CN105416069B - 一种用于电动车的电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于电动车的电源，包括高压电池和直流变换器，所述直流变换器包括电源输入正极端、电源输入负极端以及用于启动直流变换器的使能信号端，所述高压电池的正极端电连接所述电源输入正极端，所述高压电池的负极端电连接所述电源输入负极端，所述高压电池的正极端与所述使能信号端之间设有启动控制继电器，其中，所述直流变换器包括直流变换模块、设备供电电源输出端以及常态电源输出端，所述常态电源输出端在所述直流变换模块不工作的情况下依然可以为常电设备提供电力。

Description

一种用于电动车的电源
技术领域
本发明涉及汽车电源控制领域，尤其涉及一种电动车的电源。
背景技术
电动车是多***组成的复杂***，在纯电动车上，由于不需要启动电机，所述理论上不需要12V蓄电池。但是由于在停车状态下，车辆的启动开关、防盗报警器等还是需要有一个常备的12V电源供电，用以启动DC-DC直流变换器和车上的其他低压用电设备。
针对这个需求，在纯电动车上常见的解决方案有两种。其中一种方案如图1所示，DC-DC直流变换器常接主电池，其输出为常电设备供电，如启动开关等，其他低压设备通过启动开关的继电器控制。但是该方案在电动车停放时，DC-DC直流变换器仍然持续工作，存在安全隐患并且持续消耗高压电池的电量。
第二种方案如图2所示，DC-DC直流变换器的高压输入由启动开关控制，其输出端接一个蓄电池作为启动开关的常备电源。由于蓄电池的存在，车辆停放时可以让DC-DC直流变换器停止工作，但是需要对蓄电池的充电过程进行管理，否则有安全隐患，因此实际应用的电路会比图2中的电路示意图复杂，同时由于增加了蓄电池，线束安装等也会相应变复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具备储能功能，具有直流变换同时可以为电动车提供启动所需要的常备电源、又最大程度降低高压电池消耗的电动车启动电源。
为了解决以上技术问题，本发明一种用于电动车的电源，包括高压电池和直流变换器，所述直流变换器包括电源输入正极端、电源输入负极端以及用于启动直流变换器的使能信号端，所述高压电池的正极端电连接所述电源输入正极端，所述高压电池的负极端电连接所述电源输入负极端，所述高压电池的正极端与所述使能信号端之间设有启动控制继电器，其中，所述直流变换器包括直流变换模块、设备供电电源输出端以及常态电源输出端，所述常态电源输出端在所述直流变换模块不工作的情况下依然可以为常电设备提供电力。
优选的，所述直流变换器内置设有储能装置、以及用于控制所述储能装置补充能源的内置继电器，所述储能装置在所述直流变换模块不工作的情况下为常电设备提供电力。
优选的，所述直流变换模块的输入端分别对应所述直流变换器的电源输入正极端、电源输入正极端以及使能信号端，所述直流变换模块的输出端连接所述设备供电电源输出端，所述直流变换模块的输出端经过二极管D1连接所述常态电源输出端，所述二极管D1的阳极连接所述直流变换模块的输出端，所述二极管D1的阴极电连接所述常态电源输出端，所述储能装置跨接于所述常态电源输出端与车身地端之间，所述内置继电器的线圈端跨接于所述常态电源输出端与车身地端之间，所述内置继电器的触点端连接所述电源输入正极端与使能信号端之间。
优选的，所述内置继电器的动触点连接所述电源输入正极端，所述内置继电器的常闭静触点连接所述使能信号端。
优选的，所述二极管D1的阴极与所述常态电源输出端之间设有电阻R1。
优选的，所述内置继电器的线圈端与所述常态电源输出端之间还设有电压检测单元。
优选的，储能装置为电容C1。
优选的，所述电容C1为超级电容。
优选的，所述启动控制继电器的动触点连接高压电池的正极端，所述启动控制继电器的常开静触点连接所述使能信号端。
一种电动车的供电方法，包括供电电源，所述供电电源包括高压电池和直流变换器，所述直流变换器包括直流变换模块、设备供电电源输出端以及常态电源输出端，其中，所述直流变换器内置设有储能装置、以及用于控制所述储能装置补充能源的内置继电器，所述储能装置在所述直流变换模块不工作的情况下为常电设备提供电力。
