CN112193084A - 一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法 - Google Patents

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Abstract

一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法:属于机械电子技术。所涉及的车型包括:纯电动汽车、混合动力汽车及纯电动2、3轮摩托车;在电动车内安装了用于提升瞬间动力的缓存电池,在操控上采用了电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法包括:限下缓存工作模式及超限补偿工作模式;本发明的技术关键在于:在电池***中包括主电池及缓存电池,主电池在电子及操控***的控制下不仅能向电动机输出电流,也能向缓存电池充电;而缓存电池的电流也在电子及操控***的控制下与主电池的电流叠加在一起来驱动电动机。

Description

一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法
[技术领域]
本发明属于机械电子设计领域;确切的讲是利用缓存电能的大电流、相对短的持续时间的特点,来获得叠加瞬间大电流、大功率动力输出的一种方法。
[背景技术]
电动车的种类包括:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)、燃料电池汽车(FCEV)、纯电动2、3轮摩托车。
纯电动汽车以电动机代替燃油机,由电机驱动而无需自动变速箱。相对于自动变速箱,电机结构简单、技术成熟、运行可靠。传统的内燃机能把高效产生转矩时的转速限制在一个窄的范围内,这是为何传统内燃机汽车需要庞大而复杂的变速机构的原因;而电动机可以在相当宽广的速度范围内高效产生转矩,在纯电动车行驶过程中不需要换挡变速装置,操纵方便容易,噪音低。与混合动力汽车相比,纯电动车使用单一电能源,电控***大大减少了汽车内部机械传动***,结构更简化,也降低了机械部件摩擦导致的能量损耗及噪音,节省了汽车内部空间、重量。电机驱动控制***是新能源汽车车辆行驶中的主要执行结构,驱动电机及其控制***是新能源汽车的核心部件(电池、电机、电控)之一,其驱动特性决定了汽车行驶的主要性能指标,它是电动汽车的重要部件。电动汽车中的燃料电池汽车FCV、混合动力汽车HEV和纯电动汽车EV三大类都要用电动机来驱动车轮行驶,选择合适的电动机是提高各类电动汽车性价比的重要因素,因此研发或完善能同时满足车辆行驶过程中的各项性能要求,并具有坚固耐用、造价低、效能高等特点的电动机驱动方式显得极其重要。电动汽车和燃油式的汽车的主要区别就在于有动电机,调速控制器、动力电池、车载充电器这四个零件,而且电动汽车的启动速度取决于驱动电机的功率和性能。
与国际电动车技术的进展同步,我国电动汽车的研发取得明显进展,其中,比亚迪、奇瑞、长安等企业的插电式和油电混合动力汽车已具备上市销售的条件。三大关键技术初步具备支撑发展电动汽车的能力,发展电动汽车的关键在于我国企业能否掌握核心技术。电动汽车的关键核心技术有三个:一是动力电池,二是电机,三是控制***。其中,动力电池最为关键,其性能指标和经济成本决定了电动汽车的商业化进程。动力电池研发产品的主要性能居国际先进水平,电池产业基础雄厚,但需要解决一些薄弱环节。我国动力电池关键技术、关键材料和产品研发取得重大进展,与日本、美国、德国等国际先进水平比较,总体水平相当,比亚迪、力神、雷天等企业开发出的镍氢和锂离子两种类型、多个系列的车用动力电池,能量密度、功率密度(能量密度、功率密度是指单位重量的能量和功率,前者决定了电动汽车的续航里程和重量,后者决定了汽车的动力性)等主要性能指标居国际先进水平。电催化剂、复合膜、双极板等关键材料也取得重要进展,与国际先进水平差距不大。我国电机产业规模居全球首位,中小型电机约有300个系列,1500个品种,产品量大面广。汽车用电机驱动***在性能、体积重量、环境温度适用性、成本等方面有更高的要求,呈现出永磁化、数字化和集成化的发展趋势。上世纪90年代末,中科院电工所、华中科技大学、哈尔滨工业大学等单位分别研发出车用电机驱动***。进入“十五”以后,车用电机的发展加速由技术研发转向产品开发,涌现出上海电驱动有限公司,株洲南车时代电动汽车股份有限公司等专业化公司。近年来,随着电动汽车的发展,国产电动汽车电机性能有了很大提高,科学院电工所、华中科技大学、中船712所等单位开发的车用电机取得重要进展。自主开发的车用电机,重量比功率超过1300瓦/千克,最高效率达到93%,居国际水平。部分产品已应用到我国主要汽车生产企业的电动汽车中。总体来看,车用电机的产业化起步早于动力电池,与水平最高的日本相比虽有差距,但随着电动汽车的发展,车用电机产业有能力进一步提高性能,加速推进产业化。
