電動車用電源系統的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種電動車用電源系統，其包括用于向電動車提供動力源的主電源和以及輔助主電源向電動車提供動力源的輔助電源，所述電動車用電源系統還包括DC/DC轉換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉換器與該主電源相連。該電動車用電源系統具有功率密度大、使用壽命長、成本低廉等優點。
【專利說明】
電動車用電源系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用以向電動車提供動力源的電源，尤其是一種用于向電動自行車、電動叉車以及電動大巴等電動車輛提供動力源的電源系統。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著石油資源的日益枯竭，大氣污染越來越嚴重，電動車以其價廉、便捷、環保的功能優勢，在中國市場上越來越受到消費者的青睞；較為常見的電動車通常是以可充電電池作為能量來源，通過控制器、電機等部件，將電能轉化為機械能運動而使車輛運動。
[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力源大倍率充放電性能比較差；電動車在使用過程中，比如在啟動、加速或爬坡時，為了向電動車輛提供較大的瞬時功率，可充電電池勢必將進行大倍率放電，但頻繁的大倍率放電致使可充電電池壽命衰減較快，從而嚴重影響了電動車的使用壽命。
[0004]為了克服上述可充電電池上述技術缺陷，研究人員曾多次嘗試以超級電容器作為應急電源，雖然超級電容器作為一種近年來興起的綠色環保能源，其具有大倍率充放電性能較好，非常適合使用在瞬時功率大、充方電頻繁的場合，但如何使可充電電池與超級電容器之間進行合理的組合，才能使超級電容器和可充電電池在性能上發揮到最佳，且成本最為低廉，一直是研發人員而關注的一個重要問題。
【發明內容】
[0005]本發明要解決的技術問題是提供一種電動車用電源系統，該電動車用電源系統不但解決了傳統電動車動力源因大功率放電而致使壽命嚴重縮短的技術問題，且結構簡單，成本低廉。
[0006]為解決上述技術問題，本發明提供了一種電動車用電源系統，其包括用于向電動車提供動力源的主電源和以及輔助主電源向電動車提供動力源的輔助電源，所述電動車用電源系統還包括DC/DC轉換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉換器與該主電源相連。
[0007]與現有技術相比，本發明具有下述有益效果:(I)本發明的電源系統包括主電源和輔助電源，在電動車瞬時啟動、加速或爬坡時，輔助電源瞬間釋放大電流，與主電源一起向電動車提供動力源，進而彌補了傳統電動車主電源因頻繁的大倍率充放電而致使壽命縮減嚴重的技術缺陷；(2)由于本發明還設置有DC/DC轉換器，在該DC/DC轉換器的作用下，輔助電源對外輸出恒定能量；(3)由于本發明的DC/DC轉換器包括升壓單元和降壓單元，升壓單元和降壓單元為同一組件，故該DC/DC轉換器結構簡單，制造成本低廉；(4)由于本發明的儲能模塊，重在采用EDLC模組，所以可以實現超低溫_40°C使用的環境，克服了電池模組所無法實現的技術難題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1為本發明的電源系統的電路原理結構框圖，圖中示出了主電源和輔助電源一起向負載供電時的各部件之間的通信關系。
[0009]圖2為本發明的電路原理框圖，圖中示出了主電源對外能量輸出時的各部件之間的通信關系。
[0010]圖3為本發明的連接有主電源和輔助電源的DC/DC轉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，電流在DC/DC轉換器各元器件的流向。
[0011]圖4為本發明的連接有主電源和輔助電源的DC/DC轉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載供電時，電流在DC/DC轉換器各元器件的流向。
【具體實施方式】
[0012]需要進一步釋明的是:本發明的所稱的電動車，包括所有依靠電力驅動的有關車輛，包括但不限于電動自動車、電動大巴、電動叉車、混合動力車等有關運輸或運載工具。
[0013]參見圖1，本發明的電動車用電源系統包括主電源I和輔助電源2，其中，主電源I用于向電動車提供動力源，輔助電源2用以在電動車瞬時啟動、加速或爬坡等需要瞬時大功率的情形下，同主電源I 一起向電動車負載提供動力源，進而彌補主電源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，該電池組由多個可充電電池串聯或/和并聯連接而形成，所述輔助電源2可以為超級電容器模組，該超級電容器摸組由多個超級電容器單體串聯或/和并聯連接而形成。當然，該主電源I也可以是其它直流電源。
[0015]本發明的電動車用電源系統還包括DC/DC轉換器3，所述主電源I與輔助電源2通過該DC/DC轉換器3相連；DC/DC轉換器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，本發明的主控模塊4包括電量檢測器41、微處理器42以及功率器件驅動電路43;其中，電量檢測器41包括電壓檢測單元和負載電流檢測單元，用以實時檢測主電源和輔助電源的電量，并根據檢測的主電源和輔助電源的電量以及負載所需電流的狀況，向微處理器發出信號，由微處理器對相關信號做出比較或判斷后，輸出信號，而控制功率器件驅動電路43，使DC/DC轉換器開始工作，而實現能量的對外輸出。
[0017]作為本發明的一個優選方案，本發明的微處理器采用MCU/DSP處理器，運用PWM、PFM、ZVS與移相控制，實現轉換效率最大化，且綠色環保。