优选的，所述电动车的供电包括以下步骤：
a.供电电源装配到电动车上后，随着直流变换模块的工作，储能装置开始充电直至充满状态；
b.当电动车行驶过程中，点火装置闭合，直流变换模块工作，并为电动车的常电设备提供电力；同时，如果储能装置电力不满自然为储能装置充电至满电状态；
c.当电动车停止运行时，点火装置开路，直流变换模块停止工作，由储能装置为车辆必要的常电设备提供电力，直至储能装置亏电；储能装置亏电时，内置继电器闭合，启动直流变换模块工作，为储能装置充电并为常电设备提供电力，直至储能装置充满，内置继电器断开，继续由储能装置为常电设备供电；
d.电动车停止运行后再启动，直接由直流变换模块为常电设备提供电力。
通过在DC-DC直流变换器内置电容做为储能装置，解决了电动车常态设备的电源问题，使得DC-DC直流变换器不用在车辆停放时不用一直工作。通过设置内置继电器进行控制补充能源，避免了DC-DC长期工作，从而避免了高压电池的损耗。超级电容的充放电循环次数比铅酸或锂电池有极大的提高，同时不存在充电管理的问题，有效地提高了可靠性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：
图1是现有技术中用于电动车启动的一种电源方案的电路原理示意图；
图2是现有技术中用于电动车启动的另一种电源方案的电路原理示意图；
图3是本发明用于电动车的电源的实施例1的电路原理示意图；
图4是本发明用于电动车的电源的实施例2的电路原理示意图。
具体实施方式
实施例1：
如图3所示，本发明一种用于电动车的电源，包括高压电池V和直流变换器DC-DCassembly，所述直流变换器包括电源输入正极端1、电源输入负极端3以及用于启动直流变换器的使能信号端2，所述高压电池v的正极端电连接所述电源输入正极端1，所述高压电池的负极端电连接所述电源输入负极端3，所述高压电池的正极端与所述使能信号端2之间设有启动控制继电器K1，其中，所述直流变换器DC-DC assembly包括直流变换模块DC-DCconvertor、设备供电电源输出端4以及常态电源输出端5，所述常态电源输出端5在所述直流变换模块DC-DC convertor不工作的情况下依然可以为常电设备提供电力。
所述直流变换器DC-DC assembly内置设有储能装置、以及用于控制所述储能装置补充能源的内置继电器K2，所述储能装置在所述直流变换模块不工作的情况下为常电设备提供电力，在本实施例中，所述储能装置为电容C1。所述电容C1为超级电容，使用寿命提高到与车辆使用寿命相同或更高并且没有电池容量衰减的问题。
所述直流变换模块DC-DC convertor的输入端分别对应所述直流变换器DC-DCassembly的电源输入正极端、电源输入正极端以及使能信号端，所述直流变换模块DC-DCconvertor的输出端连接所述设备供电电源输出端4，所述直流变换模块DC-DC convertor的输出端经过二极管D1连接所述常态电源输出端5，所述二极管D1的阳极连接所述直流变换模块DC-DC convertor的输出端，所述二极管D1的阴极电连接所述常态电源输出端5，所述电容C1跨接于所述常态电源输出端5与车身地端6之间，所述内置继电器K2的线圈端跨接于所述常态电源输出端5与车身地端6之间，所述内置继电器K2的触点端连接所述电源输入正极端1与使能信号端之间2。所述内置继电器K2的动触点连接所述电源输入正极端1，所述内置继电器K2的常闭静触点端连接所述使能信号端。
在本实施例中，所述二极管D1的阴极与所述常态电源输出端5之间设有电阻R1。
