CN105459841A

CN105459841A - 能源互补型纯电动汽车

Info

Publication number: CN105459841A
Application number: CN201410446998.8A
Authority: CN
Inventors: 李均
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-09-04
Filing date: 2014-09-04
Publication date: 2016-04-06

Abstract

能源互补型纯电动汽车，涉及一种电动汽车的能源动力系统。包括车载电源模块、辅助模块、电力驱动模块，第一、第二电池组分别通过线路与能源管理系统连接，充电控制器与所述能源管理系统连接；逆变器与能源管理系统连接，第一、第二电池组分别通过线路与AC/DC转换器的输入端连接，在第一、第二电池组与AC/DC转换器之间的线路上分别设置开关，在AC/DC转换器的输出端连接一高速电机，高速电机输出端连接一直流发电机，直流发电机的电能输出端与逆变器连接；逆变器的输出端与电力驱动模块连接，电力驱动模块驱动电机与驱动控制器连接；本电动汽车在行驶过程中能够实时补充电能，保证了电动汽车的长距离行驶。

Description

能源互补型纯电动汽车

技术领域

本发明涉及一种电动汽车的能源动力系统。

背景技术

现有的纯电动汽车，在使用前，对电动汽车的蓄电池进行充电，蓄电池储存电量后，即可作为电动汽车的动力；汽车的行驶距离，由蓄电池的电量决定；汽车在行驶过程中电能得不到补充，因此，其行驶距离得不到保障，需要行驶较远距离时，电动汽车却不适合，给生活、出行带来不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种能源互补型纯电动汽车。

本发明包括车载电源模块、辅助模块、电力驱动模块，所述车载电源模块包括第一电池组、第二电池组、AC/DC转换器、电机、逆变器、能源管理系统、充电控制器，所述第一、第二电池组分别通过线路与所述能源管理系统连接，所述充电控制器与所述能源管理系统连接；所述逆变器与所述能源管理系统连接，所述第一、第二电池组分别通过线路与所述AC/DC转换器的输入端连接，在所述第一、第二电池组与所述AC/DC转换器之间的线路上分别设置开关，在所述AC/DC转换器的输出端连接一高速电机，所述高速电机输出端连接一直流发电机，所述高速电机与所述直流发电机传动连接，所述直流发电机的电能输出端与所述逆变器连接；所述电力驱动模块包括中央控制单元、驱动控制器、驱动电机，所述逆变器的一个输出端与所述驱动控制器连接，所述驱动控制器与所述中央控制单元连接，所述驱动电机与所述驱动控制器连接；所述辅助模块与所述中央控制单元连接；所述能源管理系统、逆变器分别与所述中央控制单元连接。

本发明在行驶前，充电控制器收到能源控制系统的指令对两个电池组充满电；车辆行驶中，当一组电池蓄电池工作时，另一组电池是处于停止备用状态或充电状态，当车辆启动时，蓄电池开始供电，开启高速电机，由高速电机通过皮带带动直流发电机，直流发电机发出来的电送到逆变器，逆变器将电流逆变到用电设备，逆变器逆变出的多余电量通过能源管理系统发配，对另一组空闲的电池组充电；中央控制单元控制充电以及各用电设备的使用；本电动汽车，在行驶过程中能够实时补充电能，保证了电动汽车的长距离行驶。

本发明所述辅助模块包括驾驶室显示操纵台、辅助用电装置，所述驾驶室显示控制台与所述中央控制单元连接；

本发明在所述逆变器与所述驱动控制器之间设置变压器；变压器的使用，是在本电动汽车的驱动电机为大功率直流电机时，由AC/DC转换器连提供直流电机的电源。

附图说明

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本能源互补型纯电动汽车，包括车载电源模块1、辅助模块2、电力驱动模块3，车载电源模块1包括第一电池组4、第二电池组5、AC/DC转换器6、逆变器8、能源管理系统9、充电控制器10，第一、第二电池组4、5分别通过线路与能源管理系统9连接，充电控制器10与能源管理系统9连接；逆变器8与能源管理系统9连接，第一、第二电池组4、5分别通过线路与AC/DC转换器6的输入端连接，在第一、第二电池组4、5与AC/DC转换器6之间的线路上分别设置开关11，在AC/DC转换器6的输出端连接一高速电机12，高速电机12输出端连接一直流发电机13，高速电机12与直流发电机13传动连接，直流发电机13的电能输出端与逆变器8连接；电力驱动模块3包括中央控制单元14、驱动控制器15、驱动电机16，逆变器8的一个输出端与驱动控制器15连接，驱动控制器15与中央控制单元14连接，驱动电机16与驱动控制器15连接；辅助模块2与中央控制单元14连接；能源管理系统9、逆变器8分别与中央控制单元14连接。辅助模块2包括驾驶室显示操纵台17、辅助用电装置18，驾驶室显示控制台17与中央控制单元14连接。

