CN106627184A - 电动汽车电能分配方法 - Google Patents

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CN106627184A CN201510732053.7A CN201510732053A CN106627184A CN 106627184 A CN106627184 A CN 106627184A CN 201510732053 A CN201510732053 A CN 201510732053A CN 106627184 A CN106627184 A CN 106627184A
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赵建虎
蒋平
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Abstract

本发明提供一种电动汽车电能分配方法，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及电动机，所述功率型蓄电器通过DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；包括以下步骤：将功率型蓄电器连接至所述电动机；检测所述功率型蓄电器电量；若所述功率型蓄电器电量高于预定值，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离；若所述功率型蓄电器电量低于预定值，所述DC-DC转换器工作，电能从所述能量型蓄电器传递至所述功率型蓄电器。本发明通过DC-DC转换器的应用，使通常使用的蓄电池与超级电容选择性隔离，拓宽蓄电池的应用范围，提高供能系统的利用率。

Description

电动汽车电能分配方法
技术领域
本发明涉及一种电动汽车电能分配方法，属于电动汽车电能管理领域。
背景技术
电动汽车中最常见的复合电源是将超级电容器与蓄电池结合构成复合电源系统，可以提高电源系统的短时高功率输出能力，同时也具备持久的动力性能。通过超级电容器与电池的组合，充分发挥了超级电容器的高功率密度和电池的高能量密度的优势，满足混合动力汽车在爬坡加速、启动过程中提供强劲的动力。目前，受限于蓄电池的开发技术，还没有能够应用于电动汽车的集高能量和高输出功率的蓄电池，普遍的做法是使用的超级电容与蓄电池的复合电源，为了配合车辆的需求，提供短时大功率输出，超级电容要求提供短时大电流输出。但是目前超级电容和蓄电池的配置方式非常单一，二者之间通过DC-DC转换器进行能量输出和交换，进而输出到负载电动机端。无论是以何种方式进行电源的匹配，目前的主要目标都是结合蓄电池和超级电容的优势，在驱动车辆行驶方面得到性能优异的能量供应源，但是能源的多样化利用却并未被涉及。传统车辆一般对低压电气系统配备有专门的24V低压蓄电池，供应车辆空调、转向等设备。但是对于混合动力汽车和电动汽车，当已经配有蓄电池时，再配备蓄电池会增加车辆成本，对车内空间和电气设计也会造成限制。如果能够利用蓄电池，发挥蓄电池多种用途，在驱动车辆的间隙或同时给车内空调等设备供电，将节省车辆成本，使车辆内部设计更灵活。
发明内容
针对现有混合动力车辆和电动车辆中电能利用范围窄，储电器配备较多，系统能量利用率低的问题，提供一种电动汽车的电能分配利用方法，通过隔离型DC-DC转换器的应用，使通常使用的蓄电池与超级电容选择性隔离，拓宽蓄电池的应用范围，提高供能系统的利用率。具体方案如下：
一种电动汽车电能分配方法，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及电动机，所述功率型蓄电器通过DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；包括以下步骤：
将功率型蓄电器连接至所述电动机；
检测所述功率型蓄电器电量；
若所述功率型蓄电器电量高于预定值，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离；
若所述功率型蓄电器电量低于预定值，所述DC-DC转换器工作，电能从所述能量型蓄电器传递至所述功率型蓄电器。
所述电动机为驱动车辆用电动机。
所述DC-DC转换器不工作时，将所述能量型蓄电器连接至车内除所述电动机以外的其它用电设备。
所述能量型蓄电器为蓄电池，所述功率型蓄电器为超级电容。
一种电动汽车电能分配方法，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及用于驱动车辆行驶的电动机，所述功率型蓄电器通过隔离式DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述功率型蓄电器可以选择性连接至所述电动机，所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；包括以下步骤：
检测车辆行驶工况；
若当前工况需消耗较大功率电能，连接所述功率型蓄电器至所述电动机，所述DC-DC转换器将所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器连接；
若当前工况不需消耗较大功率电能，连接所述能量型蓄电器至所述电动机，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离。