其工作原理：如图5所示，1.新机装配到车上后，随着DC-DC Convertor的工作，储能装置开始充电直至充满状态；2.当车辆行驶过程中，点火装置闭合，DC-DC Convertor工作，并为车辆的12V设备提供电力。同时，如果储能装置电力不满自然为储能装置充电至满电状态；3.当车辆停止运行时，点火装置开路，DC-DC Convertor停止工作，由储能装置为车辆必要的12V设备提供电力，直至储能装置亏电；储能装置亏电时，内置继电器闭合，启动DC-DC Convertor工作，为储能装置充电并为12V设备提供电力，直至储能装置充满，内置继电器断开，继续由储能装置为12V设备供电；4.车辆停止运行后再启动，直接由DC-DCConvertor为12V设备提供电力。
在本实施例里中，即直流变换器DC-DC assembly的常态电源输出端5为车辆的启动开关、报警器等提供常态电源。
电动车启动状态：此时直流变换器DC-DC assembly的使能信号端2受高电压的控制，直流变换模块DC-DC Convertor处于工作状态，直流变换器DC-DC assembly的设备供电电源输出端4为12V设备提供电力，电压为Vout；如果电容C1的电压低于Vout-0.7v，则直流变换模块DC-DC Convertor通过二极管D1和电阻R1对电容C1进行充电至Vc1＝Vout-0.7v。此时，内置继电器K2无论工作与否都不影响整车供电。
电动车停放状态：直流变换器DC-DC assembly的常态电源输出端5的工作状态取决于内置继电器K2的吸合电压Vc和释放电压Vo。
当电容C1充满电时，电容C1两端电压Vc1≥Vo，内置继电器K2吸合，直流变换模块DC-DC convertor处于不工作状态，而电容C1通过常态电源输出端5向常电设备提供电力；
当电容C1电量消耗到Vc1<Vo时，内置继电器K2释放，直流变换模块DC-DCConvertor的使能信号端通过内置继电器K2连接到高压电池，从而开始工作。直流变换模块DC-DC Convertor通过二极管D1和电阻R1对电容C1进行充电至Vc1＝Vc，内置继电器K2吸合，直流变换模块DC-DC Convertor失去使能信号，停止工作直至下一循环或电动车启动。
电动车停放时，设备供电电源输出端4的12v负载则受启动开关控制，始终不工作。保障了电动车在停车状态始终有合适的启动电源，又无需让直流变换模块处于工作状态。
实施例2：
本实施例与上述实施例1的区别在于，所述内置继电器K2的线圈端与所述常态电源输出端5之间还设有电压检测单元U1。
本实施例的工作原理：
直流变换器DC-DC assembly的常态电源输出端5为车辆的启动开关、报警器等提供常态电源。
电动车启动状态：此时直流变换器DC-DC assembly的使能信号端2受高电压的控制，直流变换模块DC-DC Convertor处于工作状态，直流变换器DC-DC assembly的设备供电电源输出端4为12V设备提供电力，电压为Vout；如果电容C1的电压低于设定的最低工作电压Vout-0.7v，则直流变换模块DC-DC Convertor通过二极管D1和电阻R1对电容C1进行充电至Vc1＝Vout-0.7v。此时，内置继电器K2无论工作与否都不影响整车供电。
电动车停放状态：直流变换器DC-DC assembly的常态电源输出端5的工作状态取决于内置继电器K2的吸合与否。
假设电压检测单元U1的电压检测端Vd电压为Vdmin时电容C1能量不足，Vdmax时电容C1可以保持工作。Vout-0.7v>Vdmax>Vdmin>电压检测单元的最低工作电压。
当电容C1充满电时，电容C1两端电压Vc1≥Vdmin，电压检测单元输出低电平，内置继电器K2断开，直流变换模块DC-DC convertor处于不工作状态，而电容C1通过常态电源输出端5向常电设备提供电力；
当电容C1电量消耗到Vc1<Vdmin时，电压检测单元输出高电平，内置继电器K2闭合，直流变换模块DC-DC Convertor的使能信号端通过内置继电器K2连接到高压电池，从而开始工作。直流变换模块DC-DC Convertor通过二极管D1和电阻R1对电容C1进行充电至Vc1＝Vdmax，电压检测单元输出低电平，内置继电器K2断开，DC-DC Convertor失去使能信号，停止工作直至下一循环或车辆启动。