动力电池的放电过程,由于输出电压(空载电压)随着容量的泄放将大幅度下降,导致输出功率的大幅下降。其输出功率的下降幅度达到30%以上。因而电动汽车的动力性能随着电池容量的不断下降而下降;表现为在电池容量充足时,汽车的动力充沛,而随着容量的不断下降,动力性也下降较大;司机的体验感也随之变差。
[发明内容]
现有产品缺陷:
无论是2轮、3轮电动摩托车,还是电动汽车;其动力性能都取决于动力电池。由于动力电池的输出功率随着电池的放电进行而逐渐下降,必然导致司机的体验感也随之变差。尤其是瞬间的动力特性的变差会导致车辆无法对紧急情况做出及时反应。
本发明的目的:
就是解决已有技术的不足之处,利用额外一块具有容量小(主电池的5%--10%)、比功率大的电池(比如:超级电容)的预存电量的短期释放,来并行瞬间提升整车的功率来满足动力特性,尤其是在电池容量减少的情况下维持强劲的加速性能。
本发明特点:构思简单、合理、可靠。
本发明的具体实施方式:
本发明涉及的电动车类型限于:纯电动汽车(BEV)、混合动力汽车(HEV)及纯电动2、3轮摩托车(该类车型是无法使用超级电容作为主电池的车型)。
本发明电动车所涉及的组成包括:车架体、车轮轴、电子***、电池***、电动机、操控***;各个组件的连接关系及功能为:车架体支撑着构成车体的所有部件的安装,车轮轴驳接电动机完成对车轮的驱动,对于轮毂电机的情形就是将电动机直接安装在车轮的轮毂区域与车轮轴之间;电子及操控***协调运行,控制整车的运行;电池***驳接于电子及操控***上,来受控驱动电机的运转。
本发明的技术关键在于:在电池***中包括主电池及缓存电池,主电池在电子及操控***的控制下不仅能向电动机输出电流,也能向缓存电池充电;而缓存电池的电流也在电子及操控***的控制下与主电池的电流叠加在一起来驱动电动机。
一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法包括:限下缓存工作模式及超限补偿工作模式:
限下(功率极限一下)缓存工作模式为:在电动车运行的过程中,大多数情况下,主电池不是始终以最大输出功率(上限)工作的,这样主电池就能将剩余的输出功率用于对缓存电池的充电,使得缓存电池总是保有一定的电量备用;
超限补偿工作模式为:当司机猛踩“油门”,电子及操控***就会检测到主电池的最大输出功率也达不到要求,这时电子及操控***就将主电池的输出功率(电流)与缓存电池的输出功率(电流)叠加在一起输出给电动机来完成对车轮的驱动,直到司机渐收“油门”导致所需要的输出功率(电流)小于主电池的最大输出功率所对应的(电流)时,缓存电池被停止输出功率(电流),此时由于主电池输出的电流就低于其最大输出功率所对应的(电流),就将与自身最大输出功率所对应的(电流)的差额部分的电流用于对缓存电池的充电,以备用下一轮使用。
缓存电池的数量是1块、或是多块。
电动车的缓存动力提升执行流程(详见图2说明):
进一步:所有的用于动力方面的蓄电池都适用于主电池,但缓存电池仅仅适用于相对大电流输出的蓄电池(要求大的比功率),适合本发明要求的缓存电池不多,其中包括:超级电容电池。
本发明的有益效果在于:从根本上解决了纯电动车辆,在电池电量不饱满的情况下的加速性能差的缺点。
[附图说明]
图1缓存提升瞬间动力的电动汽车构造示意图
图2缓存电池缓存充电流程图
标号说明:
1 车架体
2 车轮轴
3 车轮
4 主电池
5 缓存电池(超级电容电池)
6 电动机
7 方向盘
8 电子及操控***
8-1 检测电路
8-2 充电电路
8-3 电流或电压合成及驱动电路
9 后桥
10 转向梁
11 转向摇臂
[实施例证]
以下结合附图就较佳实施例对本发明作进一步说明:
如图1、图2所示:
一台电动车的与本发明相关的构造包括:车架体(1)、车轮轴(2)、车轮(3)、主电池(4)、缓存电池(5)、电动机(6)、方向盘(7)、后桥(9)、转向梁(10)、转向摇臂(11)及电子及操控***(8);而电子及操控***(8)是整个车的中枢,其中包括:检测电路(8-1)、充电电路(8-2)及电流或电压合成及驱动电路(8-3)。
如果没有缓存电池(5)参与流程,就与普通的电动车辆无异。
从图2的流程图可以看出运行细节:在车辆启动,脚踏“油门”踏板后,检测电路(8-1)检测判断“油门”踏板位移是否超出(当前状况)功率的极限?如果没有超出,就直接利用主电池(4)直接驱动车辆行驶,并同时利用主电池(4)的剩余容量的电流,由充电电路(8-2)对缓存电池(5)进行充电;但如果“油门”踏板位移超出(当前状况)主电池(4)功率供给的极限的话,就停止(如过在充电下)对缓存电池充电,由电流或电压合成及驱动电路(8-3)来使用主电池(4)全部电量并叠加缓存电池(5)电流(如果还有容量余额)来弥补差额功率的不足,一驱动电动机(6),保持强劲的动力。
应该注意的是:当前状况指的是:在电池被充足电后,随着使用(放电),电池的电压将不断下降,允许的最大功率输出也就必将下降,而且是单调下降的的规律。

