CN201998814U - 电动汽车备用能源系统 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车备用能源系统是由汽油发电机组，转换开关，直流输出器件组成，所述的直流输出器件，是充电器或变压与整流滤波电路。所述的备用能源系统为电动汽车提供辅助电源，通过充电器，可以直接为动力电池充电，也可以通过变压与整流滤波电路，产生15V-30V的低压直流电源，通过控制器直接为电机系统提供电源，驱动车辆行驶，是解决电动汽车在行驶中因电量不足而无法行驶的有效方法之一。

Description

电动汽车备用能源系统
技术领域
本实用新型涉及电动汽车的能源系统，尤其涉及以内燃发电机组作为电动汽车的辅助能源系统。
背景技术
申请号为200520010521.1、实用新型名称为“一种汽油发电机组”的专利公开一种具有交、直流输出功能的汽油发电机组。包括发动机、定转子、空滤器、消声器、燃油箱及控制面板，燃油箱通过支撑板支撑在定转子的后托架上，在所述支撑板上安装有直流插座、整流桥和直流过流保护器。该汽油发电机组解决了其控制面板上电气元件位置布置拥挤的状况，使控制面板上电气元件位置能够得以合理布置，有利于电气元件的散热，杜绝了由于控制面板上电气元件位置的拥挤所存在的安全隐患。
申请号为200920078447.5、实用新型名称为“新型双动力电动汽车”的专利公开了新型双动力电动汽车涉及电动汽车的动力配置技术领域，其主要构成包括：1、电动机；2、变频控制器；3、脚踏车速控制器；4、车载充电器；6、7、超静车载汽油发电机组；8、蓄电池组；9、电压匹配器；10、太阳能电池板；11、微处理器CPU；12、参数显示屏；13、电控开关指令输出板；14、A/D转换电路板等；15、变档齿轮箱部份构成。现有电动车由于只有蓄电池组作为唯一动力，没有车载备用动力及充电设备，当蓄电池电能中途用尽后，毫无自救能力，而且现有电动车没有完善的变档齿轮箱，爬坡能力差，只能作为旅游景点中的短途交通工具，更不能进出常设停车场的陡坡，因此，市场十分有限。本实用新型除蓄电池组作为主动力之外，增设了能自动启动的汽油发电机组6、7，它提供应急拖动电动汽车的第二动力。
申请号为200920112442.X、实用新型名称为“一种混合动力车”的专利公开一种混合动力车，包括车体、电门控制器、前轮和后轮，所述的后轮上设有驱动电机，车体内部设有油箱和电池盒，在油箱的下方设有汽油发电机，电池盒内设有动力电池，所述的驱动电机通过一控制器分别与汽油发电机和电池电连接，控制器还与电门控制器连接；本实用新型采用控制器自动及手动多模式控制手段，以实现车辆高效低能耗的目的。
汽油发电机组普遍用于民用或工用，以输出220V交流电为普遍，功率有3-10马力的，也有用于电动汽车中作为第二动力之用的。汽油发电机组的组成是汽油机、启动机、启动电瓶、发电机等。现已公开的发电机组，大都是对其结构进行说明，没有涉及功率等，作为电动汽车的第二动力的发电机组，也没有说明与电动汽车的匹配。本实用新型的电动汽车备用能源系统，解决了发电机组系统与电动汽车的匹配问题，在组成上除汽油发电机组之外，通过转换开关相连，又有直流输出器件，所述的直流输出器件就是变压与整流滤波电路或充电器，备用能源系统通过变压器与整流滤波电路，为电动汽车提供辅助电源，所述的辅助电源，分为二种工作模式，其一是，从汽油发电机组通过转换开关，不经过变压与整流滤波电路的220V的交流电，可以通过充电器为动力电池充电，所述的动力电池充电，可以在电动汽车行驶时充电，也可以在电动汽车停车时充电；其二是，从汽油发电机组通过转换开关，经过变压与整流滤波电路，而产生的直流电，直接驱动电机工作，驱动电动汽车行驶。
发明内容
本实用新型的目的是，为电动汽车提供备用能源系统，电动汽车在行驶中，经常会有动力电池在电量不足时，又不方便充电的情况，所述的备用能源系统通过转换开关，连接充电器，可以直接为动力电池充电，也可以通过变压与整流滤波电路，产生低压直流电源，通过控制器直接为电机系统提供电源，驱动车辆行驶；增大动力电池容量，可以增加续驶里程，但是，不能以增大动力电池容量来增大续驶里程，因为，电池容量增大了，重量增大了，价格增加了。因此，电动汽车配备备用能源系统是解决电动汽车在行驶中因电量不足而无法行驶的有效方法之一。
