CN105914872A - 一种用于新能源汽车的双电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于新能源汽车的双电源控制装置，包括双电源控制器，所述双电源控制器设有高压蓄电池组输入端、使能信号输入端和三相交流电输出端，所述双电源控制器还连接有低压蓄电池组输入端，所述双电源控制器内部设有升压单元。本发明与现有技术的相比的有益效果是：本发明既能保证实现直流高压和直流低压同时供电，也能保证实现直流高压或者直流低压单独供电，同时保证输出的三相交流电为180‑400VAC，从而确保了在行车途中高压蓄电池组突然断开时也能够通过所述低压蓄电池组顺利完成供电工作，进而确保新能源汽车的电动转向系统、电动空压机系统的正常工作，彻底消除了由于现有单电源控制系统工作不稳定而对车辆正常运行产生的不利影响和安全隐患。

Description

一种用于新能源汽车的双电源控制装置

技术领域

本发明涉及新能源汽车的电源控制装置，特别涉及一种用于新能源汽车的双电源控制装置。

背景技术

现有新能源车的供电装置是采用高压蓄电池组供电，经单电源控制器（DCAC）逆变成三相交流电后再驱动电机运转，该技术方案存在的技术缺陷是：当新能源车辆出现掉高压（即高压突然断开）现象时，单电源控制器便不能正常工作，这会导致新能源车的电池及供电系统控制处于不稳定状态，该技术缺陷极大地影响了车辆的正常运行并存在严重的安全隐患，亟待改进。

专利号为ZL03227512.9的中国实用新型专利公开了一种双电源无轨电车的电控装置。它主要是解决现有无轨电车无双电源或双电源控制不合理等技术问题。其技术方案要点是：主控电路采用逻辑控制器PLC2，由集电器SD经架线阻塞二极管VD1、滤波电抗器LF接由主逆变器VF、交流牵引电机M1、制动电阻RZ组成主电气传动电路，在架线阻塞二极管VD1的输出端并接由车载蓄电池BG1、蓄电池阻塞二极管VD2组成的蓄电池电源电路和由静止逆变器SIV1、SIV2组成的辅助电路，静止逆变器SIV1输出低压直流接车辆低压供电电路，静止逆变器SIV2输出交流电压接空压机M2。它主要是用于双电源的无轨电车。但该实用新型的所述电控装置中并未设置升压单元，无法实现将低压电源升至高压电源进而再通过逆变器转换成三相交流电的技术效果，也无法实现现有新能源车的供电装置在高压突然断开的情况下由低压供电系统继续正常工作的技术效果，该技术缺陷将进一步导致新能源车的电动转向系统、电动空压机系统无法正常工作，极大地影响车辆的正常运行并存在严重的安全隐患，亟待改进。

专利号为ZL200520128323.5的中国实用新型专利公开了一种用于不间断供电的在线式双电源控制装置及电源装置。在控制柜壳体上设有两路或三路供电电源输入接线端子，分别连接控制柜内两组或三组整流电路的输入端，两组或三组整流电路的直流输出经滤波后接入逆变电路。控制柜内设有含驱动电路的运算控制电路及与其连接的整流电路、滤波电路、逆变电路，电流、电压检测元件的输出和控制面板均和运算控制电路连接，驱动电路的输出连接逆变电路的功率元件的触发控制端。该实用新型采用双路供电电源同时供电、整流输出并联的方式，经逆变电路输出单相或三相工频或变频交流电源，用以驱动电机或作为工业设备应用电源，不存在双回路电源切换时的短时停电问题，并具有传统变频器的所有功能。但该实用新型的所述在线式双电源控制装置中并未设置升压单元，无法实现将低压电源升至高压电源进而再通过逆变器转换成三相交流电的技术效果，也无法实现现有新能源车的供电装置在高压突然断开的情况下继续由低压供电系统进行正常工作的技术效果，该技术缺陷将进一步导致新能源车的电动转向系统、电动空压机系统无法正常工作，极大地影响车辆的正常运行并存在严重的安全隐患，亟待改进。

