專利名稱：一種增程式純電動汽車系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種增程式純電動汽車系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
純電動汽車存在電池制造成本偏高、續(xù)程里程受自重的限制而偏短、充電不方便、 故障率高導(dǎo)致安全隱患等問題，這些問題不能在短時間得到很好的解決，很難真正與傳統(tǒng) 汽車抗衡，將大大影響其在市場上的地位。在此背景下，世界各汽車大國都在進行新一代電 動汽車的研發(fā)和競賽，增程式電動汽車被公認為目前電動汽車發(fā)展的主流技術(shù)方向之一?，F(xiàn)有的增程式電動汽車，電池可由市電充電供后行駛，在一定里程范圍內(nèi)是純電 動運行模式，也可由車上的小型內(nèi)燃機在最佳工況下帶動發(fā)電機發(fā)電，既可不斷給電池充 電，又可驅(qū)動電動機，長途行駛中更顯其優(yōu)勢。發(fā)電機始終在最佳工況下運行，發(fā)電效率比 較高，其發(fā)電的功率足夠車輛在一定速度范圍下穩(wěn)定行駛，電池組提供足夠的電功率幫助 電動機驅(qū)使車輛起動、加速和爬坡，從而避免了常規(guī)汽車發(fā)動機“大馬拉小車”的費油運行 模式。此外，電池組能夠有效地回收車輛剎車和下坡的能量。這種增程式電動汽車的節(jié)油 率可達百分之五十以上，具有廣闊的市場前景。上述增程式電動汽車在超出常規(guī)運行里程或者動力蓄電池容量不足時仍然需要 燃料來提供動力，嚴格意義上不屬于純電動汽車。這種電動汽車是在純電動汽車上增加了 一個燃料發(fā)電機，同時還需要增配燃料儲存裝置。同時，還存在燃料發(fā)電機運行時的噪音大 的問題。純電動增程模式一直沒人采用，主要原因是一、以往考慮的電池多為與動力電池 組相同類型的電池，其作為增程電源，不如加大原有電池容量，采用大容量電池實際使用放 電深度小，壽命長，因此沒必要采用增程模式；二、若采用其它類型的電池，其充電和放電技 術(shù)要求不同，在一起使用控制是一個難點；三、采用常規(guī)的控制方法，用增程電源增程的可 靠性比燃油增程方式可靠性和安全性差；四、傳統(tǒng)認為的電池能量密度與燃油方式相差很 大。金屬-空氣電池具有比能量高的特點鋁空氣電池的理論比能量是8. lKffh/kg,目 前產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)實際比能量320-400Wh/kg。鋅空氣電池的理論比能量是1. 3KWh/kg，目前 產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)實際比能量220 300Wh/kg。鋰空氣電池的理論比能量為13. OkWh/kg，在任 何金屬_空氣電池系統(tǒng)中最高，實際制作的鋰空氣電池的能量密度是鋰離子電池的近10倍 (約1400Wh/kg)，并且還有很大提高空間，可以提供與汽油同等的能量，鋰空氣電池從空氣 中吸收氧氣做陽極，因此這種電池可以更小、更輕。金屬-空氣電池中金屬主要有鋁、鋅、鐵、鎂、鋰，都是對環(huán)境較友好的金屬，因此， 金屬_空氣電池也是綠色環(huán)保電池。雖然上述金屬_空氣電池有很高的能量密度，是綠色環(huán)保電池，但是，目前多數(shù)金 屬-空氣電池循環(huán)壽命還十分有限，多數(shù)只能達到幾十次到兩、三百次循環(huán)，甚至更少的循 環(huán)次數(shù)。另外，金屬-空氣電池需要采用更換金屬負極和電解液來實現(xiàn)重復(fù)使用，因此，采用“換電站”模式可以實現(xiàn)快速供給的效果，業(yè)界人士也開始開發(fā)可充電金屬-空氣電池， 有望在近期有所突破。由于循環(huán)壽命不理想，加上不能充電等原因，金屬-空氣電池目前還 不能作為主流的電動汽車動力電池。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述增程式電動汽車存在的問題，提出一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，無 需燃料發(fā)電機，燃料儲存裝置，就能實現(xiàn)預(yù)想的增程目的。