一種動力系統及電動汽車的制作方法

本發明涉及電動汽車領域，具體而言，涉及一種動力系統及電動汽車。

背景技術：

隨著環境污染的加劇，純電動汽車和混合動力汽車因其能夠大幅消除甚至零排放汽車尾氣的優勢，受到政府及汽車制造企業的重視。然而，純電動和混合動力汽車尚有許多技術問題亟待突破，其中，電池續航能力和使用壽命是較為重要的問題。目前，電動汽車的動力系統的功能相對比較單一，且基本上只適用于對于車載電池的充電式的電動汽車，使得電動汽車由于車載電池的電池容量受限、充電時間長且續航里程較短等問題，導致實用性不足，無法大范圍推廣使用純電動汽車。電池及動力系統成為制約電動汽車發展的瓶頸問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種動力系統及電動汽車，以改善上述問題。

本發明較佳實施例提供一種動力系統，應用于包括電動機的電動汽車，所述動力系統包括移動電源、車載電池、管理器、電量檢測裝置和單片機；

所述車載電池與所述電動機電性連接，用于為所述電動機提供電能；

所述電量檢測裝置與所述移動電源和所述車載電池分別電性連接，用于檢測所述移動電源和所述車載電池的剩余電量，并將檢測得到的剩余電量發送至所述單片機；

所述單片機與所述電量檢測裝置電性連接，用于接收所述電量檢測裝置檢測得到的剩余電量，判斷所述剩余電量是否低于預設閾值，在所述剩余電量低于預設閾值時生成控制信息并發送至所述管理器；

所述管理器電性連接于所述單片機與所述移動電源、所述單片機與所述車載電池之間，用于接收所述單片機發送的控制信息，并根據所述控制信息控制所述移動電源對所述車載電池充電、并控制所述車載電池為所述電動機供電。

進一步地，所述車載電池包括多組并聯的電池組，多組所述電池組中的至少一組電池組與所述電動機電性連接，用于為所述電動機提供電能；所述電量檢測裝置與各電池組分別電性連接，用于檢測各電池組的剩余電量；所述單片機用于在判斷得出與所述電動機電性連接的電池組中的剩余電量低于預設閾值時，向所述管理器發送對該電池組充電的控制指令，并切換另一組剩余電量高于預設閾值的電池組為所述電動機提供電能。

進一步地，所述移動電源包括多組并聯的移動電池組，所述多組移動電池組可拆卸連接。

進一步地，所述動力系統還包括模數轉換器和三極管；

所述模數轉換器電性連接于所述電量檢測裝置和所述單片機之間，用于將從所述電量檢測裝置輸出的所述剩余電量的模擬信號轉換為數字信號并發送至所述單片機；

所述三極管電性連接于所述單片機和所述管理器之間，用于對從所述單片機輸出的控制信息進行放大并發送至所述管理器。

進一步地，所述動力系統還包括逆變器，所述逆變器電性連接于所述移動電源和所述車載電池之間，用于將從所述移動電源輸出的直流電轉換為交流電后為所述車載電池充電。

進一步地，所述動力系統還包括變壓整流器，所述變壓整流器電性連接于所述逆變器和所述車載電池之間，用于根據所述車載電池的充電電壓對從所述逆變器輸出的交流電進行變壓整流處理以提高所述車載電池的充電效率。

進一步地，所述動力系統還包括多個可控開關和多個第一繼電器開關，所述多個可控開關電性連接于所述移動電源和所述逆變器之間，所述多個第一繼電器開關電性連接于所述變壓整流器和所述車載電池之間，所述可控開關和所述第一繼電器開關用于控制所述移動電源與所述車載電池之間的通路的導通和關閉。

進一步地，所述動力系統還包括多個第二繼電器開關，所述第二繼電器開關電性連接于所述車載電池和所述電動機之間，用于控制所述車載電池與所述電動機之間的通路的導通和關閉。

