CN1871146B - 用于电动机动车辆的具有两个电池的供电系统 - Google Patents

用于电动机动车辆的具有两个电池的供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于电动机动车辆的供电系统，所述车辆包括电动机(3)，用于在驱动轮(2)和电动机(3)之间传输能量的装置，所述车辆还包括电气附属设备(4)，特别是空调装置。所述系统(1)包括用于供电给电动机(3)的第一可再充电电池(5)和用于供电给该车辆的电气设备(4)的第二可再充电电池(6)，所述两个电池并联到电动机。本发明还涉及一种用于控制这样的系统的方法和设置有这样的系统的电动车辆。

Description

用于电动机动车辆的具有两个电池的供电系统
技术领域
本发明涉及一种用于电动机动车辆的供电系统，一种用于控制这样的供电系统的方法和包括这样的供电系统的电动机动车辆。
背景技术
为了接近内燃机机动车辆的舒适性和在速度、加速和最大行程方面的行车性能，已知电动车辆可以配备锂金属聚合物类型电池，该电池的性能远超过在先技术的电池的性能，特别是“第一代”电动车辆的Ni-Cd电池的性能。
然而，由于这样的电动车辆的电动机在加速和以高速驱动时需要高的功率水平而导致这样的电池相当多的放电。这样相当多的放电损坏锂金属聚合物类型电池，并显著减少它们的使用寿命。
锂离子类型的电池能够提供非常强的电流而其性能没有任何显著的降低。
然而，该类型的电池具有低的单位体积能量，并且比锂金属聚合物类型的电池成本高。
所以，考虑到在紧密度(体积)和成本方面的限制，使用前述电池供电给机动车辆的电动机不可能获得足够的达到最大行程和舒适性目的的能量。
另外，附属设备，特别是空调设备，要求大量的电能。
文献US-A-5 796 175披露了一种用于电动机动车辆的供电系统，所述车辆包括电动机，用于在驱动轮和电动机之间传输能量的传输装置(un dispositif de transmission)，以及电气附属设备，特别是空调设备，所述系统包括用于供电给电动机的第一可再充电电池和用于供电给该车辆的电气附属设备的第二可再充电电池。
文献WO 03/023934披露了一种用于在两个用来启动机动车辆的电池之间切换的切换装置。然而，文献不建议使用这样的切换器用于电动车辆的牵引，正如以上指出的，其在舒适性和行车性能方面造成特殊的问题，特别是因为电动机所必需的能量改变。
发明内容
本发明的目的在于通过提供一种系统来优化用于车辆的所有功能所必需的电能供应，在该系统中，机动车辆的电动机由第一电池供电，附属设备特别是空调设备由第二电池供电。
为此，在第一方面，本发明提供了一种用于电力驱动的机动车辆的供电系统，所述车辆包括电动机，用于在驱动轮和电动机之间传输能量的传输装置，及电气附属设备，特别是空调设备，所述系统包括用于供电给电动机的第一可再充电电池和用于供电给该车辆的电气附属设备的第二可再充电电池，第一电池和第二电池通过切换装置并联连接到所述电动机，所述切换装置设置成根据至少一个能量阈值而在电池之间切换用于供给电动机的电流。
由此，在这样的系统中，第一电池能够被第二电池接替用于供电给电动机，特别是当第一电池放电完毕时或者在行驶的特殊阶段。
在第二方面，本发明提供了一种用于控制以上定义的电动机动车辆的供电系统的方法，所述方法包括：
-当第一电池供应的能量大于放电能量阈值时，第一电池向电动机供电以便通过传输装置驱动驱动轮；
-当第一电池供应的能量小于放电能量阈值时，启动切换装置以便由第二电池向电动机供电，并且通过传输装置驱动车轮。
在一个实施例中，该方法进一步包括：
-当电动机必需的能量大于一个低能量阈值时，由第一电池向电动机供电以便通过传输装置驱动驱动轮；以及
-当电动机必需的能量小于该低能量阈值时，启动切换装置以便第二电池向电动机供电，并且通过传输装置驱动车轮。
在另一个实施例中，该控制方法进一步包括：当减速时，启动切换装置以便通过车轮与电动机之间的能量传输而主要向第一电池供应再充电电流。
在第三方面，本发明提供了一种包括电气附属设备的电动机动车辆，包括如上所述的供电系统。
附图说明
在参照附图给出的以下说明中，本发明的其它的目的和优点将显而易见，在附图中：
图1示出了在本发明的电动机动车辆的供电系统的充电过程中在不同部件之间的能量流动的示意图；
图2示出了本发明的供电系统中能量流动的示意图，电气附属设备由第二电池供电；
图3示出了在本发明供电系统中能量流动的示意图，由第一电池向电动机供电；