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種增程式純電動 汽車系統(tǒng)，包括整車控制器、控制電源、車載充電器、動力電池組、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、操縱 控制機構(gòu)、電機控制器、驅(qū)動電機、剎車系統(tǒng)、變速與傳動機構(gòu)，所述整車控制器、控制電源、 DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器依次連接，所述剎車系統(tǒng)與驅(qū)動電機連接，所述電機控制器、驅(qū)動電機、變 速與傳動機構(gòu)依次連接，所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、車載充電器均與動力電池組連接，還包括 增程電源和能量管理中心，所述增程電源與車載充電器、動力電池組、能量管理中心連接， 所述能量管理中心與動力電池組連接，所述整車控制器、車載充電器、能量管理中心、操縱 控制機構(gòu)、電機控制器、變速與傳動機構(gòu)通過通訊總線連接。優(yōu)選的，所述增程電源為鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池、金屬-空氣電池、燃料 電池中的至少一種；可以根據(jù)實際情況選用不同的電池作為增程電源。所述能量管理中心包括中央處理器模塊、荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、電量均衡控制模塊、 通訊模塊、增程電源控制模塊，所述荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、電量均衡控制模塊、通訊模塊、增程 電源控制模塊均與中央處理器模塊連接；電荷狀態(tài)監(jiān)測模塊控制動力蓄電池組放電深度， 防止蓄電池過放電和過充電，同時對動力蓄電池組進行能量和電壓平衡，使動力電池組達 到一致性要求，最大限度優(yōu)化和延長動力蓄電池使用壽命，通過電量均衡控制模塊達到制 造虛擬電池，以實現(xiàn)故障條件下連續(xù)運行。所述通訊總線為CAN、RS-485、Link中的一種；通訊性能較好，技術(shù)實施較為簡單 的通訊總線。還包括其他電器，所述其他電器與動力電池組相連；其他電器包括車載音響、播放 器、空調(diào)等用電器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點是通過設(shè)置增程電源、能量管理中心，有效地延 長電動汽車的續(xù)行里程，無需燃料發(fā)電機及燃料儲存裝置，實現(xiàn)了純電動增程、優(yōu)化和延長 動力電池組使用壽命、提高整車可靠性和安全性能等目的；通過增程電源的能量和回收電 動汽車剎車和下坡的能量來增加續(xù)行里程，同時，為一些高能量、循環(huán)壽命略短的蓄電池 (如金屬-空氣電池等)提供了用途，可以作為增程電源使用；在動力電池組出現(xiàn)斷路等 故障時，能量管理中心能通過將動力電池組中其余電池的電量或者增程電源的能量搬遷到 故障電池端的儲能電容中，制造出虛擬電池，以實現(xiàn)故障條件下連續(xù)運行；能量管理中心還 具有故障應(yīng)急功能，避免動力電池組出現(xiàn)斷路等故障后導(dǎo)致非正常停車的安全隱患；整車 控制器管理整車所有設(shè)備工作狀態(tài)，并根據(jù)所有設(shè)備在通訊總線上的傳輸?shù)男畔⑦M行匯總 后，向相關(guān)的設(shè)備發(fā)出控制命令，實現(xiàn)整車的智能化，使整車處于最佳運行狀態(tài)。


圖1為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)的控制流程圖；圖3為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)的能量管理中心控制流程圖；圖4為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)中能量管理中心的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)中電量均衡控制模塊的電路圖；圖6為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)中制造虛擬電池部分的電路圖。
