CN205989664U - 一种电动车电气*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动车电气***，本实用新型电动车电气***采用组合式超级电池提供电能，能量单元输出端通过能量回路隔离单元供电连接电机，功率单元输出端通过功率回路隔离单元供电连接电机，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，隔离单元用于在功率单元给电机功率型用电需求供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路。本实用新型通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为电机功率型用电需求供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电需求供电导致蓄电池受电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题，并且利用功率单元承受电机回馈能量，提高了能量的回收效率，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高电机的工作性能。

Description

一种电动车电气***

技术领域

本实用新型涉及一种电动车电气***，属于电路***应用技术领域。

背景技术

电动车由于具有环保、可替代石油，电能来源多样化的一些特点，作为新能源车的一种，已经得到了许多国家的认可，目前社会各界对发展电动汽车的意义、必要性和紧迫性已达成共识。电气***是电动车必不可少的一部分，常用的电气***如图1所示，主要由蓄电池、电机、电机控制器、整车控制器、隔离单元、电池充电电路等构成。电动车在正常行驶时从蓄电池中吸收的平均功率相当低，而刹车、加速和爬坡时的峰值功率又相当高，这就要求蓄电池既要满足电动车小功率长时间续航里程的能量要求，又要满足瞬时大功率刹车、加速和爬坡的功率要求。但现有蓄电池耐受大电流的能力差，造成车辆的爬坡性能、加速性能以及能量回收效率低的问题一直得不到很好的解决，严重制约了电动车的应用与市场拓展。

为此，有人提出将动力电池与超级电容混合应用，其应用方式主要有以下两种方式：一种是直接并联，其输出的电压低，稳定性差，且无法控制其电压的波动，对于输出瞬间功率的控制也很难实现；另一种是超级电容经由直流电源转换器DC/DC升压后与动力电池并联，虽然这种方式可以达到对输出功率和能量的控制，但是其超级电容的输出功率是受DC/DC的转换器设计所限，往往不能充分发挥超级电容的高比功率的优点，同时提高了装置的成本。虽然上述方案在一定程度上提高了电动车的动力性能、延长了蓄电池的使用寿命，但是蓄电池还是要承担功率型用电需求的供电任务，并没有从根本上解决蓄电池为功率型用电需求供电导致对蓄电池电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电动车电气***，以解决目前采用蓄电池为电机功率型用电需求供电所导致对能量单元功率要求较高，能量单元易受到大电流冲击影响寿命等问题。

本实用新型为解决上述技术问题而提供一种电动车电气***，包括电机、电池充电电路和储能器件，所述的储能器件采用组合式超级电池，包括能量单元和功率单元，能量单元的输出端通过能量回路隔离单元供电连接电机，功率单元的输出端通过功率回路隔离单元供电连接电机，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，当电机处于功率型用电需求时，隔离单元断开功率单元与能量单元的电流通路，能量回路隔离单元断开能量单元与电机之间的连接，由功率单元通过功率回路隔离单元为电机供电，所述的能量单元与电池充电电路连接，由电池充电电路为能量单元供电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。

所述的隔离单元为开关管、接触器或继电器。

所述的隔离单元还包括控制电路，所述的控制电路包括控制接口和第一检测接口，所述第一检测接口用于检测电机是否处于功率型用电需求，所述控制接口用于在第一检测接口检测到电机处于功率型用电需求时，断开功率单元与能量单元的电气连接。

所述的控制电路还包括用于检测功率单元电量是否充足的第二检测接口，当第一检测接口检测到电机处于非功率型用电需求且第二检测接口检测到功率单元电量不足时，功率单元与能量单元通过隔离单元并接，由能量单元为功率单元充电，否则不并接。

所述的能量回路隔离单元和功率回路隔离单元由整车控制器控制，当电机处于功率型用电需求时，整车控制器控制能量回路隔离单元断开，当电机处于能量型用电需求时，整车控制器控制功率回路隔离单元断开。

所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列；所述的能量单元为铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池和钛酸锂电池中的任意一种。

本实用新型的有益效果是：本实用新型电动车电气***采用组合式超级电池提供电能，组合式超级电池包括能量单元和功率单元，能量单元输出端通过能量回路隔离单元供电连电机，功率单元输出端通过功率回路隔离单元供电连接电机，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，隔离单元用于在功率单元给电机功率型用电需求供电时，断开功率单元与能量单元的电流通路。本实用新型通过仅采用组合式超级电池中的功率单元为电机功率型用电需求供电，解决了目前采用蓄电池为功率型用电需求供电导致蓄电池受电流冲击大，造成蓄电池寿命降低等问题，并且利用功率单元承受电机回馈能量，提高了能量的回收效率，同时利用功率单元承担瞬态大功率作业任务，能够提高电机的工作性能。

