，或是在车辆上装置大量电池来存储电能来满足一天的行驶里程，只需十分之一的电池用量即可，使得纯电动车使用成本降为原来的十分之一，即每年七十万的电池费用降为七万每年；

（3）采用“新能源—天然气”如液化天然气（LNG）作为补充燃料，只排放二氧化碳且无PM2.5排放，是石化产品当中最为清洁、最为环保的新能源。另外充电站、充电桩的电力来自于发电站，目前发电站多数为火力发电站，火力发电站则需要大量的煤炭，燃烧煤炭则产生大量PM2.5空气污染，污染严重。

本技术方案若应用在柴油机动车上（载重18吨平均时速30km/h且开空调计算），具有如下优点：

（1）如传统柴油公交车一般使用177千瓦至240千瓦柴油内燃机，是天然气发电机（20千瓦）功率的10倍，因此采用本技术方案后电动车的功率是传统柴油公交车的1/10，做到同样的爬坡、加速性能下，功率小则耗能小；

（2）即便天然气发电机发电给动力电池补充电能，再由电池为驱动电机提供能量，使得车辆行驶的过程中能量转换出现损失，节能效率也能达到50~70%，即每月20000元的柴油燃料费用可降为10000~6000元，12个月可节省至少12万元，节能省钱；

（3）维护成本方面，20千瓦的发电机使用的机油及其他方面维护显而易见低于近200千瓦的柴油发电机；

（4）行驶时候噪音分贝更低，并使用清洁能源，零pm2.5排放。

本技术方案若应用在天然气机动车上（载重18吨平均时速30km/h且开空调计算），具有如下优点：

（1）如液化天然气（LNG）公交车一般使用200千瓦以上液化天然气发动机，若使用天然气是环保的，那么本技术方案采用的20千瓦的天然气发电机是它的十倍环保；

（2）由于天然气压缩比与发动机功率、扭矩转速曲线图的特性可知，超过功率91千瓦时，天然气发动机的扭矩是会下降的，因此作为动力源会使得车辆上坡无力，而我们作为补充电能的方式使得整车动力不受影响。

以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种电动车的电力系统，其特征在于，包括发电系统、储能系统和电机控制系统，其中，

所述电机控制系统包括驱动电机及受其驱动的变速箱，用以将动力传递给电动车的后桥和后轮；

所述储能系统包括动力电池，电性连接所述驱动电机，向所述驱动电机提供电力；

所述发电系统包括天然气气瓶和发电机，与所述储能系统电性连接，将天然气燃烧后的热能转换生成电能，并将该电能传输至所述动力电池。

2.根据权利要求1所述的电动车的电力系统，其特征在于，所述储能系统还包括与所述动力电池相连的新能源电池安全保护装置，所述发电机通过变频器与所述新能源电池安全保护装置电性连接；

所述新能源电池安全保护装置通过变频器与所述驱动电机电性连接。

3.根据权利要求2所述的电动车的电力系统，其特征在于，所述动力电池与新能源电池安全保护装置双向充/放电连接。

4.根据权利要求1所述的电动车的电力系统，其特征在于，所述发电系统还包括与所述天然气气瓶和发电机均相连的新能源车专用节能统计分析仪。

5.根据权利要求1所述的电动车的电力系统，其特征在于，所述电机控制系统还包括与所述驱动电机控制连接的新能源电机伺服控制器。

6.一种如权利要求1~5中任一项所述的电动车电力系统的充电方法，其特征在于，本方法采用“边走边充”的模式，包括如下步骤：

（1）天然气气瓶加满放置于电动车上，并与发电机相连；

（2）动力电池为电动车的驱动电机提供电力，驱动电动车行驶；

（3）当感应到动力电池电量不足时，自动启动发电机，燃烧天然气，进行发电；

（4）发电机生产的电能经变频器转换成直流电后通过新能源电池安全保护装置向动力电池补充电能；

（5）动力电池通过新能源电池安全保护装置输出电能，并通过变频器为驱动电机提供动力，然后经减速箱将动力传递给电动车的后桥和后轮，驱使电动车继续行驶，实现在不停车充电的情况下，边走边充电。