具體實施例方式參閱圖1為本發(fā)明一種增程式純電動汽車系統(tǒng)的實施例，一種增程式純電動汽車 系統(tǒng)，包括整車控制器1、控制電源2、車載充電器3、動力電池組7、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器8、操 縱控制機構(gòu)9、電機控制器10、驅(qū)動電機11、剎車系統(tǒng)12、變速與傳動機構(gòu)13，所述整車控 制器1、控制電源2、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器8依次連接，所述電機控制器10、驅(qū)動電機11、變速 與傳動機構(gòu)13依次連接，所述剎車系統(tǒng)12與驅(qū)動電機11連接，所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器8、 車載充電器3均與動力電池組7連接，還包括增程電源4和能量管理中心5，所述增程電源 4與車載充電器3、動力電池組7、能量管理中心5連接，所述能量管理中心5與動力電池組 7連接，所述整車控制器1、車載充電器3、能量管理中心5、操縱控制機構(gòu)9、電機控制器10、 變速與傳動機構(gòu)13通過通訊總線15連接，所述增程電源4為鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫 電池、金屬_空氣電池、燃料電池中的至少一種，所述能量管理中心5包括中央處理器模塊 51、荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊52、電量均衡控制模塊53、通訊模塊54、增程電源控制模塊55，所述 荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊52、電量均衡控制模塊53、通訊模塊54、增程電源控制模塊55均與中央 處理器模塊51連接，所述通訊總線15為CAN、RS-485、Link中的一種，還包括其他電器6， 所述其他電器6與動力電池組7相連，其他電器6包括車載音響、播放器、空調(diào)等用電器。參閱圖2為本發(fā)明的控制流程圖，接通電動汽車控制電源2的開關(guān)和動力電池組7 的開關(guān)，動力電池組7則通過DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器8向控制電源2進行充電，保證控制電源2 的供電可靠性，同時控制電源2向整車控制器1提供電能。整車控制器1通過CAN通訊總 線或RS-485、Link接收來自能量管中心5、電機控制器10、操縱控制機構(gòu)的9、變速與傳動 機構(gòu)13和其它電器6自檢參數(shù)。并判斷是系統(tǒng)中是否發(fā)生故障，如果有機構(gòu)發(fā)生故障，則 立即通過顯示器和聲音光電裝置發(fā)出警示信號，等待故障排除。當系統(tǒng)自檢后未發(fā)現(xiàn)問題， 整車可以起動，并且可以正常行駛。手動啟動增程模式開關(guān)、手動禁止增程模式開關(guān)和自動增程開關(guān)是一個三選一開關(guān)， 所述三選一開關(guān)是指手動機械開關(guān)、電子開關(guān)、或者是一個顯示屏上的一個菜單選項的一種。自動增程模式運行流程電動汽車在正常運行過程中，能量管理中心5的程序循 環(huán)的對動力電源組7電量進行檢測，當動力蓄電池組7容量高于設(shè)定的最低值Qt時，整車 繼續(xù)由動力電池組7供電，在當動力蓄電池組7容量低于設(shè)定的最低值0〒時，檢測自動增 程模式是否有效，如果自動增程模式無效時，能量管理中心5不能自動起用增程模式，系統(tǒng) 直接進入電量不足的警示程序，電機控制器10在一定的條件下切斷動力電池組7的供電回 路。自動增程模式有效時，則自動起動增程運行模式，能量管理中心5接通增程電源4，將增 程電源4的電量傳輸?shù)絼恿π铍姵亟M7中，即電動汽車處于自動增程模式下運行。