专利号为ZL201220251847.3的中国实用新型专利公开了一种变电站双电源户外供电装置，至少包括主电源、备电源、连接在主电源和备电源之间的两个真空断路器、通过线路外接在两个真空断路器之间的用电设备；还包括连接在两个真空断路器之间且位于用电设备外接点两端的隔离开关；所述两个真空断路器和两个隔离开关均与双电源控制器连接。该实用新型所述的变电站双电源户外供电装置通过在两个真空断路器上分别增加两个隔离开关，在操作过程中设置一个隔离开关闭合，另一个隔离开关断开，保证了不会出现供电过程误操作。但该实用新型的所述变电站双电源户外供电装置中并未设置升压单元，无法实现将低压电源升至高压电源进而再通过逆变器转换成三相交流电的技术效果，也无法实现现有新能源车的供电装置在高压突然断开的情况下继续由低压供电系统进行正常工作的技术效果，该技术缺陷将进一步导致新能源车的电动转向系统、电动空压机系统无法正常工作，进而极大地影响车辆的正常运行并存在严重的安全隐患，亟待改进。

发明内容

为了解决上述现有新能源汽车的电源控制装置存在的技术缺陷，本发明采用的技术方案如下：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，包括双电源控制器，所述双电源控制器设有高压蓄电池组输入端、使能信号输入端和三相交流电输出端，所述双电源控制器还连接有低压蓄电池组输入端，所述双电源控制器内部设有升压单元。

优选的是，所述升压单元包括自举升压二极管和自举升压电容。

在上述任一方案中优选的是，所述低压蓄电池组采用铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述低压蓄电池组采用镍氢蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述低压蓄电池组采用磷酸铁锂蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述低压蓄电池组采用超级蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述高压蓄电池组采用铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述高压蓄电池组采用镍氢蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述高压蓄电池组采用磷酸铁锂蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述高压蓄电池组采用超级蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述铅酸蓄电池采用普通铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述铅酸蓄电池采用干荷铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述铅酸蓄电池采用湿荷铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述铅酸蓄电池采用免维护铅酸蓄电池。

在上述任一方案中优选的是，所述低压蓄电池组采用直流低压12至28VDC。

在上述任一方案中优选的是，所述高压蓄电池组采用直流高压300至570VDC。

在上述任一方案中优选的是，所述使能信号采用24VDC为有效信号。

在上述任一方案中优选的是，所述三相交流电的输出电压为100-400VAC。

本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明针对现有新能源汽车的单电源控制装置采用高压蓄电池组以及单电源控制器易产生供电不稳定的技术缺陷，除了将所述低压蓄电池组接入所述双电源控制器外，还在所述双电源控制器内部设置有升压单元，此举既能保证实现直流高压300-570VDC和直流低压12-28VDC同时供电，也能保证实现直流高压300-570VDC或者直流低压12-28VDC单独供电，同时保证输出的三相交流电为180-400VAC。因此，本发明确保在行车途中高压蓄电池组突然断开时也能够通过所述低压蓄电池组顺利完成供电工作，确保新能源汽车的电动转向系统、电动空压机系统的正常工作，彻底消除了现有技术中存在的由于高压蓄电池组及单电源控制系统供电工作不稳定而对车辆的正常运行产生的不利影响和严重的安全隐患。

附图说明

图1为按照本发明的用于新能源汽车的双电源控制装置优选实施例的结构示意图；

图2为现有新能源汽车的单电源控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合具体实施例对本发明作了详细说明，但是，显然可对本发明进行不同的变型和改型而不超出后附权利要求限定的本发明更宽的精神和范围。因此，以下实施例仅具有示例性而没有限制的含义。

实施例1：

如图1所示，一种用于新能源汽车的双电源控制装置，包括双电源控制器，所述双电源控制器设有高压蓄电池组输入端、使能信号输入端和三相交流电输出端，所述双电源控制器还连接有低压蓄电池组输入端，所述双电源控制器内部设有升压单元，所述升压单元包括自举升压二极管和自举升压电容，所述低压蓄电池组和所述高压蓄电池组均采用铅酸蓄电池，所述铅酸蓄电池采用普通铅酸蓄电池，所述低压蓄电池组采用直流低压12至28VDC，所述高压蓄电池组采用直流高压300至570VDC，所述使能信号采用24VDC为有效信号，所述三相交流电的输出电压为100-400VAC。

