專利名稱：電動汽車主輔電源切換系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種多電源系統，尤其是一種電動汽車主輔電源切換系統。
背景技術：
近年來，化石能源供給及需求影響著世界經濟及政治，，加上傳統燃油及燃氣車溫室氣體排放對自然環境的沖擊，各國政府都已經開始尋求新的汽車替代能源。經過近幾年的技術發展及開發，動力電池的一些關鍵性能得以改進，動力電池的安全性能、循環壽命、能量及功率密度都已經有了普遍提升，但是目前的電動汽車車依然存在一系列問題，導致它難以迅速普及。電動汽車用動力電池能量密度相對較小，單位體積可安裝的動力電池的行駛路程遠不如燃油車，因此行駛里程過短，同時需要建設大量充電站。(動力電池的剩余電量不足 以支持電動汽車到達充電站，動力電池在欠壓狀態下長時間運行會造成不可逆的損傷，降低使用壽命，變相增加了電動汽車的維護成本。)電動汽車行駛工況復雜，為滿足電動汽車加速及急剎車能量回饋等苛刻的使用條件，可以加裝超級電容器組實現，但是電動汽車用動力電池啟動電流很高，若啟動時直接將動力電池組接入超級電容,會燒壞超級電容,損壞供電電路,給乘客帶來危險。傳統電動汽車一般會配備兩個動力電池組，一個動力電池組負責動力系統的供電，一個動力電池組負責輔助設備的供電，而在日常使用過程中，除非是夏季或者天氣悶熱時，為提供給乘客一個舒適的乘坐環境才會開啟空調，大部分時間輔助動力電池組都在空閑中；而且如果電池組長時間不使用，電解液會腐蝕正負極材料，加速電池組老化，所以由于使用頻率太低反而會損壞動力電池組。申請號為CN200480026280的專利申請，提供一種主輔電源切換系統，使用了一個公共的耦合至電氣系統的正極端子，通過使用切換設備，使主電池組和多個輔助電池組的公共正極端子分別耦合至電氣系統，達到在主電池組沒電的時候將輔助電池組接入電氣電路的目的。如果將此專利技術運用到實際操作中可能存在一些問題。由于該發明專利中的電氣電路使用了機械的切換設備，所以不具備在主動力電池組電力不足時自動切換的功能，帶來的不良后果是，動力電池組的信息參數是多而且繁雜的，不但有電壓、電流、溫度等基本參數還有電動汽車本身的負載以及行駛路況等，在電動汽車行駛過程中僅僅讓司機根據這些參數來判斷是否需要切換到輔助電池組是不現實的。若電動汽車在公路行駛過程中司機通過警報裝置發現動力電池組電力不足，司機沒有充分觀察、考慮好周圍情況，貿然地切換到輔助電池組后會造成電動汽車短暫的動力喪失。通過切換設備直接將電路從主動力電池組切換至輔助動力電池組需要一段時間，即使時間很短，但是在高速行駛過程中仍然可能出事故。而且該發明專利中的供電電路中未設置有效的防短路裝置(事故電路切斷裝置)，若電動汽車不幸發生了交通事故，電池組正極電路被接通，負極電路接觸到車體的話，車體通電,使電池組短路造成電池組爆炸還會使乘客觸電,造成人身傷亡。
發明內容
本發明提供了一種電動汽車主輔電源切換系統，尤其是一種可以自動無縫切換的主輔電源切換系統，通過電池組管理系統，在主動力電池組電力不足的時候自動檢測路況信息、電動汽車負載信息后在符合安全的前提條件下自動將輔助動力電池組接入供電電路。為達上述目的，本發明所采用的技術方案為