图4示出了在本发明供电系统中能量流动的示意图，由第二电池向电动机供电；
图5示出了在减速阶段从车轮向电动机的能量传输过程中本发明供电系统中(能量)流动的示意图。
具体实施方式
图1至图5示出了用于供电给电动机动车辆的驱动轮2的供电系统1。
在这些图中，示出了在单一轴(train)上的仅两个主动轮。该轴可以是机动车辆的前轴或者后轴。在另一实施例中，前轴和后轴都带有驱动轮2。
电动机动车辆包括电动机3和用于在驱动轮2和电动机3之间传输能量的传输装置(未示出)。电动车辆还包括电气附属设备4例如空调装置、供暖装置、电力辅助转向器、电力辅助刹车装置和12V辅助电池(servitude de 12V)的再充电装置。
系统1包括并联的用于向电动机3供电的第一可再充电电池5和用于向车辆的电气附属设备4供电的第二可再充电电池6。
在一个特定的实施例中，第一电池5为锂离子类型电池或者锂离子聚合物类型电池。
该类型电池能够供应给电动机所必需的电流，即使在需要较高功率的阶段，例如在加速或者在恒定的高速行驶时。借助于锂离子类型电池或者锂离子聚合物类型电池的高放电能力，电动机获得的高电流给予它足够的功率。通过适当地选择电池的最大效率，有可能避免Ragone效应(l’effet Ragone)，也就是根据输送的功率来减少可利用的能量，同时还保持了电池的使用寿命。
具体地，第一电池5在恒速行驶的过程中能够供应约40KW的功率，在加速阶段能够供应约55KW的功率。
另外，第二电池6是锂金属聚合物类型的电池。在特定的实例中，第二电池6能够供应大约15KW的功率。
图1示出了电池5和6的充电。为了该目的，该电池能够连接到电端子和连接到电源插座(une prise secteur)8用于慢速再充电，如箭头9所示。
另外，不同于锂金属聚合物类型的第二电池6，锂离子类型电池或锂-离子-聚合物类型的第一电池5能够接收约C/1或2C的强充电电流，其中C是电池的容量。经外部电力充电设备11能够由此对第一电池5进行由箭头10代表的快速充电。例如，该充电设备11可以为端子的形式。
图2示出了第二电池6向车辆的电气附属设备4传输能量(箭头12)的供电系统1。
在一个具体的实施例中，第一电池5和第二电池6通过切换装置(未示出)连接到电动机3。该切换装置设置成根据至少一种能量阈值来切换在电池5，6之间的用于供应给电动机3的电流。
为此，切换装置包括用于测定由第一电池供应的能量的测定装置，用于储存能量阈值的电子装置和将所述能量阈值与供应的能量进行比较的电子装置。
以下描述电动车辆的供电系统1的不同操作模式。
图3示出了在“正常”操作模式下的系统1。箭头13表示由第一电池5向电动机3供应能量给其供电。然后，电动机3通过传输装置传输电能(箭头14)用于驱动驱动轮2。当由第一电池5供应的能量大于放电能量阈值时，设置该操作模式。所述第一电池5的放电能量阈值是一个预定值，对于该值，由电池供应的能量不足以使电动机具有驱动车辆所必需的功率。
当由第一电池5输送的能量少于放电能量阈值时，系统1在里程延长模式(mode prolongateur d’autonomie)中操作。因此启动切换装置以便通过第二电池6向电动机3供电并且通过传输装置驱动车轮2。图4的箭头15，16分别表示在第二电池和电动机，及在电动机和驱动轮之间的能量流动。
在一个实施例中，当电动机3所必需的能量大于一个低能量阈值时，第一电池5向电动机3供电以便通过传输装置驱动驱动轮2。
当电动机所必需的能量小于加速能量阈值时，启动切换装置，并且供给电动机3的电流从第一电池5被切换到第二电池6。
在一个具体实例中，达到约几千瓦的低能量阈值，用于小于约每小时20公里的低速行驶。
因此，在电动机3所必需的电流不是很高的阶段中使用第二电池6，可以限制锂离子类型或者锂离子聚合物类型的第一电池5的体积、电容量和相应的成本。
另外，因为第二电池6仅在能量延长模式中所要求的功率在大约几千瓦(KW)至15KW的阶段中使用。其放电不超过C/1，其中C是电池的电容量，因此使其能够避免Ragone效应。
图5示出了由于车轮2的旋转来回收利用能量的方式。在该操作模式中，在减速的情况下，车轮2的旋转使电动机3通过传输装置储存能量(箭头17)。然后启动切换装置以便分配再充电电流。所述电流或者被全部切换(引导)到(箭头18)接收高充电电流的第一电池5，或者部分切换。在后一情况下，切换装置向第二电池6切换(引导)(箭头19)足够小的可再充电电流的部分，以便不损坏它。