还包括以下步骤：检测车辆行驶工况，若处于回收电能工况，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离，所述能量型蓄电器连接至车内除所述电动机以外的其它用电设备。
所述能量型蓄电器为蓄电池，所述功率型蓄电器为超级电容。
使用本发明所提供的方法，一方面拓宽了车载电源的利用范围，增加能量供应设备利用率，另一方面，在多种能量供应设备的情况下，当一种能量供应设备出现故障，通过本发明的方法，其余的能量供应设备能够及时接续能量供应，使电动汽车正常行驶，降低危险性。
附图说明
图1是本发明涉及的第一实施例的电能分配流程；
图2是本发明涉及的第二实施例的电能分配流程；
具体实施方式
下面，参照形成本说明书的一部分的附图来更详细地说明本发明的实施方式。在所有附图中对同一或类似的部分附加同一参照标记并省略说明。以下实施例分别以本发明方法应用于电动汽车为例，并不代表本发明的应用仅限于电动汽车领域，凡是使用本发明原理的任何应用都落入本发明应用范围内，如混合动力车辆、应用电能的其它领域机器设备。本说明书中对蓄电池和超级电容的表达中，其中“一个”蓄电池可能包含1个或者1个以上的多个不可拆分的电池单元；而超级电容器表示包括相互耦合的多个电容器单元的电容器，其中电容器单元可各自具有大于500法拉的电容。本文所使用的术语“蓄电池”描述可以实现大约100W-hr/kg或更大能量密度的高比能量蓄电池或高能量密度蓄电池(例如锂离子、钠金属卤化物、钠-氯化镍、钠硫或锌空气蓄电池)。
本发明应用于同时具备功率型储能器和能量型储能器的用电设备，特别是应用电能的车辆，如纯电动汽车、混合动力汽车。功率型储能器和能量型储能器尤其是指超级电容和蓄电池，以及具备超级电容功率型特性的储能器，具备蓄电池能量型特性的储能器。为描述方便，本说明书中将直接以电动汽车为例，以蓄电池和超级电容作为电能供应单元，蓄电池与超级电容之间设置隔离式DC-DC转换器，隔离式的DC-DC转换器能够选择性地将蓄电池和超级电容连接或者不连接。一般情况下，超级电容连接电动机，优选的是用于驱动车辆行驶的主电动机，也可以是车内其它的用电设备，如电动空调、助力转向器、散热风扇等。本发明所指的电动机，可以是三相或者多相，直流或者交流电动机，蓄电池和超级电容为电动机提供电能，以使其转动，并驱动其它部件。
本发明提供的其中一种电动汽车电能分配方法流程如图1所示，包括以下步骤：将功率型蓄电器如超级电容连接至所述电动机，检测超级电容电量，若高于预定值，由超级电容单独向电动机供电，连接蓄电池和超级电容的DC-DC转换器不工作，以节省蓄电池电量；若超级电容电量低于预定值，连接蓄电池和超级电容的DC-DC转换器工作，将蓄电池通过DC-DC转换器连接至超级电容，向超级电容供电。上述的预定值根据车辆动力系统实际参数决定，可以是容许电动机带动负载启动所需的电量最大值。以上方法中，特别适用于当超级电容连接驱动车辆行驶用的电动机时。当车辆控制器接收到车辆启动信号，首先检测与电动机相连接的超级电容的电量，如果超级电容电量足够使车辆启动，即高于预定值，则可以单独使用超级电容内的电能作为启动车辆的能源，隔离型DC-DC转换器执行隔离操作，使蓄电池与超级电容之间断开，此时蓄电池可以进行电能储备，或者为车内其它用电设备供电。如果超级电容电量不足以使车辆启动，DC-DC转换器工作，蓄电池和超级电容之间连接，进行电压匹配并将电能从蓄电池传输至超级电容，进而供给电动机工作。使用本方法可以灵活控制用电设备的能量来源，减少储电器的配备，降低车辆的安全隐患。
本发明还提供另外一种电动汽车电能分配方法，如图2所示。同样基于超级电容连接电动机的系统结构，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及用于驱动车辆行驶的电动机，所述功率型蓄电器通过隔离式DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述功率型蓄电器可以选择性连接至所述电动机，所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；包括以下步骤：检测车辆行驶工况，若需消耗较大功率电能，如车辆爬坡或者加速行驶，隔离型DC-DC转换器执行非隔离操作，将蓄电池和超级电容连接，将蓄电池电能通过DC-DC转换器传输至超级电容后用于车辆驱动；否则，若当前车辆无需消耗较大功率电能，即储电单元无需大功率输出，如匀速巡航行驶，直接连接蓄电池至电动机，同时隔离型DC-DC转换器不工作，将蓄电池和超级电容隔离。由于超级电容适用于电能高功率、大电流输出的情况，所以在车辆如爬坡或者加速行驶等工况下，利用超级电容提供电能将满足该工况的电能需求，提供车辆所需的动力性；同样，在车辆不需高功率、大电流输出的情况下，蓄电池完全能够满足车辆驱动需求，利用蓄电池直接提供电能，节省超级电容损耗，同时降低系统故障，增强可靠性。上述的“较大功率电能”可以通过设置某一输出功率范围的方式来确定。例如若当前电机输出功率超过该功率范围，则认为车辆当前需要“较大功率电能”，连接超级电容给电动机供电；否则，若当前电机输出功率未超过或低于该功率范围，则认为车辆当前不需要“较大功率电能”，连接蓄电池给电动机供电。以上所述都可以通过电源管理系统来实现控制和判断，本领域技术人员容易理解和实现。本方法进一步还可以包括以下步骤：检测车辆行驶工况，若处于回收电能工况，隔离型DC-DC转换器将蓄电池和超级电容隔离，蓄电池连接至车内除所述电动机以外的其它用电设备，由超级电容连接电动机回收电能。
本发明所展示的电能分配方法可以通过电源管理器实现，也可以通过整车控制器实现。