一種電動汽車主輔電源切換系統，包括帶有正極輸出和負極輸出的主動力電池組和輔助動力電池組，帶有電壓檢測裝置、電流檢測裝置、車輛負載檢測裝置、電路控制裝置的控制供電電路上的所有繼電器的電池組管理系統；在主動力電池組正極串聯了第一繼電器，輔助動力電池組正極串聯了第二繼電器，各繼電器的輸入端均與電池組管理系統連接；主動力電池組正極還并聯一個輔助切換電路，串聯一個繼電器和二極管；各繼電器均有兩種工作位置，兩種工作位置的第一工作位置是繼電器主觸點耦合，兩種工作位置的第二工作位置是繼電器主觸點斷開；在所述第一繼電器的第一工作位置上，主動力電池組單獨與供電電路串聯，主動力電池組供電，在所述第二繼電器的第一工作位置上，輔助動力電池組單獨與供電電路串聯，輔助動力電池組供電。本發明所述的“主輔電源”是指電動汽車中安裝的由主動力電池組和輔助動力電池組組成的電池組系統，其中主動力電池組向電動汽車的動力系統供電，輔助動力電池組向電動汽車上安裝的輔助設備供電。采用本發明中的輔助切換電路到達了電池組無縫切換的目的，在主動力電池組切換至輔助動力電池組之前，主動力電池組仍可以通過輔助切換電路供電，使乘客更加舒適，減少司機的負擔，增加安全性，電池組之間的切換更加平滑，不易被察覺。電池組管理系統，負責收集電路上的電壓、電流、車輛負載信息，對電路中的所有繼電器進行管理，并通過發送控制信號有序地協調各電池組的電能釋放。為達到控制主動力電池組和輔助動力電池組相互切換的目的，主動力電池組正極和輔助動力電池組正極都串聯一個繼電器，繼電器的輸入端與電池組管理系統連接，電池組管理系統的電路控制裝置能通過發出控制信號有效地控制繼電器的狀態。本發明中使用主動力電池正極和輔助動力電池負極串聯的繼電器是一種包含主觸點和常開觸點、常閉觸點的繼電器，當此繼電器工作時，耦合主觸點，接通電路，常閉觸點斷開，將主動力電池組或者輔助動力電池組從供電電路中斷開，常開觸點耦合連接電池組管理系統，并向電池組管理系統發送反饋信息，直觀地反映給司機，能夠第一時間告知已經切換輔助動力電池組。電池組管理系統給第一繼電器輸入端一個控制信號，此時串聯在主動力電池組正極的繼電器處于工作狀態，主觸點耦合，主動力電池組接入供電電路，輔助動力電池組正極串聯的繼電器的常閉觸點斷開，輔助動力電池組正極串聯的繼電器無法正常工作、主觸點無法耦合，輔助動力電池組無法接入供電電路。電池組管理系統給第二繼電器輸入端一個控制信號，此時串聯在輔助動力電池組正極的繼電器處于工作狀態，主觸點耦合，輔助動力電池組接入供電電路，控制第一繼電器的常閉觸點斷開，主動力電池組正極串聯的繼電器無法正常工作、主觸點無法耦合，主動力電池組無法接入供電電路。電動汽車發生交通事故后，可能會損壞電池組，造成電池組的正極端子接入車身，如果此時負極端子再接入車身的話就會造成短路，電傷乘客、造成火災或爆炸，為盡量避免此類事故發生，在主動力電池組負極和輔助動力電池組負極都串聯一個繼電器，當發生事故后，電池組管理系統給出控制信號，使主動力電池組負極和輔助動力電池組負極串聯的繼電器停止耦合，把主動力電池組和輔助動力電池組從供電電路中斷開。為增加車輛安全性能，避免超級電容器因為起始電流太大而損壞，在主動力電池組正極并聯一個緩沖放電電路。主動力電池組正極和輔助動力電池正極串聯的繼電器上的常開觸點接入電池組管理系統，當繼電器處于工作狀態時，常開觸點閉合，繼電器給電池組管理系統發送一個反 饋信號，然后通過顯示設備將切換信息顯示給司機，在警告司機主動力電池電力不足的同時還能夠依靠輔助動力電池的電力到達充電站。輔助切換電路上串聯一個繼電器和二極管，二極管通過的電流較小，在主動力電池組電力不足的時候可以繼續保持通路，車輛繼續行駛，利用二極管的單向性，防止輔助動力電池組接入后，電流反灌入主動力電池。緩沖放電電路上串聯一個繼電器和緩沖電阻，通過緩沖電阻有效地降低了初始電流，很好地保護了超級電容器，增加了電容器的使用壽命，電動汽車的啟動更加安全。本發明的另一個目的是提供一種利用以上電動汽車主輔電源切換系統的主輔電源切換方法。為達上述目的，本發明的技術方案為當電池組管理系統檢測到電路中電壓、電流不足時，判定主動力電池組電力不足，同時給輔助動力電池組正極串聯的繼電器發送控制信號，輔助動力電池組正極串聯的繼電器開始工作，斷開第一繼電器的常閉觸點，主動力電池從供電電路中斷開，輔助動力電池組接入供電電路繼續供電，有效增加了電動汽車的行駛里程。