手動增程模式運行電動汽車在正常運行過程中，手動增程模式被選中時，系統(tǒng)直 接進入增程運行模式，能量管理中心5接通增程電源4，將增程電源4的電量傳輸?shù)絼恿π?電池組7中，即電動汽車處于手動增程模式下運行。手動禁止增程模式運行電動汽車在任意狀態(tài)下都不會進入增程模式，即始終處 于普通模式下運行，當動力電池組7電壓低于設(shè)定保護電壓時，則提示能量不足的警示。電動汽車運行在增程模式下，能量管理中心5循環(huán)測試增程電源4和動力電池組 7的電量，在兩個電源中有低于設(shè)定的保護電壓時，即提示能量不足的警示。電動汽車無論處于何種模式下運行，電機控制器10只要接收到操縱控制系統(tǒng)的 剎車信號后，則立即停止動力電池組7向驅(qū)動電機11輸出電能，轉(zhuǎn)成由驅(qū)動電機11作為發(fā) 電機，電機控制器10作為升壓裝置，動力電池組7作為負載的蓄電池充電回路，消耗由電動 汽車停車時產(chǎn)生的慣性能量，優(yōu)化電動汽車的剎車12的性能，并具有節(jié)能效果，達到能量 反饋效果，能量管理中心對回收電流、時間等數(shù)據(jù)進行檢測。具體說明如下A.整車控制所述整車控制器1的作用是管理整車所有設(shè)備工作狀態(tài)，并根據(jù)所 有設(shè)備在通訊總線上的傳輸?shù)男畔⑦M行匯總后，向相關(guān)的設(shè)備發(fā)出控制命令。整車控制器 1內(nèi)置液晶顯示器，可顯示整車的運行狀態(tài)。控制電源2為一個電壓為12V的蓄電池，用于 電動汽車的整車控制器1和整車照明、指示等設(shè)備的供電。DC/DC電壓變換器8以動力電池 組7作供電電源，內(nèi)置對控制電源2充電模式，能優(yōu)先獲得動力電池組的電能，為控制電源 2充電，保證控制電源2的可靠運行。B.整車充電所述車載充電器3是安裝在整車上，采用高頻隔離式開關(guān)電源變換 技術(shù)，使用民用交流220V作為電源，輸出直流電流為動力電池組7和增程電源4充電，增程 電源4也可以不使用車載充電器3充電，而使用車外充電或補充能量。動力電池組7與增 程電源4的充電模式有兩種方式一種方式是車載充電器3本生設(shè)置的充電模式，充電按照 車載充電器3本身設(shè)置的充電模式進行充電；另一種方式是受控于能量管理中心5的充電 指令，能量管理中心5采集動力電池組7和增程電源4的電壓、電流、溫度后，經(jīng)能量管理中 心5的內(nèi)置程序通過通訊總線，對車載充電器3發(fā)出控制命令，使車載充電器3輸出合適的 電壓和電流。另外，在停車狀態(tài)下還可以啟動增程電源4對動力電池組7充電，充電控制由 能量管理中心5控制。C.整車啟動整車控制電源2接通后，整車控制器1對各部件進行檢測，檢測部件 包括能量管理中心5、動力電池組7、增程電源4、電機控制器7、其它電器6是否處于正常 狀態(tài)，處于正常狀態(tài)則可以開始運行，進入常規(guī)運行模式，否則則要進行故障排除。故障排 除后仍然要重復(fù)上述整車啟動過程。D.常規(guī)運行模式整車啟動后，操作操縱控制機構(gòu)9，調(diào)整變速與傳動機構(gòu)13，在 需要減速或者停車時，操作剎車12，使之符合駕駛需要的位置運行；在常規(guī)運行模式下，當 整車處于剎車、下坡運行狀態(tài)時，驅(qū)動電機11發(fā)電，通過電機控制器10和動力電池組7，進 行能量回收。E.增程運行模式啟動整車控制器1未發(fā)出增程指令或者動力電池組7容量未達 到設(shè)定的最低值Qt時，增程電源4處于斷開狀態(tài)。能量管理中心5監(jiān)測動力電池組7荷電 狀態(tài)，并與設(shè)定的最低值Qt比較，當動力電池組7容量低于設(shè)定的最低值QT，或者手動啟 動增程指令時，能量管理中心5接通增程電源4，整車進入增程模式運行。手動啟動可以在任何情況下啟動。F.增程運行模式運行和截止增程運行模式整車驅(qū)動系統(tǒng)控制與常規(guī)模運行式 相同。增程模式過程中，增程電源4通過能量管理中心5使增程電源4的電能傳輸給動力 電池組7，或者直接傳輸給驅(qū)動電機11及其它電器6，能量管理中心5監(jiān)測動力電池組7容 量，并與動力電池組7容量的設(shè)定上限值Q±比較，當動力蓄電池組7容量>設(shè)定上限值Q 上，或者手動截止增程運行模式時，則發(fā)出截止增程運行模式指令，截止增程運行模式并進 入常規(guī)運行模式。增程運行模式下，當整車處于剎車、下坡運行狀態(tài)時，驅(qū)動電機11發(fā)電， 進行能量回收。G.停車狀態(tài)下增程電源充電模式在必要時，需要在停車狀態(tài)下手動啟動控制增 程電源充電模式對動力電池組7進行充電，充電過程中由能量管理中心5對充電進行控制， 當動力電池組7容量>設(shè)定上限值Q±，或者手動截止增程充電模式時，則發(fā)出截止增程充 電模式指令，截止增程電源4，并結(jié)束程序。