一种增程式纯电动汽车系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种增程式纯电动汽车系统，整车控制器、控制电源、DC/DC电压转换器依次连接，刹车系统与驱动电机连接，电机控制器、驱动电机、变速与传动机构依次连接，DC/DC电压转换器、车载充电器均与动力电池组连接，增程电源与车载充电器、动力电池组、能量管理中心连接，能量管理中心与动力电池组连接，整车控制器、车载充电器、能量管理中心、操纵控制机构、电机控制器、变速与传动机构通过通讯总线连接。本实用新型专利技术的优点是：有效地延长电动汽车的续行里程，无需燃料发电机及燃料储存装置，实现了纯电动增程、优化和延长动力电池组使用寿命、提高整车可靠性和安全性能等目的。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种增程式纯电动汽车系统。
技术介绍
纯电动汽车存在电池制造成本偏高、续程里程受自重的限制而偏短、充电不方便、 故障率高导致安全隐患等问题，这些问题不能在短时间得到很好的解决，很难真正与传统 汽车抗衡，将大大影响其在市场上的地位。在此背景下，世界各汽车大国都在进行新一代电 动汽车的研发和竞赛，增程式电动汽车被公认为目前电动汽车发展的主流技术方向之一。现有的增程式电动汽车，电池可由市电充电供后行驶，在一定里程范围内是纯电 动运行模式，也可由车上的小型内燃机在最佳工况下带动发电机发电，既可不断给电池充 电，又可驱动电动机，长途行驶中更显其优势。发电机始终在最佳工况下运行，发电效率比 较高，其发电的功率足够车辆在一定速度范围下稳定行驶，电池组提供足够的电功率帮助 电动机驱使车辆起动、加速和爬坡，从而避免了常规汽车发动机“大马拉小车”的费油运行 模式。此外，电池组能够有效地回收车辆刹车和下坡的能量。这种增程式电动汽车的节油 率可达百分之五十以上，具有广阔的市场前景。上述增程式电动汽车在超出常规运行里程或者动力蓄电池容量不足时仍然需要 燃料来提供动力，严格意义上不属于纯电动汽车。这种电动汽车是在纯电动汽车上增加了 一个燃料发电机，同时还需要增配燃料储存装置。同时，还存在燃料发电机运行时的噪音大 的问题。纯电动增程模式一直没人采用，主要原因是一、以往考虑的电池多为与动力电池 组相同类型的电池，其作为增程电源，不如加大原有电池容量，采用大容量电池实际使用放 电深度小，寿命长，因此没必要采用增程模式；二、若采用其它类型的电池，其充电和放电技 术要求不同，在一起使用控制是一个难点；三、采用常规的控制方法，用增程电源增程的可 靠性比燃油增程方式可靠性和安全性差；四、传统认为的电池能量密度与燃油方式相差很 大。金属-空气电池具有比能量高的特点铝空气电池的理论比能量是8. lKffh/kg,目 前产品已经实现实际比能量320-40(Mh/kg。锌空气电池的理论比能量是1. 3KWh/kg，目前 产品已经实现实际比能量220 300Wh/kg。锂空气电池的理论比能量为13. OkWh/kg，在任 何金属-空气电池系统中最高，实际制作的锂空气电池的能量密度是锂离子电池的近10倍 (约1400Wh/kg)，并且还有很大提高空间，可以提供与汽油同等的能量，锂空气电池从空气 中吸收氧气做阳极，因此这种电池可以更小、更轻。金属-空气电池中金属主要有铝、锌、铁、镁、锂，都是对环境较友好的金属，因此， 金属-空气电池也是绿色环保电池。虽然上述金属-空气电池有很高的能量密度，是绿色环保电池，但是，目前多数金 属-空气电池循环寿命还十分有限，多数只能达到几十次到两、三百次循环，甚至更少的循 环次数。另外，金属-空气电池需要采用更换金属负极和电解液来实现重复使用，因此，采用“换电站”模式可以实现快速供给的效果，业界人士也开始开发可充电金属-空气电池， 有望在近期有所突破。由于循环寿命不理想，加上不能充电等原因，金属-空气电池目前还 不能作为主流的电动汽车动力电池。
技术实现思路
为了解决上述增程式电动汽车存在的问题，提出一种增程式纯电动汽车系统，无 需燃料发电机，燃料储存装置，就能实现预想的增程目的。为了解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的一种增程式纯 电动汽车系统，包括整车控制器、控制电源、车载充电器、动力电池组、DC/DC电压转换器、操 纵控制机构、电机控制器、驱动电机、刹车系统、变速与传动机构，所述整车控制器、控制电 源、DC/DC电压转换器依次连接，所述刹车系统与驱动电机连接，所述电机控制器、驱动电 机、变速与传动机构依次连接，所述DC/DC电压转换器、车载充电器均与动力电池组连接， 还包括增程电源和能量管理中心，所述增程电源与车载充电器、动力电池组、能量管理中心 连接，所述能量管理中心与动力电池组连接，所述整车控制器、车载充电器、能量管理中心、 操纵控制机构、电机控制器、变速与传动机构通过通讯总线连接。