CN104309483A - 电动车用电源*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电动车用电源***，其包括用于向电动车提供动力源的主电源和以及辅助主电源向电动车提供动力源的辅助电源，所述电动车用电源***还包括DC/DC转换器，所述辅助电源通过该DC/DC转换器与该主电源相连。该电动车用电源***具有功率密度大、使用寿命长、成本低廉等优点。

Description

电动车用电源***
技术领域
本发明涉及一种用以向电动车提供动力源的电源，尤其是一种用于向电动自行车、电动叉车以及电动大巴等电动车辆提供动力源的电源***。
背景技术
近年来，随着石油资源的日益枯竭，大气污染越来越严重，电动车以其价廉、便捷、环保的功能优势，在中国市场上越来越受到消费者的青睐；较为常见的电动车通常是以可充电电池作为能量来源，通过控制器、电机等部件，将电能转化为机械能运动而使车辆运动。
由于可充电电池自身特性，其功率密度比较低，决定了可充电电池作为动力源大倍率充放电性能比较差；电动车在使用过程中，比如在启动、加速或爬坡时，为了向电动车辆提供较大的瞬时功率，可充电电池势必将进行大倍率放电，但频繁的大倍率放电致使可充电电池寿命衰减较快，从而严重影响了电动车的使用寿命。
为了克服上述可充电电池上述技术缺陷，研究人员曾多次尝试以超级电容器作为应急电源，虽然超级电容器作为一种近年来兴起的绿色环保能源，其具有大倍率充放电性能较好，非常适合使用在瞬时功率大、充方电频繁的场合，但如何使可充电电池与超级电容器之间进行合理的组合，才能使超级电容器和可充电电池在性能上发挥到最佳，且成本最为低廉，一直是研发人员而关注的一个重要问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电动车用电源***，该电动车用电源***不但解决了传统电动车动力源因大功率放电而致使寿命严重缩短的技术问题，且结构简单，成本低廉。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种电动车用电源***，其包括用于向电动车提供动力源的主电源和以及辅助主电源向电动车提供动力源的辅助电源，所述电动车用电源***还包括DC/DC转换器，所述辅助电源通过该DC/DC转换器与该主电源相连。
与现有技术相比，本发明具有下述有益效果：(1)本发明的电源***包括主电源和辅助电源，在电动车瞬时启动、加速或爬坡时，辅助电源瞬间释放大电流，与主电源一起向电动车提供动力源，进而弥补了传统电动车主电源因频繁的大倍率充放电而致使寿命缩减严重的技术缺陷；(2)由于本发明还设置有DC/DC转换器，在该DC/DC转换器的作用下，辅助电源对外输出恒定能量；(3)由于本发明的DC/DC转换器包括升压单元和降压单元，升压单元和降压单元为同一组件，故该DC/DC转换器结构简单，制造成本低廉；(4)由于本发明的储能模块，重在采用EDLC模组，所以可以实现超低温-40℃使用的环境，克服了电池模组所无法实现的技术难题。
附图说明
图1为本发明的电源***的电路原理结构框图，图中示出了主电源和辅助电源一起向负载供电时的各部件之间的通信关系。
图2为本发明的电路原理框图，图中示出了主电源对外能量输出时的各部件之间的通信关系。
图3为本发明的连接有主电源和辅助电源的DC/DC转换器的电路元器件图，图中示出了主电源向辅助电源充电时，电流在DC/DC转换器各元器件的流向。
图4为本发明的连接有主电源和辅助电源的DC/DC转换器的电路元器件图，图中示出了主电源和辅助电源一起向负载供电时，电流在DC/DC转换器各元器件的流向。
具体实施方式
需要进一步释明的是：本发明的所称的电动车，包括所有依靠电力驱动的有关车辆，包括但不限于电动自动车、电动大巴、电动叉车、混合动力车等有关运输或运载工具。
参见图1，本发明的电动车用电源***包括主电源1和辅助电源2，其中，主电源1用于向电动车提供动力源，辅助电源2用以在电动车瞬时启动、加速或爬坡等需要瞬时大功率的情形下，同主电源1一起向电动车负载提供动力源，进而弥补主电源1大倍率充放电性能的不足。
所述主电源1可以是电池组，该电池组由多个可充电电池串联或/和并联连接而形成，所述辅助电源2可以为超级电容器模组，该超级电容器摸组由多个超级电容器单体串联或/和并联连接而形成。当然，该主电源1也可以是其它直流电源。
本发明的电动车用电源***还包括DC/DC转换器3，所述主电源1与辅助电源2通过该DC/DC转换器3相连；DC/DC转换器3还连接有主控模块4，并受该主控模块4的控制。
参见图2，本发明的主控模块4包括电量检测器41、微处理器42以及功率器件驱动电路43；其中，电量检测器41包括电压检测单元和负载电流检测单元，用以实时检测主电源和辅助电源的电量，并根据检测的主电源和辅助电源的电量以及负载所需电流的状况，向微处理器发出信号，由微处理器对相关信号做出比较或判断后，输出信号，而控制功率器件驱动电路43，使DC/DC转换器开始工作，而实现能量的对外输出。
作为本发明的一个优选方案，本发明的微处理器采用MCU/DSP处理器，运用PWM、PFM、ZVS与移相控制，实现转换效率最大化，且绿色环保。
图2作为一个参考例，示出了主电源对外能量输出时的各部件之间的通信关系；即电量检测器41首先检测辅助电源2的电量，当辅助电源2的电量小于主电源的电量、或负载需要辅助电源2提供能量信号时，把相关信号传送至微处理器42，经过微处理器42对相关信号处理后，而发送信号至功率器件驱动电路43，由功率器件驱动电路43驱动DC/DC转换器工作，对主电源1输出的电压或电流信号进行转换，经过滤波后对外输出。
参见图3和图4，本发明的DC/DC转换器3包括升压单元和降压单元，所述升压单元和降压单元为同一组件，所述升压单元的输入端311为所述降压单元的输出端321，且所述升压单元的输出端312为所述降压单元32的输入端322。所述升压单元的输入端311与所述降压单元的输出端321连接位于辅助电源2的端口处，所述升压单元31的输出端312与所述降压单元的输入端322连接位于所述主电源1的输出端口处。
作为一个优选例，本发明的升压单元优选BOOST拓扑结构，降压单元优选BUCK拓扑结构，该BOOST拓扑结构和BUCK拓扑结构共用同一组件；更具体的，本发明中的DC/DC转换器3包括第一功率管Q1、第二功率管Q2以及储能电感L；该第一功率管Q1、第二功率管Q2以及储能电感L的连接关系介绍如下：第一功率管Q1一端与所述主电源1输出端相连接，而另一端与第二功率管Q2的一端相串联；所述第二功率管Q2的另一端连接位于主电源1的输入端；而所述储能电感L的一端连接位于第一功率管Q1和第二功率管Q2之间的电路上，另一端与辅助电源2的端口相连接，所述辅助电源2的另一端口与第二功率管Q2相连。所述升压单元的输出端312和所述降压单元322的输入端位于第一功率管Q1与主电源1相连的电路上，所述升压单元的输入端311与所述降压单元的输出端321位于所述储能电感L与辅助电源2相连接的电路上。
所述电动车用电源***还包括负载5，该负载5为发动机，用于把电源***的电能转化为电动车动能；其位于主电源1输出端与DC/DC转换器1相连的电路上，即位于主电源1与升压单元的输出端312或所述降压单元的输入端322之间的电路上。
图3作为一个参考例，示出了主电源1向辅助电源2充电时，电流在DC/DC转换器3各元器件的流向。即当电量检测器41检测得到辅助电源的电量小于主电源的电量，把相关信号传送至微处理器42，经过微处理器42对该信号分析比较后，发送信号至功率器件驱动电路43，由功率器件驱动电路43驱动DC/DC转换器的第一功率管Q1和第二功率管Q2，降压电路工作，此时，第一功率管Q1闭合而作为主开关管开始工作，第二功率管Q2续流，储能电感进行储能，对外输出一个恒压或恒流的电信号，对辅助电源2进行充电。由于主电源1在对辅助电源2进行充电过程中，在降压电路作用下，电信号转化为恒压或恒流信号，因此，在对辅助电源2充电时，可很好的辅助电源2进行保护。
图4作为一个参考例，示出了主电源1和辅助电源2一起向负载供电时，电流在DC/DC转换器3各元器件的流向。即当电量检测器41检测得到负载需要较大电流或电压信号，把相关信号传送至微处理器42，经过微处理器42对该信号分析比较后，发送信号至功率器件驱动电路43，由功率器件驱动电路43驱动DC/DC转换器的第二功率管Q2和第一功率管Q1，升压电路开始工作，此时，第二功率管Q2闭合而作为主开关管开始工作，第一功率管Q1断开，储能电感L对外释放电能；辅助电源2在该储能电感L的作用下，对负载输出大电流或高电压，进而弥补了主电源1大功率放电性能的不足，克服了主电源1因大倍率充放电而致使寿命缩减严重的技术缺陷。