相對于傳統的機械主輔電源切換而言，本發明提供的電動汽車主輔電源切換系統及其切換方法，在緊急情況下，電池管理系統關閉輔助設備的供電，輔助電源向動力系統供電有效延長了電動汽車的行駛距離，而且由于在兩個動力電池組的負極都串聯了一個繼電器，可以在發生事故時及時斷開，防止電池組短路和保護乘客避免觸電的危險。而且電動汽車在高速行駛中電力不足時，可以在主動力電池組由輔助切換電路繼續供電一小段時間后，迅速把輔助動力電池組切換到供電電路上，避免失去動力后與跟隨車輛發生事故，提升電動汽車的安全性能。
圖I為本發明的主輔電源切換系統示意圖。圖2為切換系統示意圖。圖3為輔助切換電路示意圖。圖4為緩沖放電電路示意圖。
圖5為本發明的主動力電池組與輔助動力電池組切換的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。實施例I如圖1-5所示，本發明 的主輔電源切換系統包括主動力電池組I、輔助動力電池組
2、電池組控制系統3。主動力電池組I的正極端子上串聯有繼電器4，繼電器4的主觸點41控制主動力電池組I和供電電路之間的斷開與耦合,繼電器4的常開觸點42負責向電池組管理系統3發送反饋信號，繼電器4的常閉觸點43和電池組管理系統3共同控制繼電器5的工作狀態。主動力電池組I的正極端子上串聯的繼電器4上并聯有輔助切換電路8，輔助切換電路8上串聯有二極管81和繼電器82，二極管81允許主動力電池組I繼續向動力系統供電，當輔助動力電池組2耦合至供電電路時，二極管81阻止輔助動力電池組2的電流反灌入主動力電池組I。主動力電池組I的正極端子上串聯的繼電器4還并聯有緩沖放電電路9，緩沖放電電路9上串聯了緩沖電阻91、繼電器92，當電動汽車突然啟動時，電路中電流太大，會燒壞超級電容，此時電池組控制系統3向繼電器92發送控制信號，繼電器92耦合，電流通過緩沖電阻91后電流強度大大降低，當電容器儲存的電量上升后，繼電器92斷開，繼電器4耦合，主動力電池組I進入正常供電狀態。主動力電池組I的負極端子上串聯有繼電器6，在主動力電池組I正極端子接入供電電路時，繼電器6也同時耦合，主動力電池組I的負極端子和正極端子同時接入供電電路。輔助動力電池組2的正極端子上串聯有繼電器5，繼電器5的主觸點51控制輔助動力電池組2和供電電路之間的斷開與耦合，繼電器5的常開觸點52負責向電池組管理系統3發送反饋信號，繼電器5的常閉觸點53和電池組管理系統3共同控制繼電器4的工作狀態。輔助動力電池組2的負極端子上串聯有繼電器7，在輔助動力電池2正極端子接入供電電路時，繼電器7也同時耦合，輔助動力電池組2的負極端子和正極端子同時接入供電電路。當電池組管理系統3檢測到電路中電壓、電流不足時，首先會提示駕駛員，讓駕駛員有準備地尋找最近的充電站，然后電池組管理系統3會不間斷地檢測車輛負載，判斷此時車輛是否需要較大動力，如果檢測到此時車輛處于一個相對低負載、平穩的行駛過程中，電池組管理系統3停止向繼電器4和繼電器6發送信號，繼電器4主觸點41斷開、常開觸點42斷開、常閉觸點43耦合，繼電器6斷開，同時電池組管理系統3向繼電器82發送控制信號，繼電器82 f禹合,主動力電池組I繼續以較小電流向動力系統供電，而后電池組管理系統3向繼電器5和繼電器7發送控制信號,繼電器5主觸點51稱合、繼電器7稱合、常開觸點52耦合、常閉觸點53斷開，輔助動力電池組2接入供電電路，同時通過常開觸點52給電池組管理系統3發出信號，提示駕駛員電池組已經切換完畢。采用此方案后，主動力電池組電力不足之后可以通過電池組管理系統向司機發出警告，讓司機有意識的尋找最近的充電站，就算在高速行駛中也不用害怕由于動力電池電力不足而導致車輛突然減速與跟隨車輛發生碰撞，而且本方案設計的安裝裝置也 可以保護發生交通事故后乘客的安全，避免乘客受觸電危險，有效地增加了電動汽車的行駛里程，增強了安全性能。