优选的，所述增程电源为铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池、金属-空气电池、燃料 电池中的至少一种；可以根据实际情况选用不同的电池作为增程电源。所述能量管理中心包括中央处理器模块、荷电状态监测模块、电量均衡控制模块、 通讯模块、增程电源控制模块，所述荷电状态监测模块、电量均衡控制模块、通讯模块、增程 电源控制模块均与中央处理器模块连接；电荷状态监测模块控制动力蓄电池组放电深度， 防止蓄电池过放电和过充电，同时对动力蓄电池组进行能量和电压平衡，使动力电池组达 到一致性要求，最大限度优化和延长动力蓄电池使用寿命，通过电量均衡控制模块达到制 造虚拟电池，以实现故障条件下连续运行。所述通讯总线为CAN、RS-485、Link中的一种；通讯性能较好，技术实施较为简单 的通讯总线。还包括其他电器，所述其他电器与动力电池组相连；其他电器包括车载音响、播放 器、空调等用电器。与现有技术相比，本技术的优点是通过设置增程电源、能量管理中心，有效 地延长电动汽车的续行里程，无需燃料发电机及燃料储存装置，实现了纯电动增程、优化和 延长动力电池组使用寿命、提高整车可靠性和安全性能等目的；通过增程电源的能量和回 收电动汽车刹车和下坡的能量来增加续行里程，同时，为一些高能量、循环寿命略短的蓄电 池(如金属-空气电池等)提供了用途，可以作为增程电源使用；在动力电池组出现断路等 故障时，能量管理中心能通过将动力电池组中其余电池的电量或者增程电源的能量搬迁到 故障电池端的储能电容中，制造出虚拟电池，以实现故障条件下连续运行；能量管理中心还 具有故障应急功能，避免动力电池组出现断路等故障后导致非正常停车的安全隐患；整车 控制器管理整车所有设备工作状态，并根据所有设备在通讯总线上的传输的信息进行汇总 后，向相关的设备发出控制命令，实现整车的智能化，使整车处于最佳运行状态。4附图说明图1为本技术一种增程式纯电动汽车系统的结构框图；图2为本技术一种增程式纯电动汽车系统的控制流程图；图3为本技术一种增程式纯电动汽车系统的能量管理中心控制流程图；图4为本技术一种增程式纯电动汽车系统中能量管理中心的结构框图；图5为本技术一种增程式纯电动汽车系统中电量均衡控制模块的电路图；图6为本技术一种增程式纯电动汽车系统中制造虚拟电池部分的电路图。具体实施方式参阅图1为本技术一种增程式纯电动汽车系统的实施例，一种增程式纯电动 汽车系统，包括整车控制器1、控制电源2、车载充电器3、动力电池组7、DC/DC电压转换器 8、操纵控制机构9、电机控制器10、驱动电机11、刹车系统12、变速与传动机构13，所述整车 控制器1、控制电源2、DC/DC电压转换器8依次连接，所述电机控制器10、驱动电机11、变速 与传动机构13依次连接，所述刹车系统12与驱动电机11连接，所述DC/DC电压转换器8、 车载充电器3均与动力电池组7连接，还包括增程电源4和能量管理中心5，所述增程电源 4与车载充电器3、动力电池组7、能量管理中心5连接，所述能量管理中心5与动力电池组 7连接，所述整车控制器1、车载充电器3、能量管理中心5、操纵控制机构9、电机控制本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种增程式纯电动汽车系统，包括整车控制器（１）、控制电源（２）、车载充电器（３）、动力电池组（７）、ＤＣ／ＤＣ电压转换器（８）、操纵控制机构（９）、电机控制器（１０）、驱动电机（１１）、刹车系统（１２）、变速与传动机构（１３），所述整车控制器（１）、控制电源（２）、ＤＣ／ＤＣ电压转换器（８）依次连接，所述电机控制器（１０）、驱动电机（１１）、变速与传动机构（１３）依次连接，所述刹车系统（１２）与驱动电机（１１）连接，所述ＤＣ／ＤＣ电压转换器（８）、车载充电器（３）均与动力电池组（７）连接，其特征在于：还包括增程电源（４）和能量管理中心（５），所述增程电源（４）与车载充电器（３）、动力电池组（７）、能量管理中心（５）连接，所述能量管理中心（５）与动力电池组（７）连接，所述整车控制器（１）、车载充电器（３）、能量管理中心（５）、操纵控制机构（９）、电机控制器（１０）、变速与传动机构（１３）通过通讯总线（１５）连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘孝伟，蒋林林，周明明，周龙瑞，
申请(专利权)人：超威电源有限公司，
类型：实用新型
国别省市：33