电动车停放时，设备供电电源输出端4的12v负载则受启动开关控制，始终不工作。保障了电动车在停车状态始终有合适的启动电源，又无需让直流变换模块处于工作状态。
通过在DC-DC直流变换器内置电容做为储能装置，解决了电动车常态设备的电源问题，使得DC-DC直流变换器不用在车辆停放时不用一直工作。通过设置内置继电器进行控制补充能源，避免了DC-DC长期工作，从而避免了高压电池的损耗。超级电容的充放电循环次数比铅酸或锂电池有极大的提高，同时不存在充电管理的问题，有效地提高了可靠性。
需要强调的是，本发明的保护范围包含但不限于上述具体实施方式。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该被视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于电动车的电源，包括高压电池和直流变换器，所述直流变换器包括电源输入正极端、电源输入负极端以及用于启动直流变换器的使能信号端，所述高压电池的正极端电连接所述电源输入正极端，所述高压电池的负极端电连接所述电源输入负极端，所述高压电池的正极端与所述使能信号端之间设有启动控制继电器，其特征在于，所述直流变换器包括直流变换模块、设备供电电源输出端以及常态电源输出端，所述常态电源输出端在所述直流变换模块不工作的情况下依然可以为常电设备提供电力；所述直流变换器内置设有储能装置、以及用于控制所述储能装置补充能源的内置继电器，所述储能装置在所述直流变换模块不工作的情况下为常电设备提供电力；所述直流变换模块的输入端分别对应所述直流变换器的电源输入正极端、电源输入正极端以及使能信号端，所述直流变换模块的输出端连接所述设备供电电源输出端，所述直流变换模块的输出端经过二极管D1连接所述常态电源输出端，所述二极管D1的阳极连接所述直流变换模块的输出端，所述二极管D1的阴极电连接所述常态电源输出端，所述储能装置跨接于所述常态电源输出端与车身地端之间，所述内置继电器的线圈端跨接于所述常态电源输出端与车身地端之间，所述内置继电器的触点端连接所述电源输入正极端与使能信号端之间。
2.根据权利要求1所述的用于电动车的电源，其特征在于，所述内置继电器的动触点连接所述电源输入正极端，所述内置继电器的常闭静触点连接所述使能信号端。
3.根据权利要求1所述的用于电动车的电源，其特征在于，所述二极管D1的阴极与所述常态电源输出端之间设有电阻R1。
4.根据权利要求1所述的用于电动车的电源，其特征在于，所述内置继电器的线圈端与所述常态电源输出端之间还设有电压检测单元。
5.根据权利要求1所述的用于电动车的电源，其特征在于，储能装置为电容C1，所述电容C1为超级电容。
6.根据权利要求1所述的用于电动车的电源，其特征在于，所述启动控制继电器的动触点连接高压电池的正极端，所述启动控制继电器的常开静触点连接所述使能信号端。
7.一种电动车的供电方法，包括供电电源，所述供电电源包括高压电池和直流变换器，所述直流变换器包括直流变换模块、设备供电电源输出端以及常态电源输出端，其特征在于，所述直流变换器内置设有储能装置、以及用于控制所述储能装置补充能源的内置继电器，所述储能装置在所述直流变换模块不工作的情况下为常电设备提供电力；所述电动车的供电包括以下步骤：
a.供电电源装配到电动车上后，随着直流变换模块的工作，储能装置开始充电直至充满状态；
b.当电动车行驶过程中，点火装置闭合，直流变换模块工作，并为电动车的常电设备提供电力；同时，如果储能装置电力不满自然为储能装置充电至满电状态；
c.当电动车停止运行时，点火装置开路，直流变换模块停止工作，由储能装置为车辆必要的常电设备提供电力，直至储能装置亏电；储能装置亏电时，内置继电器闭合，启动直流变换模块工作，为储能装置充电并为常电设备提供电力，直至储能装置充满，内置继电器断开，继续由储能装置为常电设备供电；
d.电动车停止运行后再启动，直接由直流变换模块为常电设备提供电力。
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