電動(dòng)車用電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其包括用于向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的主電源和以及輔助主電源向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的輔助電源，所述電動(dòng)車用電源系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉(zhuǎn)換器與該主電源相連。該電動(dòng)車用電源系統(tǒng)具有功率密度大、使用壽命長(zhǎng)、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】
電動(dòng)車用電源系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用以向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的電源，尤其是一種用于向電動(dòng)自行車、電動(dòng)叉車以及電動(dòng)大巴等電動(dòng)車輛提供動(dòng)力源的電源系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著石油資源的日益枯竭，大氣污染越來越嚴(yán)重，電動(dòng)車以其價(jià)廉、便捷、環(huán)保的功能優(yōu)勢(shì)，在中國(guó)市場(chǎng)上越來越受到消費(fèi)者的青睞；較為常見的電動(dòng)車通常是以可充電電池作為能量來源，通過控制器、電機(jī)等部件，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能運(yùn)動(dòng)而使車輛運(yùn)動(dòng)。
[0003]由于可充電電池自身特性，其功率密度比較低，決定了可充電電池作為動(dòng)力源大倍率充放電性能比較差；電動(dòng)車在使用過程中，比如在啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，為了向電動(dòng)車輛提供較大的瞬時(shí)功率，可充電電池勢(shì)必將進(jìn)行大倍率放電，但頻繁的大倍率放電致使可充電電池壽命衰減較快，從而嚴(yán)重影響了電動(dòng)車的使用壽命。
[0004]為了克服上述可充電電池上述技術(shù)缺陷，研究人員曾多次嘗試以超級(jí)電容器作為應(yīng)急電源，雖然超級(jí)電容器作為一種近年來興起的綠色環(huán)保能源，其具有大倍率充放電性能較好，非常適合使用在瞬時(shí)功率大、充方電頻繁的場(chǎng)合，但如何使可充電電池與超級(jí)電容器之間進(jìn)行合理的組合，才能使超級(jí)電容器和可充電電池在性能上發(fā)揮到最佳，且成本最為低廉，一直是研發(fā)人員而關(guān)注的一個(gè)重要問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，該電動(dòng)車用電源系統(tǒng)不但解決了傳統(tǒng)電動(dòng)車動(dòng)力源因大功率放電而致使壽命嚴(yán)重縮短的技術(shù)問題，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其包括用于向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的主電源和以及輔助主電源向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的輔助電源，所述電動(dòng)車用電源系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉(zhuǎn)換器與該主電源相連。
[0007]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有下述有益效果:(I)本發(fā)明的電源系統(tǒng)包括主電源和輔助電源，在電動(dòng)車瞬時(shí)啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，輔助電源瞬間釋放大電流，與主電源一起向電動(dòng)車提供動(dòng)力源，進(jìn)而彌補(bǔ)了傳統(tǒng)電動(dòng)車主電源因頻繁的大倍率充放電而致使壽命縮減嚴(yán)重的技術(shù)缺陷；(2)由于本發(fā)明還設(shè)置有DC/DC轉(zhuǎn)換器，在該DC/DC轉(zhuǎn)換器的作用下，輔助電源對(duì)外輸出恒定能量；(3)由于本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器包括升壓?jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧?，升壓?jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧獮橥唤M件，故該DC/DC轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低廉；(4)由于本發(fā)明的儲(chǔ)能模塊，重在采用EDLC模組，所以可以實(shí)現(xiàn)超低溫_40°C使用的環(huán)境，克服了電池模組所無法實(shí)現(xiàn)的技術(shù)難題。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明的電源系統(tǒng)的電路原理結(jié)構(gòu)框圖，圖中示出了主電源和輔助電源一起向負(fù)載供電時(shí)的各部件之間的通信關(guān)系。
[0009]圖2為本發(fā)明的電路原理框圖，圖中示出了主電源對(duì)外能量輸出時(shí)的各部件之間的通信關(guān)系。
[0010]圖3為本發(fā)明的連接有主電源和輔助電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路元器件圖，圖中示出了主電源向輔助電源充電時(shí)，電流在DC/DC轉(zhuǎn)換器各元器件的流向。
[0011]圖4為本發(fā)明的連接有主電源和輔助電源的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路元器件圖，圖中示出了主電源和輔助電源一起向負(fù)載供電時(shí)，電流在DC/DC轉(zhuǎn)換器各元器件的流向。