Claims (3)

1.一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法:所涉及的车型包括:纯电动汽车、混合动力汽车及纯电动2、3轮摩托车;所涉电动车的结构包括:车架体、车轮轴、电子***、电池***、电动机、操控***;各个组件的连接关系及功能为:车架体支撑着构成车体的所有部件的安装,车轮轴驳接电动机完成对车轮的驱动,对于轮毂电机的情形就是将电动机直接安装在车轮的轮毂区域与车轮轴之间;电子及操控***协调运行,控制整车的运行;电池***驳接于电子及操控***上,来受控驱动电机的运转;其特征就在于:在电动车内安装了用于提升瞬间动力的缓存电池,在操控上采用了电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法包括:限下缓存工作模式及超限补偿工作模式;限下缓存工作模式为:在电动车运行的过程中,大多数情况下,主电池不是始终以最大输出功率上限工作的,这样主电池就能将剩余的输出功率用于对缓存电池的充电,使得缓存电池总是保有一定的电量备用;超限补偿工作模式为:当司机猛踩“油门”,电子及操控***就会检测到主电池的最大输出功率也达不到要求,这时电子及操控***就将主电池的输出功率与缓存电池的输出功率叠加在一起输出给电动机来完成对车轮的驱动,直到司机渐收“油门”导致所需要的输出功率小于主电池的最大输出功率所对应的时,缓存电池被停止输出功率,此时由于主电池输出的电流就低于其最大输出功率所对应的电流,就将与自身最大输出功率所对应的电流的差额部分的电流用于对缓存电池的充电,以备用下一轮使用;概括的讲:本发明的技术关键在于:在电池***中包括主电池及缓存电池,主电池在电子及操控***的控制下不仅能向电动机输出电流,也能向缓存电池充电;而缓存电池的电流也在电子及操控***的控制下与主电池的电流叠加在一起来驱动电动机。
2.一种瞬间动力缓存提升方法的电动汽车:所涉及的车型包括:纯电动汽车、混合动力汽车及纯电动2、3轮摩托车;所涉电动车的结构包括:车架体、车轮轴、电子***、电池***、电动机、操控***;各个组件的连接关系及功能为:车架体支撑着构成车体的所有部件的安装,车轮轴驳接电动机完成对车轮的驱动,对于轮毂电机的情形就是将电动机直接安装在车轮的轮毂区域与车轮轴之间;电子及操控***协调运行,控制整车的运行;电池***驳接于电子及操控***上,来受控驱动电机的运转;其特征就在于:在电动车内安装了用于提升瞬间动力的缓存电池,在操控上采用了电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法包括:限下缓存工作模式及超限补偿工作模式;限下缓存工作模式为。
3.根据权利要求1一种电动汽车的瞬间动力的缓存提升方法所述的主电池、缓存电池的特征在于:所有的用于动力方面的蓄电池都适用于主电池,但缓存电池仅仅适用于相对大电流输出的蓄电池,要求大的比功率,适合本发明要求的缓存电池不多,其中包括:超级电容电池。
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