当本电动汽车的驱动电机16为大功率直流电机时，在逆变器8与驱动控制器15之间设置变压器19，从而由AC/DC转换器连提供直流电机的电源。

本电动汽车是通过两组蓄电池来给车辆提供能源，当一组蓄电池工作时，另一组电池是处于停止备用状态或在充电状态。当车辆启动时，蓄电池开始供电源，开启高速电机，由高速电机通过皮带来带动DC式发电机发电（DC是直流电，AC为交流电）在这要指出根据车辆的状况、电池组的大小、高速电机的功率大小。从中要加装一个DC/DC的转换器，来给电机提供所需的电压。

直流发电机发出来的电通过电流调节器给逆变一个稳定的电压，由逆变器逆变到用电设备，所需的电源的4至6倍的电源。逆变器和蓄电池、高速电机、发电机都属于纯电动汽车的主要能源，逆变器起着自关重要的，提供用电设备的主要来源之一。逆变器主要功能就是把一定的稳定直流电逆变到交流电，也可根据一定发电量逆变器可逆变到用电设备所需求的电量可以把3.5V电流可逆变220V。逆变器的可逆变其功率的大小是可以根据所需而定做的。

逆变器逆变出的电压是驱动电机4至6倍，因为驱动电机在启动时，所需的顺间电压是稳定运转时的3至5倍。如：一只驱动电机在稳定运转时所需的功率是220V/1000W，那么它的电机顺间启动的功率就所需220V/3000~5000W之间。而这一功率也就在车辆起步时所需，而一但车辆匀速行驶时，就不需要这么大的功率，这时多出的电量，可通过能管理系统供给充电控制来给另一组缺电的蓄电池充电。从而达到两组电瓶的循环使用，这使车辆达到加大续航的能力。

能源管理系统。能源管理系统的主要功能是汽车行驶中进行能源分配。协调各功能部分工作的能量管理。使有限的能源最大限度得到利用。能源管理系统与电力驱动主模块的中央控制单元配合在一起控制发电系统所发出来的电力进行有效的分配。从而有效地利用能源。提高纯电动汽车的续航能力。能源管理系统还需与充电控制器一周控制充电。

在这里指出，如果纯电动汽车的驱动电机为大功率的直流电机时，在逆变器下要加装一个与直流电机相互匹配的变压器，从而由AC/DC变压转换器来提供直流电机的电源。

当由四只，一个为12V/200H的电池串连成一组为48V/200H的电池组，提供给一个48V/1000W的高速电机运转。这组电池可运用时间为48V/1000W=20.8/0.8a=16.6a200H/16.6a=12小时。当另一组电池在充电的状况下，48V/200H通过50V/20H的稳压充电器充电所需时间约为8~10小时。在行驶过程中逆变器逆变出电量完全能供给用电设备和充电设备、充电控制器。

充电控制器，充电控制器是把电网供电式转换为对蓄电充电要求的式，即把交流电转换为相应电压的直流电，并按要求制其充电电流，充电器开始时为恒流充电阶段。当电池电压上升到一定值时，充电器进入恒压充电阶段，输出电压维持在相应值，充电器进入恒压充电阶段后，电流逐渐减小。当充电电流减小到一定值时，充电器进入滑流充电阶段。还有一种方式就是采用脉冲式电流进行快速充电，一般不建议采用此充电方式，这一充电方式会减少电瓶的使用寿命。充电控制器是供两组电瓶的循环使用，在车辆停止状态时可以通过电网电源来给车辆电源充电。

本电动汽车的电力驱动主模块主要由中央控制单元、驱动控制器、电机、机械传动装置组成。为适应驾驶员的传统操纵习惯，纯电动汽车仍保留了加速踏板、制动踏板及有关操纵手柄或按钮等。不过在纯电动汽车上是将加速踏板、制动踏板的机械位移量转换为相应的电信号，输入到中央控制单元来对汽车的行驶实行控制。对于离合器。除了传统的驱动模式采用外，其他驱动结构就都可以省去。而对于档位变速杆，为遵循驾驶员的传统习惯，一般仍需保留，有前进、空挡、倒退三个档位，并且从开关信号传输到中央控制单元来对汽车进行前进、停车、倒车控制。

1、中央控制单元。中央控制单元不仅是电力驱动模块的控制中心，也要对整辆纯电动汽车的控制祈祷协调作用。它根据加速踏板与制动踏板的输入信号，向驱动控制器发出相应的控制指令，对电动机进行起动、加速、降速、制动控制。

2、驱动控制器。驱动控制器功能是按中央控制单元的指令电动机的速度和电流反馈信号，对电动机的速度、驱动转矩和旋转方向进行控制。驱动控制器与电动机必须配套使用，目前对电机的调速主要采用调压、调频等方式，这主要取决于所选用的驱动电动机类型。对直流电动机主要是通过DC/DC转换器进行调压调速控制的；而对于交流电动机需通过DC/AC逆变器进行调频调压矢量控制。