所述蓄电池（Storage Battery）是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等。所述普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸的水溶液，它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低（即每公斤蓄电池存储的电能）、使用寿命短和日常维护频繁。

所述使能是指负责控制信号的输入和输出，通俗点说就是一个“允许”信号。比如：进给使能就是指允许进给的信号，也就是说当进给使能信号有效的时候电机才能转动。一般的数控系统会将电机的进给使能信号跟急停开关和行程限位开关串联起来，当按下急停开关或者机床运转超出行程后，进给使能信号被断开，电机不能继续转动，从而保护机床在安全的行程内运行。使能是芯片的一个输入引脚或者电路的一个输入端口，只有该引脚激活，例如置于高电平时，整个模块才能正常工作，可以把使能想象成手枪或者灭火器的保险栓之类的东西。使能不仅仅是指控制，它也是指需要符合某种条件后所做出的一种需求反应。如TTL三态输出门电路中使能端也就是控制端。使能端当为低电平有效时,电路实现与非门功能；当为高电平时,电路呈高阻态。所述使能信号就是加在逻辑电路的使能端的信号，它是可以改变逻辑电路功能的信号。所述使能信号类似一个触发信号，它主要是为保证电路或者器件正常工作的开关，也就是说可以通过这个信号打开或关闭 IC电路中的某个功能。

所述升压单元又称自举电路，也叫升压电路，是利用自举升压二极管、自举升压电容等电子元件使电容放电电压和电源电压叠加，从而使电压升高的电路，有的电路升高的电压能达到数倍电源电压。举个简单的例子：有一个12V的电路，电路中有一个场效应管需要15V的驱动电压，这个15V的电压就是通过自举升压而获得的。通常用一个电容和一个二极管，电容存储电荷，二极管防止电流倒灌，频率较高的时候，自举电路的电压就是电路输入的电压加上电容上的电压，起到升压的作用。升压过程就是一个电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量，放电时电感放出能量。如果电容量足够大，那么在输出端就可以在放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复，就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。

本发明的工作原理：将高压300-570VDC蓄电池组电源与低压12-28VDC蓄电池组电源同时接入所述双电源控制器，当所述高压电源正常供电（即直流电压不低于300VDC）时，所述升压单元无输出；当所述高压电源供电不正常（即直流电压低于300VDC）时，所述升压单元将自动无缝接入，从而保证所述双电源控制器正常输出三相交流电100-400VAC。

本发明包括以下三种供电工作状态：

第一种：在所述双电源控制器同时连接所述高压蓄电组和所述低压蓄电组，且24VDC使能有效的情况下，在所述高压蓄电池组的输出电压大于300VDC时，所述双电源控制器处于高压蓄电池供电状态并输出180-400VAC三相电源，该输出电流驱动电动机旋转并能够保证电动机在满负荷工况下长时间正常运行；此时，所述低压蓄电池组不工作并处于升压状态。

第二种：在所述双电源控制器同时连接所述高压蓄电组和所述低压蓄电组，且24VDC使能有效的情况下，在所述高压蓄电池组输出电压大于300VDC时，所述双电源控制器处于低压蓄电池组供电状态并输出100~300VAC三相电源，该输出电流驱动电动机旋转并能够保证电动机在百分之五十负荷工况下短时间运行。

第三种：在所述双电源控制器同时连接所述高压蓄电组和所述低压蓄电组，且24VDC使能有效的情况下，在所述高压蓄电池组输出电压小于300VDC时，所述双电源控制器处于所述低压蓄电池组供电状态并输出100~300VAC三相电源，该输出电流驱动电动机旋转并能够保证电机在百分之五十负荷工况下短时间运行；当所述高压蓄电池组输出电压恢复到300VDC以上时，所述双电源控制器处于高压蓄电池组供电状态并输出180-400VAC三相电源，该输出电流驱动电动机旋转并能够保证电机在满负荷工况下长时间运行；此时，所述低压蓄电池组不工作并处于升压状态。

如图2所示，现有新能源汽车的单电源控制装置，包括单电源控制器，所述单电源控制器设有高压蓄电池组输入端、使能信号输入端和三相交流电输出端，由上述可知，该技术方案存在供电不稳定并对车辆的正常运行将会产生不利影响和严重的安全隐患，本发明的技术方案则彻底解决了该技术缺陷。

