專利名稱：用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的具有兩個(gè)電池的供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)，一種用于控制這樣的供電系統(tǒng)的方法和包括這樣的供電系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛。
背景技術(shù)：
為了接近內(nèi)燃機(jī)機(jī)動(dòng)車輛的舒適性和在速度、加速和最大行程方面的行車性能，已知電動(dòng)車輛可以配備鋰金屬聚合物類型電池，該電池的性能遠(yuǎn)超過在先技術(shù)的電池的性能，特別是“第一代”電動(dòng)車輛的Ni-Cd電池的性能。
然而，由于這樣的電動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)在加速和以高速驅(qū)動(dòng)時(shí)需要高的功率水平而導(dǎo)致這樣的電池相當(dāng)多的放電。這樣相當(dāng)多的放電損壞鋰金屬聚合物類型電池，并顯著減少它們的使用壽命。
鋰離子類型的電池能夠提供非常強(qiáng)的電流而其性能沒有任何顯著的降低。
然而，該類型的電池具有低的單位體積能量，并且比鋰金屬聚合物類型的電池成本高。
所以，考慮到在緊密度(體積)和成本方面的限制，使用前述電池供電給機(jī)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)不可能獲得足夠的達(dá)到最大行程和舒適性目的的能量。
另外，附屬設(shè)備，特別是空調(diào)設(shè)備，要求大量的電能。
文獻(xiàn)US-A-5 796 175披露了一種用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)，所述車輛包括電動(dòng)機(jī)，用于在驅(qū)動(dòng)輪和電動(dòng)機(jī)之間傳輸能量的傳輸裝置(un dispositifde transmission)，以及電氣附屬設(shè)備，特別是空調(diào)設(shè)備，所述系統(tǒng)包括用于供電給電動(dòng)機(jī)的第一可再充電電池和用于供電給該車輛的電氣附屬設(shè)備的第二可再充電電池。
文獻(xiàn)WO 03/023934披露了一種用于在兩個(gè)用來啟動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的電池之間切換的切換裝置。然而，文獻(xiàn)不建議使用這樣的切換器用于電動(dòng)車輛的牽引，正如以上指出的，其在舒適性和行車性能方面造成特殊的問題，特別是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)所必需的能量改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于通過提供一種系統(tǒng)來優(yōu)化用于車輛的所有功能所必需的電能供應(yīng)，在該系統(tǒng)中，機(jī)動(dòng)車輛的電動(dòng)機(jī)由第一電池供電，附屬設(shè)備特別是空調(diào)設(shè)備由第二電池供電。
為此，在第一方面，本發(fā)明提供了一種用于電力驅(qū)動(dòng)的機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)，所述車輛包括電動(dòng)機(jī)，用于在驅(qū)動(dòng)輪和電動(dòng)機(jī)之間傳輸能量的傳輸裝置，及電氣附屬設(shè)備，特別是空調(diào)設(shè)備，所述系統(tǒng)包括用于供電給電動(dòng)機(jī)的第一可再充電電池和用于供電給該車輛的電氣附屬設(shè)備的第二可再充電電池，第一電池和第二電池通過切換裝置并聯(lián)連接到所述電動(dòng)機(jī)，所述切換裝置設(shè)置成根據(jù)至少一個(gè)能量閾值而在電池之間切換用于供給電動(dòng)機(jī)的電流。
由此，在這樣的系統(tǒng)中，第一電池能夠被第二電池接替用于供電給電動(dòng)機(jī)，特別是當(dāng)?shù)谝浑姵胤烹娡戤厱r(shí)或者在行駛的特殊階段。
在第二方面，本發(fā)明提供了一種用于控制以上定義的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)的方法，所述方法包括-當(dāng)?shù)谝浑姵毓?yīng)的能量大于放電能量閾值時(shí)，第一電池向電動(dòng)機(jī)供電以便通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪；-當(dāng)?shù)谝浑姵毓?yīng)的能量小于放電能量閾值時(shí)，啟動(dòng)切換裝置以便由第二電池向電動(dòng)機(jī)供電，并且通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)車輪。
在一個(gè)實(shí)施例中，該方法進(jìn)一步包括-當(dāng)電動(dòng)機(jī)必需的能量大于一個(gè)低能量閾值時(shí)，由第一電池向電動(dòng)機(jī)供電以便通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪；以及-當(dāng)電動(dòng)機(jī)必需的能量小于該低能量閾值時(shí)，啟動(dòng)切換裝置以便第二電池向電動(dòng)機(jī)供電，并且通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)車輪。