同时本实用新型的电动车电气***所采用的组合式超级电池中的能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，只负责电机平稳运行的持续供能，不受大电流冲击损坏，寿命更长，避免能量单元被“过早”判废，造成浪费，且在选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化和电动车总体布置的便捷化；仅依靠功率单元为功率型用电需求供电，使其供电质量更好，尤其是低温性能；依靠功率单元吸收回馈能量，能够有效提高能量回收效率。

附图说明

图1是传统电动车电气***结构框图；

图2是本实用新型电动车电气***结构框图；

图3是本实用新型电动车电气***结构框图；

图4是本实用新型电动车电气***所采用的隔离单元结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步的说明。

本实用新型的一种电动车电气***的实施例

电动车在运行过程中，加速、爬坡及能量回馈时需要提供或吸收瞬态大功率，这些作为功率型用电需求，本实用新型采用功率单元为其独立供电。在电机的不同运转过程中，功率型用电需求与非功率型用电需求是相对的概念，功率型用电需求具备持续用电时间短(小于1分钟)、大功率(额定电流一般在几十安培以上)的用电特征，如电机在爬坡、加速及能量回馈时等；非功率型用电需求具备持续用电时间可长可短、小功率(额定电流一般在几十安培以下)的用电特征，如电机在平稳运行时等。

下面以一种具体的电动车电气***为例来进行说明。本实施例中的电动车电气***，如图2和3所示，包括电机1、电机控制器2、功率回路隔离单元3、电池充电电路7、能量回路隔离单元8、整车控制器9和组合式超级电池，由组合式超级电池为电机1供电，组合式超级电池包括并联的瞬态动力功率补偿器和能量单元5，瞬态动力功率补偿器包括串接的功率单元4和隔离单元6，能量单元5的输出端通过能量回路隔离单元8供电连接电机1，功率单元4的输出端通过功率回路隔离单元3供电连接电机，能量单元5和功率单元4输出端之间连接有隔离单元6，电机控制器2控制连接电机1，电池充电电路7用于实现对能量单元5充电，整车控制器9根据组合式超级电池及电机控制器2的状态控制功率回路隔离单元3和能量回路隔离单元8的通断。当电机1处于功率型用电需求时，功率单元4与能量单元5之间的电流通路已经通过隔离单元6断开，能量回路隔离单元8断开，功率回路隔离单元3导通，仅由功率单元4为电机1供电或承受电机1的回馈能量；当电机1处于非功率型用电需求时，能量回路隔离单元8导通，功率回路隔离单元3断开，仅由能量单元5为电机1供电，同时隔离单元6判断功率单元4电量是否充足，若不足，则能量单元5通过隔离单元6与功率单元4并接，若电量充足，则不并接。当能量单元5电量不足时，通过电池充电电路7给能量单元5充电。

可见本电气***中的能量单元5不再承担瞬态大功率作业任务，只负责小功率负载的持续供能，能量单元不会出现瞬时较大电压降的情况，保证了电动车电气***能够稳定输出，且能量单元不受大电流冲击损坏，寿命更长，避免能量单元被“过早”判废，造成浪费。能量单元可根据其它耗电器件的能量要求配置容量，适当减小了其体积和重量，在选型配置上实现“瘦身”从而节约资源、减少环境污染；仅依靠功率单元为功率型用电需求供电，使其供电质量更好，尤其是低温性能；依靠功率单元吸收回馈能量，能够有效提高能量回收效率。

功率单元4可以是超级电容器单体、由超级电容器单体通过串并联组成的模块，或者传统电容器阵列，如图2所示。功率单元4也可采用倍率性能及低温性能优异的储能器件，如图3所示，储能器件可为具备高倍率放电特性蓄电池，比如锂离子电池(磷酸铁锂系、三元系、锰酸锂系、钛酸锂系等)和卷绕式高倍率铅酸电池，也可以是低温高倍率锂电池和低温高倍率铅酸电池。能量单元5可以是铅酸电池，也可以是镍氢电池，还可以是锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池、钛酸锂电池等其中的任意一种。功率单元存储能量比能量单元存储能量小很多，但充放电效率和功率特性又高很多。