Claims (13)

1.一种用于电动机动车辆的供电系统(1)，所述车辆包括电动机(3)，用于在驱动轮(2)和所述电动机(3)之间传输能量的传输装置以及电气附属设备(4)，所述系统(1)包括用于供电给所述电动机(3)的第一可再充电电池(5)和用于供电给所述车辆的所述电气附属设备(4)的第二可再充电电池(6)，其特征在于，所述第一可再充电电池(5)和所述第二可再充电电池(6)通过切换装置并联连接到所述电动机(3)，所述切换装置被设置成根据放电能量阈值而在所述两个可再充电电池(5，6)之间切换供给所述电动机(3)的电流，并且包括用于测定由所述第一可再充电电池供应的能量的测定装置，用于储存所述放电能量阈值的电子装置和将所述放电能量阈值与所述供应的能量进行比较的电子装置。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一可再充电电池(5)是锂离子或锂离子聚合物类型的电池。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二可再充电电池(6)是锂金属聚合物类型的电池。
4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第一可再充电电池(5)能够供给包括在40KW至55KW范围内的功率。
5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第一可再充电电池(5)能够供给包括在40KW至55KW范围内的功率。
6.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二可再充电电池(6)能够供应约15KW的功率。
7.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述第二可再充电电池(6)能够供应约15KW的功率。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述第二可再充电电池(6)能够供应约15KW的功率。
9.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第二可再充电电池(6)能够供应约15KW的功率。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电气附属设备(4)包括空调设备。
11.一种根据权利要求1至10中任一项所述的电动机动车辆的供电系统(1)的控制方法，其特征在于，包括：
当所述第一可再充电电池(5)供应的能量大于放电能量阈值时，所述第一可再充电电池(5)向所述电动机(3)供电以便通过所述传输装置驱动所述驱动轮(2)；以及
当所述第一可再充电电池(5)供应的能量小于所述放电能量阈值时，启动所述切换装置以便由所述第二可再充电电池(6)向所述电动机(3)供电，这样通过所述传输装置驱动所述驱动轮(2)，
所述放电能量阈值是一个预定值，对于该值，由所述第一可再充电电池供应的能量不足以使所述电动机具有驱动所述车辆所必需的功率。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，进一步包括：在减速的情况下，启动所述切换装置以便通过所述车轮(2)与所述电动机(3)之间的能量传输而主要向所述第一可再充电电池(5)供应再充电电流。
13.一种包括电气附属设备(4)的电动机动车辆，其特征在于，包括根据权利要求1至10中任一项所述的供电系统(1)。
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