在另一個(gè)實(shí)施例中，該控制方法進(jìn)一步包括當(dāng)減速時(shí)，啟動(dòng)切換裝置以便通過車輪與電動(dòng)機(jī)之間的能量傳輸而主要向第一電池供應(yīng)再充電電流。
在第三方面，本發(fā)明提供了一種包括電氣附屬設(shè)備的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛，包括如上所述的供電系統(tǒng)。


在參照附圖給出的以下說明中，本發(fā)明的其它的目的和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見，在附圖中圖1示出了在本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)的充電過程中在不同部件之間的能量流動(dòng)的示意圖；
圖2示出了本發(fā)明的供電系統(tǒng)中能量流動(dòng)的示意圖，電氣附屬設(shè)備由第二電池供電；圖3示出了在本發(fā)明供電系統(tǒng)中能量流動(dòng)的示意圖，由第一電池向電動(dòng)機(jī)供電；圖4示出了在本發(fā)明供電系統(tǒng)中能量流動(dòng)的示意圖，由第二電池向電動(dòng)機(jī)供電；圖5示出了在減速階段從車輪向電動(dòng)機(jī)的能量傳輸過程中本發(fā)明供電系統(tǒng)中(能量)流動(dòng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1至圖5示出了用于供電給電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)輪2的供電系統(tǒng)1。
在這些圖中，示出了在單一軸(train)上的僅兩個(gè)主動(dòng)輪。該軸可以是機(jī)動(dòng)車輛的前軸或者后軸。在另一實(shí)施例中，前軸和后軸都帶有驅(qū)動(dòng)輪2。
電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛包括電動(dòng)機(jī)3和用于在驅(qū)動(dòng)輪2和電動(dòng)機(jī)3之間傳輸能量的傳輸裝置(未示出)。電動(dòng)車輛還包括電氣附屬設(shè)備4例如空調(diào)裝置、供暖裝置、電力輔助轉(zhuǎn)向器、電力輔助剎車裝置和12V輔助電池(servitude de 12V)的再充電裝置。
系統(tǒng)1包括并聯(lián)的用于向電動(dòng)機(jī)3供電的第一可再充電電池5和用于向車輛的電氣附屬設(shè)備4供電的第二可再充電電池6。
在一個(gè)特定的實(shí)施例中，第一電池5為鋰離子類型電池或者鋰離子聚合物類型電池。
該類型電池能夠供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)所必需的電流，即使在需要較高功率的階段，例如在加速或者在恒定的高速行駛時(shí)。借助于鋰離子類型電池或者鋰離子聚合物類型電池的高放電能力，電動(dòng)機(jī)獲得的高電流給予它足夠的功率。通過適當(dāng)?shù)剡x擇電池的最大效率，有可能避免Ragone效應(yīng)(l’effet Ragone)，也就是根據(jù)輸送的功率來減少可利用的能量，同時(shí)還保持了電池的使用壽命。
具體地，第一電池5在恒速行駛的過程中能夠供應(yīng)約40KW的功率，在加速階段能夠供應(yīng)約55KW的功率。
另外，第二電池6是鋰金屬聚合物類型的電池。在特定的實(shí)例中，第二電池6能夠供應(yīng)大約15KW的功率。
圖1示出了電池5和6的充電。為了該目的，該電池能夠連接到電端子和連接到電源插座(une prise secteur)8用于慢速再充電，如箭頭9所示。
另外，不同于鋰金屬聚合物類型的第二電池6，鋰離子類型電池或鋰-離子-聚合物類型的第一電池5能夠接收約C/1或2C的強(qiáng)充電電流，其中C是電池的容量。經(jīng)外部電力充電設(shè)備11能夠由此對(duì)第一電池5進(jìn)行由箭頭10代表的快速充電。例如，該充電設(shè)備11可以為端子的形式。
圖2示出了第二電池6向車輛的電氣附屬設(shè)備4傳輸能量(箭頭12)的供電系統(tǒng)1。
在一個(gè)具體的實(shí)施例中，第一電池5和第二電池6通過切換裝置(未示出)連接到電動(dòng)機(jī)3。該切換裝置設(shè)置成根據(jù)至少一種能量閾值來切換在電池5，6之間的用于供應(yīng)給電動(dòng)機(jī)3的電流。
為此，切換裝置包括用于測定由第一電池供應(yīng)的能量的測定裝置，用于儲(chǔ)存能量閾值的電子裝置和將所述能量閾值與供應(yīng)的能量進(jìn)行比較的電子裝置。
以下描述電動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)1的不同操作模式。
圖3示出了在“正?！辈僮髂Ｊ较碌南到y(tǒng)1。箭頭13表示由第一電池5向電動(dòng)機(jī)3供應(yīng)能量給其供電。然后，電動(dòng)機(jī)3通過傳輸裝置傳輸電能(箭頭14)用于驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪2。當(dāng)由第一電池5供應(yīng)的能量大于放電能量閾值時(shí)，設(shè)置該操作模式。所述第一電池5的放電能量閾值是一個(gè)預(yù)定值，對(duì)于該值，由電池供應(yīng)的能量不足以使電動(dòng)機(jī)具有驅(qū)動(dòng)車輛所必需的功率。