为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种电动汽车备用能源系统是由汽油发电机组，转换开关，直流输出器件组成，为电动汽车提供辅助电源，其特征在于：所述的汽油发电机组通过导线连接转换开关，转换开关通过导线连接直流输出器件。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的直流输出器件是充电器。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的直流输出器件是变压与整流滤波电路。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的辅助电源，是变压与整流滤波电路通过控制器为电机直接提供的辅助电源，驱动电机工作，驱动电动汽车行驶。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的充电器，直接连接到动力电池上，为动力电池充电。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的动力电池充电，在停车状态时充电。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的动力电池充电，在行车状态时充电。
根据所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的辅助电源，输出电压的范围是15V-30V。
附图说明
图1为本实用新型的工作示意图。
附图中：1、汽油发电机组；2、转换开关；3、充电器；4、动力电池；5、电源开关；6、控制器；7、变压器；8、整流电路；9、电容滤波电路；10、变压与整流滤波电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。
本实用新型的电动汽车备用能源系统，如附图1所示，其中包括：汽油发电机组1、转换开关2、充电器3、动力电池4、电源开关5、控制器6、变压器7、整流电路8、电容滤波电路9、变压与整流滤波电路10。
装配关系：
汽油发电机组1的220V单相交流输出端通过转换开关2连接到充电器3的输入端，充电器3的直流输出端与动力电池4的正负接线柱相连，动力电池4的正负接线柱连接电源开关5；转换开关2连接变压与整流滤波电路10的输入端，变压与整流滤波电路10的输出端连接电源开关5；电源开关5连接控制器6的输入端，控制器6的输出端连接电机。变压器7的输出端连接整流电路8的输入端，整流电路8的输出端连接电容滤波电路9的输入端，由变压器7、整流电路8、电容滤波电路9组成变压与整流滤波电路10。
充电器3和变压与整流滤波电路10，因为都是输出直流电，充电器3输出的直流电直接为动力电池4，变压与整流滤波电路10输出的直流电通过控制器6驱动电机工作，使车辆行驶，所以，充电器3和变压与整流滤波电路10被统称为直流输出器件。
本实用新型的优点效果：
本实用新型所配备的电动汽车，所用的动力电池是磷酸铁锂电池，以磷酸铁锂电池为主电源系统，以备用能源系统作为辅助电源系统，所述的磷酸铁锂电池的规格是：96V150Ah，标称电压是96V，重量约为200kg。在20℃以上时，使用96V150Ah动力电池容量的电动汽车的续驶里程约为150km，当动力电池容量增大时，可以增加续驶里程，但是，重量增大了，价格增加了，因此，不能以增大动力电池容量来增大续驶里程。电动汽车在行驶中，经常会有在电量不足时，又不方便充电的情况，因此，电动汽车配备备用能源系统是解决电动汽车在行驶中电量不足的有效方法之一。本实用新型的电动汽车备用能源系统，通过转换开关，可以直接为动力电池充电，也可以通过变压与整流滤波电路，产生低压直流电源，直接为电机系统提供电源，驱动车辆低速行驶。
本实用新型的设计原理如下：
本实用新型所用的电动汽车的整备质量约是1000kg，总重量约为G＝1200kg，风阻系数约为f1＝0.335，车轮半径约为r＝0.26m，滚动阻力系数约为f＝0.016，传动效率约为η1＝85％，滑转率约为δ＝10％，则滑转效率约为ηδ＝90％，则总效率约为η＝η1*ηδ＝76.5％；配备的磷酸铁锂电池的规格是：96V150Ah，标称电压为U＝96V，重量约为G1＝200kg，单电机的额定功率约为P1＝5.5kw，双电机的总额定功率约为P＝11kw，电机的转矩系数KM＝0.9。96V150Ah动力电池，以5小时放电率放电时放电电流约为30A，当以5小时率的30A电流值充电，电池标称值是96V，则220V的交流电源的输入电流值约为13.5A，功率约为3kVA。