[0018]圖2作為一個參考例，示出了主電源對外能量輸出時的各部件之間的通信關系；即電量檢測器41首先檢測輔助電源2的電量，當輔助電源2的電量小于主電源的電量、或負載需要輔助電源2提供能量信號時，把相關信號傳送至微處理器42，經過微處理器42對相關信號處理后，而發送信號至功率器件驅動電路43，由功率器件驅動電路43驅動DC/DC轉換器工作，對主電源I輸出的電壓或電流信號進行轉換，經過濾波后對外輸出。
[0019]參見圖3和圖4，本發明的DC/DC轉換器3包括升壓單元和降壓單元，所述升壓單元和降壓單元為同一組件，所述升壓單元的輸入端311為所述降壓單元的輸出端321，且所述升壓單元的輸出端312為所述降壓單元32的輸入端322。所述升壓單元的輸入端311與所述降壓單元的輸出端321連接位于輔助電源2的端口處，所述升壓單元31的輸出端312與所述降壓單元的輸入端322連接位于所述主電源I的輸出端口處。
[0020]作為一個優選例，本發明的升壓單元優選BOOST拓撲結構，降壓單元優選BUCK拓撲結構，該BOOST拓撲結構和BUCK拓撲結構共用同一組件；更具體的，本發明中的DC/DC轉換器3包括第一功率管Q1、第二功率管Q2以及儲能電感L ;該第一功率管Q1、第二功率管Q2以及儲能電感L的連接關系介紹如下: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；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。所述升壓單元的輸出端312和所述降壓單元322的輸入端位于第一功率管Ql與主電源I相連的電路上，所述升壓單元的輸入端311與所述降壓單元的輸出端321位于所述儲能電感L與輔助電源2相連接的電路上。
[0021]所述電動車用電源系統還包括負載5,該負載5為發動機,用于把電源系統的電能轉化為電動車動能；其位于主電源I輸出端與DC/DC轉換器I相連的電路上，即位于主電源I與升壓單元的輸出端312或所述降壓單元的輸入端322之間的電路上。
[0022]圖3作為一個參考例，示出了主電源I向輔助電源2充電時，電流在DC/DC轉換器3各元器件的流向。即當電量檢測器41檢測得到輔助電源的電量小于主電源的電量，把相關信號傳送至微處理器42，經過微處理器42對該信號分析比較后，發送信號至功率器件驅動電路43，由功率器件驅動電路43驅動DC/DC轉換器的第一功率管Ql和第二功率管Q2，降壓電路工作，此時，第一功率管Ql閉合而作為主開關管開始工作，第二功率管Q2續流，儲能電感進行儲能，對外輸出一個恒壓或恒流的電信號，對輔助電源2進行充電。由于主電源I在對輔助電源2進行充電過程中，在降壓電路作用下，電信號轉化為恒壓或恒流信號，因此，在對輔助電源2充電時，可很好的輔助電源2進行保護。
[0023]圖4作為一個參考例，示出了主電源I和輔助電源2 —起向負載供電時，電流在DC/DC轉換器3各元器件的流向。即當電量檢測器41檢測得到負載需要較大電流或電壓信號，把相關信號傳送至微處理器42，經過微處理器42對該信號分析比較后，發送信號至功率器件驅動電路43，由功率器件驅動電路43驅動DC/DC轉換器的第二功率管Q2和第一功率管Ql，升壓電路開始工作，此時，第二功率管Q2閉合而作為主開關管開始工作，第一功率管Ql斷開，儲能電感L對外釋放電能；輔助電源2在該儲能電感L的作用下，對負載輸出大電流或高電壓，進而彌補了主電源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重的技術缺陷。
【權利要求】
1.一種電動車用電源系統，包括用于向電動車提供動力源的主電源和以及輔助主電源向電動車提供動力源的輔助電源，其特征在于，所述電動車用電源系統還包括DC/DC轉換器，所述輔助電源通過該DC/DC轉換器與該主電源相連。
2.如權利要求1所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述DC/DC轉換器包括升壓單元和降壓單元，所述升壓單元和降壓單元為同一組件，所述升壓單元的輸入端為所述降壓單元的輸出端，且所述升壓單元的輸出端為所述降壓單元的輸入端。
3.如權利要求2所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述升壓單元的輸入端與所述降壓單元的輸出端連接位于輔助電源的端口處，且所述升壓單元的輸出端與所述降壓單元的輸入端連接位于所述主電源的端口處。
4.如權利要求3所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述DC/DC轉換器包括第一功率管、第二功率管以及儲能電感，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，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.如權利要求4所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述升壓單元的輸出端與所述降壓單元的輸入端位于第一功率管與主電源相連的電路上，所述升壓單元的輸入端與所述降壓單元的輸出端位于所述儲能電感與輔助電源相連接的電路上。
6.如權利要求1至5任一項所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述DC/DC轉換器還連接有主控模塊并受該主控模塊的控制。
7.如權利要求5所述的電動車用電源系統，其特征在于，在所述主電源輸出端與升壓單元的輸出端或降壓單元的輸入端之間的電路上設置有用于把電源系統的電能轉化為電動車動能的負載。
8.如權利要求6所述的電動車用電源系統，其特征在于，所述主電源包括由多個可充電電池串聯或/和并聯連接而形成的電池組，所述輔助電源包括由多個超級電容器單體串聯或/和并聯連接而形成的超級電容器模組。
【文檔編號】B60L3/00GK104309483SQ201410443332
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年9月2日 優先權日:2014年9月2日
【發明者】陳宇澄, 王樹曉, 陳樂茵, 姚欣威 申請人:富華德電子有限公司