當(dāng)由第一電池5輸送的能量少于放電能量閾值時(shí)，系統(tǒng)1在里程延長模式(mode prolongateur d’autonomie)中操作。因此啟動(dòng)切換裝置以便通過第二電池6向電動(dòng)機(jī)3供電并且通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)車輪2。圖4的箭頭15，16分別表示在第二電池和電動(dòng)機(jī)，及在電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)輪之間的能量流動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)3所必需的能量大于一個(gè)低能量閾值時(shí)，第一電池5向電動(dòng)機(jī)3供電以便通過傳輸裝置驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪2。
當(dāng)電動(dòng)機(jī)所必需的能量小于加速能量閾值時(shí)，啟動(dòng)切換裝置，并且供給電動(dòng)機(jī)3的電流從第一電池5被切換到第二電池6。
在一個(gè)具體實(shí)例中，達(dá)到約幾千瓦的低能量閾值，用于小于約每小時(shí)20公里的低速行駛。
因此，在電動(dòng)機(jī)3所必需的電流不是很高的階段中使用第二電池6，可以限制鋰離子類型或者鋰離子聚合物類型的第一電池5的體積、電容量和相應(yīng)的成本。
另外，因?yàn)榈诙姵?僅在能量延長模式中所要求的功率在大約幾千瓦(KW)至15KW的階段中使用。其放電不超過C/1，其中C是電池的電容量，因此使其能夠避免Ragone效應(yīng)。
圖5示出了由于車輪2的旋轉(zhuǎn)來回收利用能量的方式。在該操作模式中，在減速的情況下，車輪2的旋轉(zhuǎn)使電動(dòng)機(jī)3通過傳輸裝置儲(chǔ)存能量(箭頭17)。然后啟動(dòng)切換裝置以便分配再充電電流。所述電流或者被全部切換(引導(dǎo))到(箭頭18)接收高充電電流的第一電池5，或者部分切換。在后一情況下，切換裝置向第二電池6切換(引導(dǎo))(箭頭19)足夠小的可再充電電流的部分，以便不損壞它。
權(quán)利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)(1)，所述車輛包括電動(dòng)機(jī)(3)，用于在驅(qū)動(dòng)輪(2)和所述電動(dòng)機(jī)(3)之間傳輸能量的傳輸裝置以及電氣附屬設(shè)備(4)，特別是空調(diào)設(shè)備，所述系統(tǒng)(1)包括用于供電給所述電動(dòng)機(jī)(3)的第一可再充電電池(5)和用于供電給所述車輛的所述電氣附屬設(shè)備(4)的第二可再充電電池(6)，其特征在于，所述第一電池(5)和所述第二電池(6)通過切換裝置并聯(lián)連接到所述電動(dòng)機(jī)(3)，所述切換裝置被設(shè)置成根據(jù)至少一個(gè)能量閾值而切換供給所述電動(dòng)機(jī)(3)的電流，從所述第一電池(5)到所述第二電池(6)或相反，所述能量閾值是一個(gè)預(yù)定值，對(duì)于該值，由所述第二電池(6)輸送的能量不足以使所述電動(dòng)機(jī)具有在行駛的特定階段驅(qū)動(dòng)所述車輛所必需的功率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電池(5)是鋰離子或鋰金屬聚合物類型的電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池(6)是鋰金屬聚合物類型的電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電池(5)能夠供給包括在約40KW至55KW范圍內(nèi)的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池(6)能夠供應(yīng)約15KW的功率。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)(1)的控制方法，其特征在于，包括當(dāng)所述第一電池(5)供應(yīng)的能量大于放電能量閾值時(shí)，所述第一電池(5)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電以便通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪(2)；以及當(dāng)所述第一電池(5)供應(yīng)的能量小于所述放電能量閾值時(shí)，啟動(dòng)所述切換裝置以便由所述第二電池(6)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電，這樣通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述車輪(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)(3)必需的能量大于一個(gè)低能量閾值時(shí)，由所述第一電池(5)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電以便通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪(2)；以及當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)(3)必需的能量小于所述低能量閾值時(shí)，啟動(dòng)所述切換裝置以便由所述第二電池(6)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電，這樣通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述車輪(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在減速的情況下，啟動(dòng)所述切換裝置以便通過所述車輪(2)與所述電動(dòng)機(jī)(3)之間的能量傳輸而主要向所述第一電池(5)供應(yīng)再充電電流。