本实用新型的备用能源系统，是5马力的汽油发电机组，当效率约为81.6％时，产生约3kw的220V单相交流电，通过转换开关，可以直接为动力电池充电，也可以通过变压与整流滤波电路，效率约为83％，则产生输出功率约为P1＝2.5kw低压直流电源，直接为电机系统提供电源，驱动车辆行驶，总的效率约为η＝81.6％*83％＝68％。
电动汽车的时速在Um＝80km/h时，滑转率约为δ＝10％，则电机转速约为
Figure BSA00000422220400061
电机的角速度约为
Figure BSA00000422220400062
滚动阻力约为N1＝fgG＝188N，风阻约为其中g是重力加速度，总阻力
Figure BSA00000422220400064
双电机输出功率约为
Figure BSA00000422220400065
电流I＝P/U＝115A，驱动转矩约为M＝(N1+Nf)*r/ηδ＝102N.m。
当车辆低速行驶时，时速低于20km/h时，总阻力NZ＜200N。电机的输出功率约为
Figure BSA00000422220400066
在备用能源系统提供辅助电源直接驱动电机从而使车辆行驶时，当车速0增加至10.8km/h即0-3m/s的时速的加速时间为15s时，设计备用能源系统的输出电压如下：
加速度为：
Figure BSA00000422220400067
则，牵引力为：N＝ma＝240N，电机的驱动力为：Nq＝N+NZ＝440N，驱动转矩为：Mq＝r*Nq＝114.4N.m，电流为：
Figure BSA00000422220400068
取I1＝130A。
当所选用的汽油机为5马力时，由于效率约为68％，汽油发电机输出功率约为P1＝2.5kw，电流约为：I1＝130A，则得，输出电压约为：V1＝19V，直接驱动车辆时，车速约为U1＝15km/h。在车辆行驶时，驱动功率约为P1＝1.45kW，驱动转矩为：Mq＝r*Nz＝52N.m，电流为：
Figure BSA00000422220400069
当输出电压约为30V时，则输出功率约为1.75kW，没有超出P1＝2.5kw，满足要求，这样，设计备用能源系统的输出电压的工作范围是15V-30V，额定值约为V1＝19V。

Claims (8)

1.一种电动汽车备用能源系统是由汽油发电机组，转换开关，直流输出器件组成，为电动汽车提供辅助电源，其特征在于：所述的汽油发电机组通过导线连接转换开关，转换开关通过导线连接直流输出器件。
2.根据权利要求1所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的直流输出器件是充电器。
3.根据权利要求1所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的直流输出器件是变压与整流滤波电路。
4.根据权利要求1所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的辅助电源，是变压与整流滤波电路通过控制器为电机直接提供的辅助电源，驱动电机工作，驱动电动汽车行驶。
5.根据权利要求2所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的充电器，直接连接到动力电池上，为动力电池充电。
6.根据权利要求5所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的动力电池充电，在停车状态时充电。
7.根据权利要求5所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的电动力池充电，在行车状态时充电。
8.根据权利要求1所述的电动汽车备用能源系统，其特征在于：所述的辅助电源，输出电压的范围是15V-30V。
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