進一步地，所述移動電源可拆卸地設置于所述電動汽車的車身本體，所述移動電源包括充電接口。

本發明另一較佳實施例提供一種電動汽車，包括上述所述的動力系統。

本發明實施例提供的一種動力系統及電動汽車，該動力系統通過單片機與電量檢測裝置電性連接，以接收電量檢測裝置檢測得到的剩余電量，判斷該剩余電量是否低于預設閾值，在該剩余電量低于預設閾值時生成控制信息并發送至管理器，以使管理器控制移動電源為車載電池充電，并控制車載電池為電動機供電。該系統通過設計電動汽車車載電池內部布局方式和增設移動電源，以使移動電源對車載電池進行即時充電，并不受場地限制和等待時間要求，提高電動汽車用戶的使用行程及實現了無等待充電。

為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，并配合所附附圖，作詳細說明如下。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明較佳實施例提供的一種動力系統的結構框圖。

圖2為本發明較佳實施例提供的動力系統的另一種結構框圖。

圖3為本發明較佳實施例提供的車載電池連接關系的示意圖。

圖4為本發明較佳實施例提供的移動電源連接關系的示意圖。

圖5為本發明較佳實施例提供的動力系統的控制切換開關的工作框圖。

圖6為本發明較佳實施例提供的動力系統的控制切換開關的原理圖。

圖7為本發明較佳實施例提供的動力系統的充電模式的工作示意圖。

圖標：100-動力系統；110-移動電源；120-車載電池；130-管理器；140-電量檢測裝置；150-單片機；160-模數轉換器；170-三極管；180-逆變器；190-變壓整流器。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發明實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的選定實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。同時，在本發明的描述中，除非另有明確的規定和限定，術語“設置”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

目前，多數電動汽車單次充滿電后其駕駛行程在150-300公里之間。在慢充狀態下其充滿電的時間為3-6小時，而快充狀態下其充滿電的時間為10-30分鐘。并且充電場所固定、不方便。此外，車載電池的體積較大，重量達到200公斤以上，換電場所設施要求高，人員配備多，且多次更換后影響電動汽車的性能。通過調查，上述因素嚴重影響了使用者的使用率，同時也嚴重影響了潛在用戶的購買及使用熱情。基于上述問題，本發明實施例提供了一種動力系統，通過設計電動汽車車載電池內部布局方式和增設移動電源，以使移動電源對車載電池進行即時充電，并不受場地限制和等待時間要求，提高電動汽車用戶的使用行程及實現了無等待充電。

并且，移動電源可以設立換電站進行更換。移動電源采用模塊化設計，單組移動電源模塊在30-40斤左右，相當于提供30-40公里的動力用電，單組移動電源的體積大小會隨著電池發展變得小而輕，且容量更大。整個移動電源可根據用戶要求配備3-4組，大約提供120公里動力用電，加上車載電池部分提供的電量，至少可以提供300公里的電量。且換電站的場地環境要求不高、人員配備少、投入資金少、換電等待時間短等為電動汽車的生產廠家帶來商機和電動汽車的使用者提高續航里程并方便了充電。

請參閱圖1，是本發明較佳實施例提供的一種動力系統的結構框圖，所述動力系統100應用于包括電動機的電動汽車。如圖1所示，所述動力系統100包括移動電源110、車載電池120、管理器130、電量檢測裝置140和單片機150。

所述車載電池120與所述電動機電性連接，用于為所述電動機提供電能。所述電量檢測裝置140與所述移動電源和110和車載電池120分別電性連接，用于檢測所述移動電源110和所述車載電池120的剩余電量，并將檢測得到的剩余電量發送至所述單片機150。所述單片機150與所述電量檢測裝置140電性連接，用于接收所述電量檢測裝置140檢測得到的剩余電量，判斷所述剩余電量是否低于預設閾值，在所述剩余電量低于預設閾值時生成控制信息并發送至所述管理器130。所述管理器130電性連接于所述單片機150與所述移動電源110、所述單片機150與所述車載電池120之間，用于接收所述單片機150發送的控制信息，并根據所述控制信息控制所述移動電源110對所述車載電池120充電，并控制所述車載電池120為所述電動機供電。