隔离单元6具有控制功能，能够根据电机功率型用电需求启动实现能量单元与功率单元的隔离。本实用新型的隔离单元为开关管、接触器或继电器，包括有控制电路，控制电路上设置有控制接口和第一检测接口，第一检测接口用于检测电机是否处于功率型用电需求状态，控制接口用于控制隔离单元是否断开功率单元与能量单元之间的电流通路，当第一检测接口检测到电机处于功率型用电需求状态时，隔离功率单元与能量单元的电气连接。本实用新型的控制电路还设置有用于检测功率单元电量是否充足的第二检测接口，当第一检测接口检测到电机处于非功率型用电需求状态且第二检测接口检测到功率单元电量不足时，使功率单元与能量单元通过隔离单元并接，否则不并接。本实用新型所采用的隔离单元还可采用手动开关的实现方式，通过手动开关实现功率单元和能量单元的隔离。

此外，根据需要，功率单元还包括***电路，该***电路包括与功率单元连接的检测电路、保护及均衡电路和管理及显示模块，如图4所示，通过检测电路实时检测功率单元的电量，通过保护及均衡电路实现功率单元的均衡保护、充电保护、放电保护、过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护和短路保护功能等，通过管理及显示模块实现对功率单元的管理和参数显示。检测电路、保护及均衡电路和管理及显示模块可根据需要实现的功能进行设计，各功能电路的实现对本领域的技术人员而言属于常规技术手段，这里不再给出具体的电路说明。

本实用新型的电动车电气***采用组合式超级电池供电，利用组合式超级电池的功率单元为电机功率型用电需求提供电能或吸收回馈能量，使能量单元不再承担瞬态大功率作业任务，能量单元(蓄电池)只负责电机平稳运行的持续供能，避免了能量单元受大电流冲击，可有效提高其使用寿命。同时，在能量单元选型配置上可以“瘦身”，实现小型化、轻量化。同时依靠本实用新型的瞬态动力功率补偿器为电机功率型用电需求供电或吸收回馈能量，电机供电质量更好，尤其是低温性能更好，能量单元不会出现瞬时较大电压降的情况，保证电动车电气***能够稳定工作，同时回馈能量的吸收效率更高，能够有效提高续航里程。

本实用新型将电动车的电机根据用电功率特性分为功率型用电需求和非功率型用电需求，功率型用电需求仅由瞬态动力功率补偿器中的功率单元供电，非功率型用电需求由与瞬态动力功率补偿器并联的能量单元供电，达到能量供给侧和能量需求侧的匹配和平衡，使电动车供电***得到优化，延长寿命，提高性能，减少资源浪费和***维护工作量，并通过轻量化和更高效率的功率单元的采用，实现有效节能。

Claims (6)

1.一种电动车电气***，包括电机、电池充电电路和储能器件，其特征在于，所述的储能器件采用组合式超级电池，包括能量单元和功率单元，能量单元的输出端通过能量回路隔离单元供电连接电机，功率单元的输出端通过功率回路隔离单元供电连接电机，能量单元和功率单元输出端之间连接有隔离单元，当电机处于功率型用电需求时，隔离单元断开功率单元与能量单元的电流通路，能量回路隔离单元断开能量单元与电机之间的连接，由功率单元通过功率回路隔离单元为电机供电，所述的能量单元与电池充电电路连接，由电池充电电路为能量单元供电，所述的能量单元为储能器件，所述的功率单元为高倍率放电的储能器件。

2.根据权利要求1所述的电动车电气***，其特征在于，所述的隔离单元为开关管、接触器或继电器。

3.根据权利要求1所述的电动车电气***，其特征在于，所述的隔离单元还包括控制电路，所述的控制电路包括控制接口和第一检测接口，所述第一检测接口用于检测电机是否处于功率型用电需求，所述控制接口用于在第一检测接口检测到电机处于功率型用电需求时，断开功率单元与能量单元的电气连接。

4.根据权利要求3所述的电动车电气***，其特征在于，所述的控制电路还包括用于检测功率单元电量是否充足的第二检测接口，当第一检测接口检测到电机处于非功率型用电需求且第二检测接口检测到功率单元电量不足时，功率单元与能量单元通过隔离单元并接，由能量单元为功率单元充电，否则不并接。

5.根据权利要求1所述的电动车电气***，其特征在于，所述的能量回路隔离单元和功率回路隔离单元由整车控制器控制，当电机处于功率型用电需求时，整车控制器控制能量回路隔离单元断开，当电机处于能量型用电需求时，整车控制器控制功率回路隔离单元断开。

6.根据权利要求1所述的电动车电气***，其特征在于，所述的功率单元为超级电容器单体、通过超级电容器单体串并联组成的模块或者电容器阵列；所述的能量单元为铅酸电池、镍氢电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元电池和钛酸锂电池中的任意一种。