CN210852065U - 一种电动汽车及其车载供电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车及其车载供电装置。该供电装置包括动力电池模块和储能模块，动力电池模块与储能模块并接，其并接点通过第一供电支路用于供电连接电机控制器；还包括第二供电支路和第三供电支路，动力电池模块还通过第二供电支路用于供电连接常规负载，储能模块还通过第三供电支路用于供电连接大功率负载。本实用新型的电动汽车中所使用的车载供电装置，包括动力电池和其他类型的储能模块，这两个能量贮存模块根据其性能分工合作，由动力电池给常规负载供电，由储能模块给大功率负载供电，满足不同负载的不同功率需求，在保证满足功率需求的同时又不浪费能量。

Description

一种电动汽车及其车载供电装置

技术领域

本实用新型属于新能源汽车技术领域，具体涉及一种电动汽车及其车载供电装置。

背景技术

随着能源危机和环境污染的日益严重，为了应对全球能源短缺和环境污染等问题，开始提倡大力发展新能源汽车。其中，电动汽车由于其节能、环保、能量转换效率高等优点，越来越多的人将目光投放到了电动汽车上来。

目前，锂电池作为主流的电能存储装置。其存在以下三种劣势：1、锂电池无法兼具能量与功率并行发展：具备高能量密度的锂电池，其功率密度则极低；具备高功率密度的锂电池，其能量密度也极低。2、锂电池的环境适应性较差：温度较高时，锂电池的循环寿命则受到一定影响；温度较低时，锂电池的电性能则受到一定影响。3、针对瞬时大功率的电能，锂电池作为一种化学能源，具有一定的极化内阻，无法吸收或吸收效率极低。针对上述问题，超级电容作为一种物理存储的电磁能源，可以高效地吸收瞬时大功率的电能，具备较高的功率密度和较强的环境适应性。故现有技术中常常将两者结合起来使用，以弥补各自的劣势。

例如，授权公告号为CN206202005U的中国实用新型专利公开了一种用于纯电动车的动力系统，该动力系统包括超级电容和动力电池，超级电容和动力电池并联在同步电机上，以满足纯电动汽车对功率密度和能量密度的双重要求，提高整车动力性能。但是，无论针对何种功率大小的负载，均通过超级电容和动力电池并联后的支路进行功率输出。但是，针对一些小功率负载，例如车上照明、灯光仪表盘等，若使用超级电容进行功率输出供应，易造成能量的浪费；针对一些大功率负载，若使用锂电池进行功率输出供应，则易造成功率供应不足。

实用新型内容

本实用新型提供了一种电动汽车及其车载供电装置，用以解决所有负载均通过超级电容和动力电池并联后的支路进行功率输出造成的能量浪费或者功率供应不足的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案和有益效果为：

本实用新型的一种电动汽车车载供电装置，包括动力电池模块和储能模块，动力电池模块与储能模块并接，其并接点通过第一供电支路用于供电连接电机控制器；还包括第二供电支路和第三供电支路，所述动力电池模块还通过第二供电支路用于供电连接常规负载，所述储能模块还通过第三供电支路用于供电连接大功率负载；所述储能模块为超级电容、钛酸锂电池、或启动电池；其中，所述常规负载为不超过动力电池1C放电能力的负载，所述大功率负载为超过动力电池2C放电能力的负载，C为动力电池充放电倍率。

本实用新型的一种电动汽车，包括车载供电装置、常规负载、大功率负载、电机控制器和电机，所述车载供电装置包括动力电池模块和储能模块，动力电池模块与储能模块并接，其并接点通过第一供电支路供电连接电机控制器，电机控制器与电机相连；还包括第二供电支路和第三供电支路，所述动力电池模块还通过第二供电支路供电连接常规负载，所述储能模块还通过第三供电支路供电连接大功率负载；所述储能模块为超级电容、钛酸锂电池、或启动电池；其中，所述常规负载为不超过动力电池1C放电能力的负载，所述大功率负载为超过动力电池2C放电能力的负载，C为动力电池充放电倍率。

其有益效果：本实用新型的电动汽车中所使用的车载供电装置，其能量贮存模块包括两个，分别为动力电池和其他类型的储能模块(例如超级电容)，这两个能量贮存模块根据其性能分工合作，由动力电池给常规负载供电，由储能模块给大功率负载供电，满足不同负载的不同功率需求，在保证满足功率需求的同时又不浪费能量。