实施例2：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述铅酸蓄电池采用干荷铅酸蓄电池。

所述干荷铅酸蓄电池，全称是干式荷电铅酸蓄电池，它的主要特点是负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20～30分钟就可使用。所谓干荷铅酸蓄电池就是在出厂时没有添加电解液，当使用时才开始添加电解液，其使用寿命开始的起点按实际使用时的时间计算，由于使用前没有加电解液所以叫干荷式。

实施例3：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述铅酸蓄电池采用湿荷铅酸蓄电池。

所述湿荷铅酸蓄电池是指极板为荷电状态，带有少量电解液，而大部分电解液被吸入隔板和极板中贮存的一种蓄电池。

实施例4：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述铅酸蓄电池采用免维护铅酸蓄电池。

所述免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护（添加补充液）；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。

实施例5：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述低压蓄电池组和所述高压蓄电池组均采用镍氢蓄电池。

所述镍氢蓄电池是指正极活性物质主要由镍制成、负极活性物质主要由贮氢合金制成的一种碱性蓄电池。

实施例6：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述低压蓄电池组和所述高压蓄电池组均采用磷酸铁锂蓄电池。

所述磷酸铁锂电池是锂离子电池家族中最安全的高比能量电池。磷酸铁锂电池的放电电压非常平稳，一般为3.2 V，放电后期（主要指剩余的10%容量）电压变化较快，截止电压一般为2.5 V。环境温度特别是低温会对磷酸铁锂电池的放电容量产生影响：-20℃的放电容量是常温容量的45%，-10℃是常温的65%，-5℃是常温的80%，0℃是常温的90%，0℃～20℃的放电容量变化非常小。磷酸铁锂电池的低温性能优于铅酸蓄电池。

实施例7：

一种用于新能源汽车的双电源控制装置，与实施例1相似，所不同的是：所述低压蓄电池组和所述高压蓄电池组均采用超级蓄电池。

所述超级蓄电池（发动机启动电源）是一种当内燃机配用的传统蓄电池失效而无法实施启动时，能通过快速储能后向内燃机提供启动电源的装置。传统蓄电池的工作原理及缺陷：以内燃机为动力的设备主要采用传统蓄电池作为启动电源，由于传统蓄电池受使用寿命、存放时间、环境温度等因素的限制，会导致储量降低或内阻过大而失效，从而无法实施启动。同时，由于这些因素难以预测和控制，内燃机无法启动的情况随时可能发生而令人束手无策，特别是当用于消防、救灾、军事、通讯等用途的装备或体积庞大的工程机械遇到这种情况时，可能会造成极为严重的后果。传统蓄电池环境温度每降低10℃内阻约增大15%，蓄电池的内阻超过正常值25%，该容量已降低到其标称容量的80%左右，如果蓄电池内阻超过正常值的50%，该蓄电池容量已降低到其标称容量的80%以下。若有新型的蓄电池与传统蓄电池设计为并联配置的话，就可以瞬时释放大电流，从而解决因低温启动设备困难问题，同时大大延长传统蓄电池的使用寿命。

Claims (10)

1.一种用于新能源汽车的双电源控制装置，包括双电源控制器，所述双电源控制器设有高压蓄电池组输入端、使能信号输入端和三相交流电输出端，其特征在于，所述双电源控制器还连接有低压蓄电池组输入端，所述双电源控制器内部设有升压单元。

2.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述升压单元包括自举升压二极管和自举升压电容。

3.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述低压蓄电池组采用铅酸蓄电池。

4.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述低压蓄电池组采用镍氢蓄电池。

5. 如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述低压蓄电池组采用磷酸铁锂蓄电池。

6.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述低压蓄电池组采用超级蓄电池。

7.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述低压蓄电池组采用直流低压12至28VDC。

8.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述高压蓄电池组采用直流高压300至570VDC。

9.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述使能信号采用24VDC为有效信号。

10.如权利要求1所述的用于新能源汽车的双电源控制装置，其特征在于，所述三相交流电的输出电压为100-400VAC。