【具體實(shí)施方式】
[0012]需要進(jìn)一步釋明的是:本發(fā)明的所稱的電動(dòng)車，包括所有依靠電力驅(qū)動(dòng)的有關(guān)車輛，包括但不限于電動(dòng)自動(dòng)車、電動(dòng)大巴、電動(dòng)叉車、混合動(dòng)力車等有關(guān)運(yùn)輸或運(yùn)載工具。
[0013]參見圖1，本發(fā)明的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)包括主電源I和輔助電源2，其中，主電源I用于向電動(dòng)車提供動(dòng)力源，輔助電源2用以在電動(dòng)車瞬時(shí)啟動(dòng)、加速或爬坡等需要瞬時(shí)大功率的情形下，同主電源I 一起向電動(dòng)車負(fù)載提供動(dòng)力源，進(jìn)而彌補(bǔ)主電源I大倍率充放電性能的不足。
[0014]所述主電源I可以是電池組，該電池組由多個(gè)可充電電池串聯(lián)或/和并聯(lián)連接而形成，所述輔助電源2可以為超級(jí)電容器模組，該超級(jí)電容器摸組由多個(gè)超級(jí)電容器單體串聯(lián)或/和并聯(lián)連接而形成。當(dāng)然，該主電源I也可以是其它直流電源。
[0015]本發(fā)明的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器3，所述主電源I與輔助電源2通過該DC/DC轉(zhuǎn)換器3相連；DC/DC轉(zhuǎn)換器3還連接有主控模塊4，并受該主控模塊4的控制。
[0016]參見圖2，本發(fā)明的主控模塊4包括電量檢測(cè)器41、微處理器42以及功率器件驅(qū)動(dòng)電路43;其中，電量檢測(cè)器41包括電壓檢測(cè)單元和負(fù)載電流檢測(cè)單元，用以實(shí)時(shí)檢測(cè)主電源和輔助電源的電量，并根據(jù)檢測(cè)的主電源和輔助電源的電量以及負(fù)載所需電流的狀況，向微處理器發(fā)出信號(hào)，由微處理器對(duì)相關(guān)信號(hào)做出比較或判斷后，輸出信號(hào)，而控制功率器件驅(qū)動(dòng)電路43，使DC/DC轉(zhuǎn)換器開始工作，而實(shí)現(xiàn)能量的對(duì)外輸出。
[0017]作為本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選方案，本發(fā)明的微處理器采用MCU/DSP處理器，運(yùn)用PWM、PFM、ZVS與移相控制，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率最大化，且綠色環(huán)保。
[0018]圖2作為一個(gè)參考例，示出了主電源對(duì)外能量輸出時(shí)的各部件之間的通信關(guān)系；即電量檢測(cè)器41首先檢測(cè)輔助電源2的電量，當(dāng)輔助電源2的電量小于主電源的電量、或負(fù)載需要輔助電源2提供能量信號(hào)時(shí)，把相關(guān)信號(hào)傳送至微處理器42，經(jīng)過微處理器42對(duì)相關(guān)信號(hào)處理后，而發(fā)送信號(hào)至功率器件驅(qū)動(dòng)電路43，由功率器件驅(qū)動(dòng)電路43驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換器工作，對(duì)主電源I輸出的電壓或電流信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，經(jīng)過濾波后對(duì)外輸出。
[0019]參見圖3和圖4，本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器3包括升壓?jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧錾龎簡(jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧獮橥唤M件，所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵?11為所述降壓?jiǎn)卧妮敵龆?21，且所述升壓?jiǎn)卧妮敵龆?12為所述降壓?jiǎn)卧?2的輸入端322。所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵?11與所述降壓?jiǎn)卧妮敵龆?21連接位于輔助電源2的端口處，所述升壓?jiǎn)卧?1的輸出端312與所述降壓?jiǎn)卧妮斎攵?22連接位于所述主電源I的輸出端口處。
[0020]作為一個(gè)優(yōu)選例，本發(fā)明的升壓?jiǎn)卧獌?yōu)選BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降壓?jiǎn)卧獌?yōu)選BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，該BOOST拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和BUCK拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共用同一組件；更具體的，本發(fā)明中的DC/DC轉(zhuǎn)換器3包括第一功率管Q1、第二功率管Q2以及儲(chǔ)能電感L ;該第一功率管Q1、第二功率管Q2以及儲(chǔ)能電感L的連接關(guān)系介紹如下:第一功率管Ql —端與所述主電源I輸出端相連接，而另一端與第二功率管Q2的一端相串聯(lián)；所述第二功率管Q2的另一端連接位于主電源I的輸入端；而所述儲(chǔ)能電感L的一端連接位于第一功率管Ql和第二功率管Q2之間的電路上，另一端與輔助電源2的端口相連接，所述輔助電源2的另一端口與第二功率管Q2相連。所述升壓?jiǎn)卧妮敵龆?12和所述降壓?jiǎn)卧?22的輸入端位于第一功率管Ql與主電源I相連的電路上，所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵?11與所述降壓?jiǎn)卧妮敵龆?21位于所述儲(chǔ)能電感L與輔助電源2相連接的電路上。