作为供电装置及电动汽车的进一步改进，为了将能量整车制动能量或负载释放的再生能量和反向势能进行回收，以提高整车能量回收效率，还包括回馈支路，所述回馈支路的一端连接储能模块，另一端用于连接电机控制器，所述回馈支路上设置有第一DC/DC变换模块。

作为供电装置及电动汽车的进一步改进，所述第一DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块。

作为供电装置及电动汽车的进一步改进，所述储能模块通过第二DC/DC变换模块与动力电池模块并接，且第一供电支路上串设有第三DC/DC变换模块。

作为供电装置及电动汽车的进一步改进，所述动力电池模块通过第四DC/DC变换模块与储能模块并接，且第一供电支路上串设有第五DC/DC变换模块。

附图说明

图1是本实用新型的车载供电装置的原理框图；

图2-1是本实用新型的车载供电装置的第一种实施方式的电路图；

图2-2是本实用新型的车载供电装置的第二种实施方式的电路图。

具体实施方式

电动汽车实施例：

该实施例提供了一种电动汽车，该电动汽车包括车辆本体，还包括车载供电装置、电机控制器、电机以及各种负载(包括常规负载、大功率负载、可再生负载等)。这里的常规负载为整车仪表盘、灯光照明、稳态工作下的电机等，功率一般不超过所用动力电池组1C的放电能力。车载供电装置供电连接电机控制器、常规负载和大动率负载，电机控制器连接电机以及一些可再生负载。这里的大功率负载为动态工作下的电机、车载机械臂、车载大功率特种电机设备、能量转换设备等，功率一般超过所用动力电池组2C的放电能力。

其中，车载供电装置的能量贮存模块包括两个，分别为动力电池模块和超级电容(除了超级电容外，还可以是钛酸锂电池、启动电池等具备大功率输出的电池或电源装置)。动力电池模块使用锂电池模块，为车辆行驶提供永久电能。锂电池模块是以锂电池单体通过集成、焊接等特殊的工序整合为能量存储模块，锂电池模块的电压范围通常在DC 100V～1000V之间。其中，锂电池单体包括但不限于钴酸锂锂电池、锰酸锂锂电池、磷酸铁锂锂电池、镍钴锰酸锂锂电池、锂硫电池和固态锂电池。储能模块使用超级电容，为次要的能量贮存模块。超级电容是以超级电容器单体通过集成、焊接等特殊的工序整合为能量存储模块，超级电容的电压范围在DC 10V～1200V之间，在启动领域通常为DC 12V、DC 24V或DC48V。其中，超级电容单体包含但不限于双电层超级电容器、锂离子超级电容器和电池电容。超级电容的瞬时大功率输出的特性来弥补锂电池模块功率输出的短板，特别是在车辆加速、爬坡、启动等方面，可以辅助锂电池模块进行功率输出，达到功率层面上的削峰填谷、平滑功率输出等。

如图1所示，该车载供电装置还包括能量传输装置、第一供电支路、第二供电支路、第三供电支路和回馈支路，以实现对不同负载的能量供应，下面具体介绍。

锂电池模块通过第二供电支路连接常规负载，以为输出功率要求较低的常规负载进行能量供应，例如，车上照明装置。超级电容通过第三供电支路连接大功率负载，以为输出功率要求较高的大功率负载进行能量供应。

回馈支路的一端连接超级电容，另一端连接电机控制器，且在该回馈支路上串设有第一DC/DC变换模块，该第一DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块，以将整车制动能量或负载释放的再生能量和反向势能，通过第一DC/DC变换模块回收至超级电容，以达到节省整车的锂电池配置、提高整车能量回收效率、增加整车的行驶里程的目的。

能量传输模块为具备多向电能量传输的装置，可以实现能量贮存模块之间、能量贮存模块与负载之间进行电能量传输的一种装置，以适配任何电压、功率、能量等级的能量贮存模块的锂电池模块和超级电容，也可以直接适用于广大的永磁电机等负载。可实现的功能包括：锂电池模块和超级电容，通过能量传输模块为整车或其他可再生负载提供行驶或传动的必须的动力；锂电池模块可以通过能量传输模块为超级电池补充能量。