3、电动机。在正常行驶时发挥其主要的电动机功能，将电能转化为集资额施转能。对电动机的造型一定要根据其负载特性来选，通过对汽车行驶的特性分析，可知汽车在起步和上坡时要求有较大的起动转矩和相当的过载能力，并有较宽的调速范围和理想的调速特性，即在起动低速时为恒转矩输出，在高速时为恒功率输出。电动机与驱动控制器所组成的驱动系统是纯电动汽车中最为关键的部件，纯电动汽车的运行性能主要取决于驱动系统的类型和性能，它直接影响着车辆的各项性能指标，如车辆在各种状况下的行驶速度、加速与爬坡性能。

4、机械传动装置。纯电动汽车传动装置的作用是将电动机转矩输给汽车的驱动轴，从而带动汽车车轮行驶。由于电动机本身就具有较好的驱动轴特性其变速机构可被大大简化，较多的是为放大电动机的输出转矩仅采用的一种固定的减速装置，又因为电动机可带负载直接启动，即省去了传统内燃机汽车的离合器。由于电动机可以容易地实现正反向旋转，所以也就无需通过变速器中的倒档轮组来实现倒车。对电动机在车架上合理布局即可省去传统轴、方向节等传动链。

本电动汽车的辅助模块包括辅助动力源、动力转向单元、驾驶室显示操纵台盒各种辅助装置等。各个装置的功能与传统车汽车上的基本相同，其结构原理依纯电动汽车的特点和需求有所区别。

辅助动力源，辅助动力源是供给纯电动汽车其他各种辅助装置所需的动力电源，一般为12V或24V的直流低电源，这一电源由能源管理系统提供。它主要给动力转向，制动力调节控制，照明、空调、电动门窗等各种辅助装置提供所需的能源。

动力转向单元，转向装置是为实现汽车的转变而设置，它由方向盘、转向器、转向机构与转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向器和转向机构和转向轮偏转一定的角度，实现汽车的转向。为提高驾驶员的操控性现代汽车都采用了动力转向，较理想的是采用电子控制动力转向系统。电力控制动力转向系统主要有电控液力转向系统和电控电动转向系统两类，对于纯电动汽车较适于选用电控电动转向系统。

驾驶室显示操纵台，它类同于传统汽车驾驶室的仪表盘，它把汽车行驶状况有关的速度、功率、电压、电流及有关故障诊断等信息还需传输到辅助模块的驾驶室显示操纵台进行相应的数字或模拟显示，其信息指示更多地选用数字或液晶屏幕显示。它与前述电力动主模块中的中央控制单元结合，用电脑程序来经行控制。

辅助装置，纯电动汽车的辅助装置主要有照明，各种声光信号装置、车载音响设备、空调、刮水器、风窗除霜清洗器、电动门窗、电控玻璃升降器、电控后视镜调节器、电动座椅调节器、本身安全防护装置控制器、控制器、空调等。它们主要是为提高汽车的操纵性、舒适性、安全性而装置的，有些是必要的，有些是可选用的。与传统汽车一样，大都有成熟的专用配件。以往的纯电动汽车它的能源只能靠电池提供，有好多的辅助不敢选用，如：用电量大的空调，现在有了能源互补的纯电动车，它所使用的能源是发电机提供给逆变器，而由逆变器提供大功率电源足可以提供所有备电设备。同时也提高了纯电动汽车的舒适性。另外，对于有些装置可用液压或电动两种方式来控制的，一般选用电动控制的较为方便。

总之，国家对空气污染的治理，对新能源的提倡，对纯电动汽车的产业的扶持，纯电动汽车将迎来大的发展。目前市场上的纯电动汽车由于能源问题，使纯电动汽车行驶里程不远，续航能力不强，研发的蓄电池昂贵。能源互补型的纯电动汽车，从而弥补了这一缺陷。

Claims

1.能源互补型纯电动汽车，其特征在于包括车载电源模块、辅助模块、电力驱动模块，所述车载电源模块包括第一电池组、第二电池组、AC/DC转换器、电机、逆变器、能源管理系统，驱动控制器，所述第一、第二电池组分别通过线路与所述能源管理系统连接，所述充电控制器与所述能源管理系统连接；所述逆变器与所述能源管理系统连接，所述第一、第二电池组分别通过线路与所述AC/DC转换器的输入端连接，在所述第一、第二电池组与所述AC/DC转换器之间的线路上分别设置开关，在所述AC/DC转换器的输出端连接一高速电机，所述高速电机输出端连接一直流发电机，所述高速电机与所述直流发电机传动连接，所述直流发电机的电能输出端与所述逆变器连接；所述电力驱动模块包括中央控制单元、驱动控制器、驱动电机，所述逆变器的一个输出端与所述驱动控制器连接，所述驱动控制器与所述中央控制单元连接，所述驱动电机与所述驱动控制器连接；所述辅助模块与所述中央控制单元连接；所述能源管理系统、逆变器分别与所述中央控制单元连接。

2.根据权利要求1所述的能源互补型纯电动汽车，其特征在于所述辅助模块包括驾驶室显示操纵台、辅助用电装置，所述驾驶室显示控制台与所述中央控制单元连接。

3.根据权利要求1所述的能源互补型纯电动汽车，其特征在于在所述逆变器与所述驱动控制器之间设置变压器。