[0021]所述電動(dòng)車用電源系統(tǒng)還包括負(fù)載5,該負(fù)載5為發(fā)動(dòng)機(jī),用于把電源系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)車動(dòng)能；其位于主電源I輸出端與DC/DC轉(zhuǎn)換器I相連的電路上，即位于主電源I與升壓?jiǎn)卧妮敵龆?12或所述降壓?jiǎn)卧妮斎攵?22之間的電路上。
[0022]圖3作為一個(gè)參考例，示出了主電源I向輔助電源2充電時(shí)，電流在DC/DC轉(zhuǎn)換器3各元器件的流向。即當(dāng)電量檢測(cè)器41檢測(cè)得到輔助電源的電量小于主電源的電量，把相關(guān)信號(hào)傳送至微處理器42，經(jīng)過微處理器42對(duì)該信號(hào)分析比較后，發(fā)送信號(hào)至功率器件驅(qū)動(dòng)電路43，由功率器件驅(qū)動(dòng)電路43驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一功率管Ql和第二功率管Q2，降壓電路工作，此時(shí)，第一功率管Ql閉合而作為主開關(guān)管開始工作，第二功率管Q2續(xù)流，儲(chǔ)能電感進(jìn)行儲(chǔ)能，對(duì)外輸出一個(gè)恒壓或恒流的電信號(hào)，對(duì)輔助電源2進(jìn)行充電。由于主電源I在對(duì)輔助電源2進(jìn)行充電過程中，在降壓電路作用下，電信號(hào)轉(zhuǎn)化為恒壓或恒流信號(hào)，因此，在對(duì)輔助電源2充電時(shí)，可很好的輔助電源2進(jìn)行保護(hù)。
[0023]圖4作為一個(gè)參考例，示出了主電源I和輔助電源2 —起向負(fù)載供電時(shí)，電流在DC/DC轉(zhuǎn)換器3各元器件的流向。即當(dāng)電量檢測(cè)器41檢測(cè)得到負(fù)載需要較大電流或電壓信號(hào)，把相關(guān)信號(hào)傳送至微處理器42，經(jīng)過微處理器42對(duì)該信號(hào)分析比較后，發(fā)送信號(hào)至功率器件驅(qū)動(dòng)電路43，由功率器件驅(qū)動(dòng)電路43驅(qū)動(dòng)DC/DC轉(zhuǎn)換器的第二功率管Q2和第一功率管Ql，升壓電路開始工作，此時(shí)，第二功率管Q2閉合而作為主開關(guān)管開始工作，第一功率管Ql斷開，儲(chǔ)能電感L對(duì)外釋放電能；輔助電源2在該儲(chǔ)能電感L的作用下，對(duì)負(fù)載輸出大電流或高電壓，進(jìn)而彌補(bǔ)了主電源I大功率放電性能的不足，克服了主電源I因大倍率充放電而致使壽命縮減嚴(yán)重的技術(shù)缺陷。
【權(quán)利要求】
1.一種電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，包括用于向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的主電源和以及輔助主電源向電動(dòng)車提供動(dòng)力源的輔助電源，其特征在于，所述電動(dòng)車用電源系統(tǒng)還包括DC/DC轉(zhuǎn)換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉(zhuǎn)換器與該主電源相連。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器包括升壓?jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧錾龎簡(jiǎn)卧徒祲簡(jiǎn)卧獮橥唤M件，所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵藶樗鼋祲簡(jiǎn)卧妮敵龆?，且所述升壓?jiǎn)卧妮敵龆藶樗鼋祲簡(jiǎn)卧妮斎攵恕?br> 3.如權(quán)利要求2所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c所述降壓?jiǎn)卧妮敵龆诉B接位于輔助電源的端口處，且所述升壓?jiǎn)卧妮敵龆伺c所述降壓?jiǎn)卧妮斎攵诉B接位于所述主電源的端口處。
4.如權(quán)利要求3所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器包括第一功率管、第二功率管以及儲(chǔ)能電感，所述第一功率管一端與所述主電源的輸出端相連接，而另一端與第二功率管的一端相串聯(lián)，所述第二功率管的另一端連接位于主電源的輸入端；而所述儲(chǔ)能電感的一端連接位于第一功率管和第二功率管之間的電路上，另一端與輔助電源的端口相連接；所述輔助電源的另一端口與第二功率管相連。
5.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述升壓?jiǎn)卧妮敵龆伺c所述降壓?jiǎn)卧妮斎攵宋挥诘谝还β使芘c主電源相連的電路上，所述升壓?jiǎn)卧妮斎攵伺c所述降壓?jiǎn)卧妮敵龆宋挥谒鰞?chǔ)能電感與輔助電源相連接的電路上。
6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述DC/DC轉(zhuǎn)換器還連接有主控模塊并受該主控模塊的控制。
7.如權(quán)利要求5所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，在所述主電源輸出端與升壓?jiǎn)卧妮敵龆嘶蚪祲簡(jiǎn)卧妮斎攵酥g的電路上設(shè)置有用于把電源系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)車動(dòng)能的負(fù)載。
8.如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)車用電源系統(tǒng)，其特征在于，所述主電源包括由多個(gè)可充電電池串聯(lián)或/和并聯(lián)連接而形成的電池組，所述輔助電源包括由多個(gè)超級(jí)電容器單體串聯(lián)或/和并聯(lián)連接而形成的超級(jí)電容器模組。
【文檔編號(hào)】B60L3/00GK104309483SQ201410443332
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年9月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月2日
【發(fā)明者】陳宇澄, 王樹曉, 陳樂茵, 姚欣威 申請(qǐng)人:富華德電子有限公司