參閱圖3為本發(fā)明能量管理中心控制流程圖，接通電源管理中心的供電電源，檢 測動力電池和增程電源的電壓、荷電狀態(tài)，并進入普通工作模式，內(nèi)置程序循環(huán)判斷動力電 池組的各電池間的電壓差是否大于Vl，如果動力電池組的各電池電壓差未大于Vl時，則平 衡器停止工作并返回普通工作模式。當如果動力電池組的電壓差大于Vl時，能量管理中心 開啟能量平衡電路，在動力電池組各電池之間進行能量搬遷，將電壓較高或是電量較多的 單只電池的能量搬遷到電壓較低或是電量較少的電池中，使動力電池組中的各個電池間的 電壓和電量都趨向一致，并檢測動力電池組的各個單體電壓，如果各電池間的壓差大于V2 時則繼續(xù)進行能量平衡搬遷過程，如果動力電池組各電池之間的電壓差小于V2時，能量管 理中心退出能量搬遷過程，并返回普通工作模式。動力電池組的電量小于設(shè)定的最低值Qt時或者手動直接啟動增程電源時，管理 中心進入增程模式運行。如果動力電池組的電量大于設(shè)定上限值時或手動禁止增程模 式時，能量管量中心則先停止增程運行模式，后返回普通運行模式，否則直接返回普通運行 模式。能量管理中心5具體控制說明如下a、動力電池組7和增程電源4荷電狀態(tài)監(jiān)測能量管理中心5通過其配備的電壓 傳感器、電流傳感器、溫度傳感器，運用與動力電池組7及增程電源4對應(yīng)的數(shù)學(xué)模型測算 出各時刻的荷電狀態(tài)即電量多少。同時，還通過通訊總線將數(shù)據(jù)發(fā)送給整車控制器1，按照 能量管理中心控制流程進行控制。b、動力電池組7和增程電源4充電控制一種方式是車載充電器3內(nèi)置的充電模 式，充電按照車載充電器3本生設(shè)置的充電模式進行充電；另一種方式是受控于能量管理 中心5的充電指令，能量管理中心5采集動力電池組7和增程電源4的電壓、電流、溫度后， 經(jīng)能量管理中心5的內(nèi)置程序通過通訊總線，對車載充電器3發(fā)出控制命令，使車載充電器 3輸出合適的電壓和電流。另外，在停車狀態(tài)下還可以啟動增程電源4對動力電池組7充 電，充電控制由能量管理中心5控制。C、動力電池組7和增程電源4放電控制在整車運行過程中即動力電池組7放電 過程中，當動力電池組7及增程電源4容量低于設(shè)定的最低值QT，并且增程電源4電量達 到工作保護點時，能量管理中心5可以通過通訊總線發(fā)出警示。d、動力電池組7的能量和電壓均衡能量管理中心5根據(jù)動力電池組7中各只電池的電壓狀態(tài)，當電壓差> Vl時，采用能量搬遷平衡方式對動力電池組7中單只電池進行 電池能量和電壓均衡控制，而當電壓差小于等于V2時，停止電池能量和電壓均衡控制，使 動力電池組在常規(guī)模式及增程模式以及靜止狀態(tài)時達到一致性要求，避免引起單只電池過 放電和過充電，延長電池組的壽命。在動力電池組7出現(xiàn)斷路等故障時，能量管理中心5能 通過將動力電池組7中其余電池的電量或者增程電源4的能量搬遷到故障電池端的儲能電 容中，制造虛擬電池應(yīng)急使用，以實現(xiàn)故障條件下連續(xù)運行，避免非正常停車的安全隱患。e、能量搬遷平衡方式有三種優(yōu)選一是采用電容式能量搬遷方式，即由兩組或兩 組以上的開關(guān)和一個或一個以上的電容組成的電荷泵電路，將蓄電池組中電壓較高的蓄電 池電量搬遷到電壓較低蓄電池中不，并且該方案可以實現(xiàn)當動力電池組中個別電池出現(xiàn)斷 路時，能將其余電池的電量或者增程電源4的能量搬遷到故障電池端的儲能電容中，制造 虛擬電池應(yīng)急使用，以實現(xiàn)故障條件下連續(xù)運行，避免非正常停車的安全隱患。二是采用電 感斬波升降壓方式均衡器，即采用電感升降壓電路，將一個蓄電池的電能搬遷到相鄰的蓄 電池中。三是采用高頻開關(guān)電磁變換技術(shù)將蓄電池組中電量較多蓄電池的電量搬遷到電量 較低的蓄電池中。f、運行過程中能量回收電動汽車無論處于何種模式下運行，電機控制器10只要 接收到操縱控制機構(gòu)9的剎車信號或者處于下坡時，能量管理中心5控制動力電池組7停 止向驅(qū)動電機11輸出電能，轉(zhuǎn)成由驅(qū)動電機11作為發(fā)電機，電機控制器10作為能量回收 控制裝置，動力電池組7作為負載的蓄電池充電回路，消耗由電動汽車停車時慣性能量，優(yōu) 化電動汽車的剎車12的性能，并具節(jié)能，達到能量反饋效果。