该装置的其中一种具体电路可如图2-1所示。能量传输模块包括第二DC/DC变换模块和第三DC/DC变换模块。超级电容通过第二DC/DC变换模块与锂电池并接，并接之后通过第三DC/DC变换模块连接电机控制器。其中，第二DC/DC变换模块为双向DC/DC变换模块，第三DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块。从而可实现：锂电池模块通过第二放电支路为常规负载供电；超级电容通过第三放电支路为大功率负载供电；锂电池模块通过第三DC/DC变换模块为整车提供动力；超级电容依次通过第二DC/DC变换模块、第三DC/DC变换模块为整车提供动力；锂电池模块通过第二DC/DC变换模块给超级电容充电；整车制动能量或负载释放的再生能量和反向势能，通过第一DC/DC变换模块回收至超级电容。

具体的另一种具体电路可如图2-2所示。能量传输模块包括第四DC/DC变换模块和第五DC/DC变换模块。锂电池模块通过第四DC/DC变换模块与超级电容并接，并接之后通过第五DC/DC变换模块连接电机控制器。其中，第四DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块，第五DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块。从而可实现：锂电池模块通过第二放电支路为常规负载供电；超级电容通过第三放电支路为大功率负载供电；锂电池模块依次通过第四DC/DC变换模块、第五DC/DC变换模块为整车提供动力；超级电容通过第五DC/DC变换模块为整车提供动力；锂电池模块通过第四DC/DC变换模块给超级电容充电；整车制动能量或负载释放的再生能量和反向势能，通过第一DC/DC变换模块回收至超级电容。与图2-1相比，该图中第四DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块，从而使得只能锂电池模块为超级电容充电，而超级电容无法反向为锂电池模块充电，以防止对锂电池进行过多的充放电，保证锂电池的使用寿命。

车载供电装置实施例：

该实施例提供了一种电动汽车车载供电装置，该装置为电动汽车实施例中的车载供电装置，为电动汽车提供动力。在电动汽车实施例中对该装置的介绍已足够清楚，这里不再赘述。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种电动汽车车载供电装置，其特征在于，包括动力电池模块和储能模块，动力电池模块与储能模块并接，其并接点通过第一供电支路用于供电连接电机控制器；还包括第二供电支路和第三供电支路，所述动力电池模块还通过第二供电支路用于供电连接常规负载，所述储能模块还通过第三供电支路用于供电连接大功率负载；所述储能模块为超级电容、钛酸锂电池或启动电池；其中，所述常规负载为不超过动力电池1C放电能力的负载，所述大功率负载为超过动力电池2C放电能力的负载，C为动力电池充放电倍率。

2.根据权利要求1所述的电动汽车车载供电装置，其特征在于，还包括回馈支路，所述回馈支路的一端连接储能模块，另一端用于连接电机控制器，所述回馈支路上设置有第一DC/DC变换模块。

3.根据权利要求2所述的电动汽车车载供电装置，其特征在于，所述第一DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块。

4.根据权利要求1所述的电动汽车车载供电装置，其特征在于，所述储能模块通过第二DC/DC变换模块与动力电池模块并接，且第一供电支路上串设有第三DC/DC变换模块。

5.根据权利要求1所述的电动汽车车载供电装置，其特征在于，所述动力电池模块通过第四DC/DC变换模块与储能模块并接，且第一供电支路上串设有第五DC/DC变换模块。

6.一种电动汽车，包括车载供电装置、常规负载、大功率负载、电机控制器和电机，其特征在于，所述车载供电装置包括动力电池模块和储能模块，动力电池模块与储能模块并接，其并接点通过第一供电支路供电连接电机控制器，电机控制器与电机相连；还包括第二供电支路和第三供电支路，所述动力电池模块还通过第二供电支路供电连接常规负载，所述储能模块还通过第三供电支路供电连接大功率负载；所述储能模块为超级电容。

7.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，还包括回馈支路，所述回馈支路的一端连接储能模块，另一端用于连接电机控制器，所述回馈支路上设置有第一DC/DC变换模块。

8.根据权利要求7所述的电动汽车，其特征在于，所述第一DC/DC变换模块为单向DC/DC变换模块。

9.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述储能模块通过第二DC/DC变换模块与动力电池模块并接，且第一供电支路上串设有第三DC/DC变换模块。

10.根据权利要求6所述的电动汽车，其特征在于，所述动力电池模块通过第四DC/DC变换模块与储能模块并接，且第一供电支路上串设有第五DC/DC变换模块。

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