可選地，在本實施例中，所述車載電池120包括多組并聯的電池組(最優為3組)。可選地，多組所述電池組中的至少一組電池組與所述電動機電性連接，用于為所述電動機提供電能。所述電量檢測裝置140與各電池組分別電性連接，用于檢測各電池組的剩余電量。

可選地，在本實施例中，可采用BQ2040來對所述電池組進行電量檢測。BQ2040是一種常用的電池電量檢測芯片，其內部包含有溫度傳感器。BQ2040通過內置的溫度傳感器和內部的計數器來估算被測電池組的放電程度，并且在檢測的同時還可以根據溫度需要對所述電池組進行溫度補償。此外BQ2040能夠通過被測電池組的放電周期，以校準所述電池組的實際容量。需要說明的是，在實施例中，還可以采用其他的裝置以實現對所述電池組的剩余電量的檢測。

所述電量檢測裝置140將檢測得到的所述電池組的剩余電量發送至所述單片機150。所述單片機150接收到所述電量檢測裝置140檢測得到的所述電池組的剩余電量后，會對接收到的該電池組的剩余電量進行判斷。當所述單片機150判定所述剩余電量低于預設閾值時，會向所述管理器130發送一控制指令以使所述管理器130控制所述移動電源110對該電池組進行充電。

在實際應用時，當所述電池組的電量過低時，對所述電動機的充電效率會大幅度下降，并且還會損壞所述電池組的使用壽命。可選地，在本實施例中，所述預設閾值設為所述電池組的電量總容量的百分之二十五，即，在所述單片機150判定該電池組的剩余電量低于其總容量的百分之二十五時，則切斷該電池組與所述電動機之間的通路，并切換另一組剩余電量高于其總電量的百分之二十五的電池組為所述電動機進行供電。并且，所述單片機150向所述管理器130發送控制信息，以使所述管理器130控制所述移動電源110對該剩余電量低于其電量總容量的百分之二十五的電池組進行充電。

請參閱圖2，為本發明較佳實施例提供的動力系統的另一種結構框圖。如圖2所示，所述動力系統100還包括模數轉換器160、三極管170、逆變器180和變壓整流器190。

所述模數轉換器160電性連接于所述電量檢測裝置140和所述單片機150之間。所述電量檢測裝置140在檢測到所述移動電源110和所述車載電池120的剩余電量后，會將剩余電量值轉換為電信號并發送至所述模數轉換器160。所述模數轉換器160將接收到的所述剩余電量值的模擬信號轉換為所述剩余電量值的數字信號并發送至所述單片機150。

所述三極管170電性連接于所述單片機150和所述管理器130之間，用于對從所述單片機150輸出的控制信息進行放大并發送至所述管理器130。

所述逆變器180電性連接于所述移動電源110和所述車載電池120之間，用于將從所述移動電源110輸出的直流電轉換為交流電后為所述車載電池120充電。

所述變壓整流器190電性連接于所述逆變器180和所述車載電池120之間，用于根據所述車載電池120的充電電壓對從所述逆變器180輸出的交流電進行變壓整流處理以提高所述車載電池120的充電效率。

在實際應用中，現有電動汽車在慢充狀態下所需的充電時間至少為5個小時，其充電電流為16A。所述電池組的充電時間的長短可按照以下方法來計算：電池容量除以充電電流。但考慮到充電過程中的發熱等因素所造成的電量損耗，通常損耗范圍在10％到40％之間。因此在理論電池容量的基礎上乘以系數1.2(或者1.1、1.3、1.4)。則可以估算出充電的時間：充電時間(分鐘)＝電池容量＊1.2/電流(A)＊60。在電動汽車充滿電后，其駕駛行程可以達到150-300公里。以采用三組電池組為例進行說明，三組電池組所供能量能行駛260公里，則單個電池組可以提供行駛80公里以上的電能。若駕駛速度最大約為100公里/小時，平均駕駛速度約為70-80公里/小時，則包括有三組電池組的車載電池120可以為電動汽車供電約3小時。為了保證每組電池組均有充分的充電時間，可以通過所述變壓整流器190對從所述移動電源110輸出并經所述逆變器180逆變后的所述交流電進行升壓以縮短為所述電池組充電的時間。