參閱圖4為本發(fā)明能量管理中心結(jié)構(gòu)框圖，能量管理中心是一個帶有通訊功能， 可以獨立運行的嵌入系統(tǒng)，其中包括中央處理器模塊、荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊、電量均衡控制模 塊、通訊模塊。中央處理器模塊的硬件是由工業(yè)級單片機或ARM處理器、多種形式的存儲芯片、 接口電路構(gòu)成。主要是進行數(shù)據(jù)采集、分析、存儲、控制輸出功能。荷電狀態(tài)監(jiān)測、電壓、 電流、溫度采集模塊是一個由電流霍爾傳感器或電阻分流器構(gòu)成的充電和放電電流檢測單 元，一個電由分壓電阻組成的電壓采集電路，一個由溫度傳感集成電路組成模擬放大電路。 電量均衡控制模塊是由多個電容和電子開關(guān)管組成的電池能量轉(zhuǎn)移電路，并具有當其中一 個電池因某種原因，不能進行供電時，產(chǎn)生一個虛擬電池來代替已壞或被取下的電池。所述 虛擬電池是指通過電子電路的形式，從其他電池或供電裝置上獲取能量，并輸出一定的電 壓和電流，達到一個性能與電池相仿效果的裝置。通訊模塊集成了 USB通訊接口、CAN通訊 接口、RS_485通訊接口等，主要是用于能量管理中心與商用電腦、子模塊和整車控制器進行 通訊。電量均衡控制模塊包括由兩組或兩組以上的開關(guān)和一個或一個以上的電容組成 的電荷泵電路，將蓄電池組中電壓較高的蓄電池電量轉(zhuǎn)移到電壓較低的蓄電池中的一個電 子電路。參閱圖5為電量均衡控制模塊的電路圖，通過微處理器的輸出控制信號，接通其 中的一組開關(guān)，例如接通第一組開關(guān)的第二開關(guān)KBl和第二組開關(guān)的第二開關(guān)KB2，使第 一蓄電池BATTl與第一電容Cl并聯(lián)。電壓較高的一器件向電壓較低的器件進行充電，例 如第一蓄電池BATTl電壓較高，則第一蓄電池BATTl向第一電容Cl充電，經(jīng)過一定時間，將電池中的電能充入電容中，并關(guān)閉以上所述的一組開關(guān)，接通第一電容Cl與相鄰第二蓄 電池BATT2連接的第一組開關(guān)的第一開關(guān)KAl和第二組開關(guān)的第一開關(guān)KA2，使第一蓄電池 BATT2與第一電容Cl并聯(lián)，如第一電容Cl電壓較高，則第一電容Cl向第一蓄電池BATTl 充電，將電容中的電能充入蓄電池。實現(xiàn)在相鄰串聯(lián)的兩只蓄電池中，把電壓較高的蓄電池 中的電量向電壓較低的蓄電池轉(zhuǎn)移。同理，當?shù)诙铍姵谺ATT2電壓較高時，也可以通過第 一電容Cl給第一蓄電池BATTl充電。同理，利用電容和組合開關(guān)電路，可以實現(xiàn)將n(n ^ 2)只串聯(lián)蓄電池組的電量轉(zhuǎn) 移到任意一只電池中串聯(lián)蓄電池組中。電路圖5中的開關(guān)和二極管的功能可以用場效應(yīng)管來代替，可以方便自動、快速 的控制方案實施。連接于電池組中電壓最低的蓄電池負極的場效應(yīng)管采用N型場效應(yīng)管， 其他所有場效應(yīng)管采用P型場效應(yīng)管。參閱圖6為制造虛擬電池部分的電路圖，通過能量轉(zhuǎn)移電路，將電池的電量轉(zhuǎn)移 到與相鄰電池并聯(lián)的儲能電容之中暫時存儲起來，此時若動力電池組在對整車負載供電 (放電)，則由該電容供電，能量轉(zhuǎn)移電路具有高速切換功能，能實現(xiàn)電池中的電量反復(fù)快 速地向相鄰儲能電容轉(zhuǎn)移，使儲能電容在放電的同時也被充電，并保持電壓，實現(xiàn)一個虛擬 電池的效果，例如假定第二電池BATT2不存在或者斷路，能量轉(zhuǎn)移電路將第一電池BATTl 中的能量轉(zhuǎn)移到與第二電池BATT2并聯(lián)的儲能電容CC2中，在第二電池BATT2兩端即實現(xiàn) 一個虛擬電池的效果。采用上述技術(shù)方案，一輛純電動增程式電動汽車，其整車重量為400Kg，安裝 48V120Ah(5760ffh)動力鉛酸蓄電池重量為160Kg，同時，安裝增程電源為鋅-空氣電池為 lOOOOWh，其重量約40Kg，當動力電池組充足電后，未啟動增程運行模式時，在平坦道路上以 巡航速度50km/h的速度運行，行駛里程為80km，而當啟動增程模式后，假設(shè)增程電源傳輸 效率為0. 9，則其行駛里程可達205km。如果將增程電源改為重量約40Kg鋰-空氣電池，其能量為56000Wh，則其行駛里程 可達780km。如果將增程電源改為重量約40Kg鋰離子電池，其能量為5600Wh，則其行駛里程可 達 150km。以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本 領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