權利要求
1.一種電動汽車主輔電源切換系統,包括 帶有正極輸出和負極輸出的主動力電池組； 帶有正極輸出和負極輸出的輔助動力電池組； 帶有電壓檢測裝置、電流檢測裝置、車輛負載檢測裝置、電路控制裝置的控制供電電路上的所有繼電器的電池組管理系統； 所述主動力電池組正極串聯第一繼電器，輔助動力電池組正極串聯第二繼電器，各繼電器均與電池組管理系統連接； 主動力電池組正極還并聯一個輔助切換電路，輔助切換電路串聯一個繼電器和二極管； 各繼電器均有兩種工作位置，兩種工作位置的第一工作位置是繼電器主觸點耦合，兩種工作位置的第二工作位置是繼電器主觸點斷開； 在所述第一繼電器的第一工作位置上，主動力電池組單獨與供電電路串聯，主動力電池組供電； 在所述第二繼電器的第一工作位置上，輔助動力電池組單獨與供電電路串聯，輔助動力電池組供電。
2.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，繼電器是一種包含主觸點和常開觸點和常閉觸點的繼電器。
3.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，主動力電池組負極和輔助動力電池組負極都串聯一個繼電器。
4.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，主動力電池組正極還并聯一個緩沖放電電路。
5.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，當第一繼電器處于工作狀態時，主觸點導通，常閉觸點斷開，第二繼電器無法正常工作，輔助動力電池組無法接入供電電路。
6.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，當第二繼電器處于工作狀態時，主觸點導通，控制第一繼電器的常閉觸點斷開，第一繼電器無法正常工作，主動力電池組無法接入供電電路。
7.根據權利要求I所述的主輔電源切換系統，其特征在于，常開觸點接入電池組管理系統。
8.根據權利要求4所述的主輔電源切換系統，其特征在于，緩沖放電電路上串聯一個繼電器和緩沖電阻。
9.一種利用權利要求I至8任一所述的主輔電源切換方法，其特征在于當主動力電池組欠壓時，第二繼電器工作，斷開第一繼電器的常閉觸點，主動力電池從供電電路中斷開，輔助電池組接入供電電路繼續供電。
全文摘要
本發明公開了一種主輔電源切換系統，包括主動力電池組、輔助動力電池組、電池組管理系統，主動力電池組正極端子和輔助動力電池組正極端子都串聯一個繼電器。電池組管理系統通過向各個繼電器發送操作信號來控制繼電器的工作狀態，當主動力電池組正極端子串聯的繼電器處于工作狀態時，主動力電池組接入供電電路。當輔助動力電池組正極端子串聯的繼電器處于工作狀態時，輔助動力電池組接入供電電路。采用以上結構的主輔電源切換系統之后，傳統電動汽車能夠行駛更長的里程，也能避免車輛行駛過程中動力電池組沒電而導致的交通事故，增加了電動汽車的安全性能，避免資源的浪費，減少了溫室氣體的排放，也更加方便了消費者。
文檔編號B60L11/18GK102910082SQ201110223360
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月5日 優先權日2011年8月5日
發明者胡炬鋒, 陳艇, 李劍波 申請人:微宏動力系統(湖州)有限公司