Claims (8)

1.一种电动车用电源***，包括用于向电动车提供动力源的主电源和以及辅助主电源向电动车提供动力源的辅助电源，其特征在于，所述电动车用电源***还包括DC/DC转换器，所述辅助电源通过该DC/DC转换器与该主电源相连。
2.如权利要求1所述的电动车用电源***，其特征在于，所述DC/DC转换器包括升压单元和降压单元，所述升压单元和降压单元为同一组件，所述升压单元的输入端为所述降压单元的输出端，且所述升压单元的输出端为所述降压单元的输入端。
3.如权利要求2所述的电动车用电源***，其特征在于，所述升压单元的输入端与所述降压单元的输出端连接位于辅助电源的端口处，且所述升压单元的输出端与所述降压单元的输入端连接位于所述主电源的端口处。
4.如权利要求3所述的电动车用电源***，其特征在于，所述DC/DC转换器包括第一功率管、第二功率管以及储能电感，所述第一功率管一端与所述主电源的输出端相连接，而另一端与第二功率管的一端相串联，所述第二功率管的另一端连接位于主电源的输入端；而所述储能电感的一端连接位于第一功率管和第二功率管之间的电路上，另一端与辅助电源的端口相连接；所述辅助电源的另一端口与第二功率管相连。
5.如权利要求4所述的电动车用电源***，其特征在于，所述升压单元的输出端与所述降压单元的输入端位于第一功率管与主电源相连的电路上，所述升压单元的输入端与所述降压单元的输出端位于所述储能电感与辅助电源相连接的电路上。
6.如权利要求1至5任一项所述的电动车用电源***，其特征在于，所述DC/DC转换器还连接有主控模块并受该主控模块的控制。
7.如权利要求5所述的电动车用电源***，其特征在于，在所述主电源输出端与升压单元的输出端或降压单元的输入端之间的电路上设置有用于把电源***的电能转化为电动车动能的负载。
8.如权利要求6所述的电动车用电源***，其特征在于，所述主电源包括由多个可充电电池串联或/和并联连接而形成的电池组，所述辅助电源包括由多个超级电容器单体串联或/和并联连接而形成的超级电容器模组。
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