Claims (8)

1.一种电动汽车电能分配方法，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及电动机，所述功率型蓄电器通过DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；其特征在于，包括以下步骤：
将功率型蓄电器连接至所述电动机；
检测所述功率型蓄电器电量；
若所述功率型蓄电器电量高于预定值，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离；
若所述功率型蓄电器电量低于预定值，所述DC-DC转换器工作，电能从所述能量型蓄电器传递至所述功率型蓄电器。
2.根据权利要求1所述的电能分配方法，其特征在于，所述电动机为驱动车辆用电动机。
3.根据权利要求1所述的电能分配方法，其特征在于，所述的DC-DC转换器为隔离型DC-DC转换器。
4.根据权利要求3所述的电能分配方法，其特征在于，所述DC-DC转换器不工作时，将所述能量型蓄电器连接至车内除所述电动机以外的其它用电设备。
5.根据权利要求1所述的电能分配方法，其特征在于，所述能量型蓄电器为蓄电池，所述功率型蓄电器为超级电容。
6.一种电动汽车电能分配方法，所述电动汽车具备功率型蓄电器和能量型蓄电器以及用于驱动车辆行驶的电动机，所述功率型蓄电器通过隔离式DC-DC转换器与所述能量型蓄电器连接；所述功率型蓄电器可以选择性连接至所述电动机，所述能量型蓄电器可以选择性接至所述电动机；其特征在于，包括以下步骤：
检测车辆行驶工况；
若当前工况需消耗较大功率电能，连接所述功率型蓄电器至所述电动机，所述DC-DC转换器将所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器连接；
若当前工况不需消耗较大功率电能，连接所述能量型蓄电器至所述电动机，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离。
7.根据权利要求6所述的电动汽车电能分配方法，其特征在于，还包括以下步骤：检测车辆行驶工况，若处于回收电能工况，所述DC-DC转换器不工作，所述能量型蓄电器和所述功率型蓄电器隔离，所述能量型蓄电器连接至车内除所述电动机以外的其它用电设备。
8.根据权利要求7所述的电动汽车电能分配方法，其特征在于，所述能量型蓄电器为蓄电池，所述功率型蓄电器为超级电容。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109484245A (zh) * 2018-12-20 2019-03-19 华人运通控股有限公司 双电源工作模式控制方法、装置、系统及电动汽车

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