權(quán)利要求
一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，包括整車控制器(1)、控制電源(2)、車載充電器(3)、動力電池組(7)、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(8)、操縱控制機構(gòu)(9)、電機控制器(10)、驅(qū)動電機(11)、剎車系統(tǒng)(12)、變速與傳動機構(gòu)(13)，所述整車控制器(1)、控制電源(2)、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(8)依次連接，所述電機控制器(10)、驅(qū)動電機(11)、變速與傳動機構(gòu)(13)依次連接，所述剎車系統(tǒng)(12)與驅(qū)動電機(11)連接，所述DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器(8)、車載充電器(3)均與動力電池組(7)連接，其特征在于還包括增程電源(4)和能量管理中心(5)，所述增程電源(4)與車載充電器(3)、動力電池組(7)、能量管理中心(5)連接，所述能量管理中心(5)與動力電池組(7)連接，所述整車控制器(1)、車載充電器(3)、能量管理中心(5)、操縱控制機構(gòu)(9)、電機控制器(10)、變速與傳動機構(gòu)(13)通過通訊總線(15)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，其特征在于所述增程電源(4) 為鉛酸電池、鋰離子電池、鎳氫電池、金屬_空氣電池、燃料電池中的至少一種。
3.如權(quán)利要求1所述的一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，其特征在于所述能量管理中心(5)包括中央處理器模塊(51)、荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊(52)、電量均衡控制模塊(53)、通訊模塊 (54)、增程電源控制模塊(55)，所述荷電狀態(tài)監(jiān)測模塊(52)、電量均衡控制模塊(53)、通訊 模塊(54)、增程電源控制模塊(55)均與中央處理器模塊(51)連接。
4.如權(quán)利要求1所述的一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，其特征在于所述通訊總線(15) 為 CAN、RS-485、Link 中的一種。
5.如權(quán)利要求1所述的一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，其特征在于還包括其他電器(6)，所述其他電器(6)與動力電池組(7)相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種增程式純電動汽車系統(tǒng)，整車控制器、控制電源、DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器依次連接，剎車系統(tǒng)與驅(qū)動電機連接，電機控制器、驅(qū)動電機、變速與傳動機構(gòu)依次連接，DC/DC電壓轉(zhuǎn)換器、車載充電器均與動力電池組連接，增程電源與車載充電器、動力電池組、能量管理中心連接，能量管理中心與動力電池組連接，整車控制器、車載充電器、能量管理中心、操縱控制機構(gòu)、電機控制器、變速與傳動機構(gòu)通過通訊總線連接。本發(fā)明的優(yōu)點是有效地延長電動汽車的續(xù)行里程，無需燃料發(fā)電機及燃料儲存裝置，實現(xiàn)了純電動增程、優(yōu)化和延長動力電池組使用壽命、提高整車可靠性和安全性能等目的。
文檔編號B60L11/18GK101966821SQ201010506308
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉孝偉, 周明明, 周龍瑞, 蔣林林 申請人:超威電源有限公司