9.一種包括電氣附屬設(shè)備(4)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的供電系統(tǒng)(1)。
權(quán)利要求
1.一種用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)(1)，所述車輛包括電動(dòng)機(jī)(3)，用于在驅(qū)動(dòng)輪(2)和所述電動(dòng)機(jī)(3)之間傳輸能量的傳輸裝置以及電氣附屬設(shè)備(4)，特別是空調(diào)設(shè)備，所述系統(tǒng)(1)包括用于供電給所述電動(dòng)機(jī)(3)的第一可再充電電池(5)和用于供電給所述車輛的所述電氣附屬設(shè)備(4)的第二可再充電電池(6)，其特征在于，所述第一電池(5)和所述第二電池(6)通過切換裝置并聯(lián)連接到所述電動(dòng)機(jī)(3)，所述切換裝置被設(shè)置成根據(jù)至少一個(gè)能量閾值而在所述電池(5，6)之間切換供給所述電動(dòng)機(jī)(3)的電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電池(5)是鋰離子或鋰金屬聚合物類型的電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池(6)是鋰金屬聚合物類型的電池。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一電池(5)能夠供給包括在約40KW至55KW范圍內(nèi)的功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第二電池(6)能夠供應(yīng)約15KW的功率。
6.一種根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)(1)的控制方法，其特征在于，包括當(dāng)所述第一電池(5)供應(yīng)的能量大于放電能量閾值時(shí)，所述第一電池(5)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電以便通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪(2)；以及當(dāng)所述第一電池(5)供應(yīng)的能量小于所述放電能量閾值時(shí)，啟動(dòng)所述切換裝置以便由所述第二電池(6)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電，這樣通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述車輪(2)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)(3)必需的能量大于一個(gè)低能量閾值時(shí)，由所述第一電池(5)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電以便通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)動(dòng)輪(2)；以及當(dāng)所述電動(dòng)機(jī)(3)必需的能量小于所述低能量閾值時(shí)，啟動(dòng)所述切換裝置以便由所述第二電池(6)向所述電動(dòng)機(jī)(3)供電，這樣通過所述傳輸裝置驅(qū)動(dòng)所述車輪(2)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的控制方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在減速的情況下，啟動(dòng)所述切換裝置以便通過所述車輪(2)與所述電動(dòng)機(jī)(3)之間的能量傳輸而主要向所述第一電池(5)供應(yīng)再充電電流。
9.一種包括電氣附屬設(shè)備(4)的電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛，其特征在于，包括根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的供電系統(tǒng)(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于電動(dòng)機(jī)動(dòng)車輛的供電系統(tǒng)，所述車輛包括電動(dòng)機(jī)(3)，用于在驅(qū)動(dòng)輪(2)和電動(dòng)機(jī)(3)之間傳輸能量的裝置，所述車輛還包括電氣附屬設(shè)備(4)，特別是空調(diào)裝置。所述系統(tǒng)(1)包括用于供電給電動(dòng)機(jī)(3)的第一可再充電電池(5)和用于供電給該車輛的電氣設(shè)備(4)的第二可再充電電池(6)，所述兩個(gè)電池并聯(lián)到電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明還涉及一種用于控制這樣的系統(tǒng)的方法和設(shè)置有這樣的系統(tǒng)的電動(dòng)車輛。
文檔編號(hào)H02J1/08GK1871146SQ200480030980
公開日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月22日
發(fā)明者熱拉爾·克沃, 帕特里克·拉爾若 申請(qǐng)人:亨利·厄利耶集團(tuán)