可選地，常用的升壓變壓整流器包括高頻升壓變壓整流器、直流升壓變壓整流器、交流升壓變壓整流器、干式升壓變壓整流器及低頻升壓變壓整流器等。可選地，在本實施例中，采用交流升壓變壓整流器對所述逆變器180輸出的交流電進行升壓后為所述車載電池120充電。交流升壓變壓整流器具有體積小、重量輕、結構緊湊、功能齊全、通用性強及使用方便等優點。此外，交流升壓變壓整流器還具有良好的耐熱性、防潮性及穩定性等。

可選地，在本實施例中，所述車載電池120采用模塊化設計。請參閱圖3，為本發明較佳實施例提供的車載電池連接關系的示意圖。如圖3所示，以三組并聯的電池組為例，所述車載電池120包括三組并聯連接的電池組，每組電池組由十一組子串電池串聯而成，而其中，每組子串電池包括三個并聯連接的單體電池。

可選地，在本實施例中，所述移動電源110可拆卸地設置于所述電動汽車的車身本體，所述移動電源110包括多組并聯的移動電池組，多組所述移動電池組可拆卸連接。在使用時，多組所述移動電池組可組合在一起為所述車載電池120充電，也可拆開來單獨為所述車載電池120充電。在單組所述移動電池組出現故障需要維修時，即可拆分開來單獨進行維修，方便、快捷且可維護性高。

需要說明的是，在實際應用中，考慮到便于更換移動電源110，可設計多組移動電池組分別為所述車載電池120充電。請參閱圖4，為本發明較佳實施例提供的移動電源連接關系的示意圖。如圖4所示，以包含三組移動電池組的移動電源110為例來進行說明。所述移動電源110包括三組并聯的移動電池組，每組移動電池組包括四組串聯連接的子串電池，且每組子串電池包括三個并聯連接的單體移動電池。當第一組所述移動電池組的電量用完后可通過所述管理器130關閉所述第一組移動電池組，并開啟第二組所述移動電池組為所述車載電池120充電。當第二組所述移動電池組的電量用完后，通過所述管理器130關閉第二組所述移動電池組，并開啟第三組所述移動電池組為所述車載電池120進行充電。

在實際應用時，當電動汽車行駛到換電站時，可以根據各組所述移動電池組的具體使用情況更換所述移動電池組。可選地，本實施例中，各組所述移動電池組均包括充電接口。在所述電動汽車駕駛空閑期間，可以利用有市電接口的地方(辦公室、飯店及居住地等)為所述移動電池組充電。所述移動電源110采用模塊化設計，各移動電池組之間可拆卸地連接，方便電動汽車的使用者更換移動電池組，并實現靈活、多樣的充電方式，節約了使用者的等待時間。

請參閱圖5，為本發明較佳實施例提供的動力系統的控制切換開關的工作框圖。如圖5所示，所述動力系統100還包括多個可控開關和多個第一繼電器開關，所述多個可控開關電性連接于所述移動電源110和所述逆變器180之間。所述多個第一繼電器開關電性連接于所述變壓整流器190和所述車載電池120之間，所述可控開關和所述第一繼電器開關用于控制所述移動電源110與所述車載電池120之間的通路的導通和關閉。

可選地，所述動力系統100還包括多個第二繼電器開關，所述第二繼電器開關電性連接于所述車載電池120和所述電動機之間，用于控制所述車載電池120與所述電動機之間的通路的導通和關閉。請參閱圖6，為本發明較佳實施例提供的動力系統的控制切換開關的原理圖。

請參閱圖7，為本發明較佳實施例提供的動力系統的充電模式的工作示意圖。如圖7所示，當只有1通道導通時，此時，電池組1為所述電動機供電，電池組2和電池組3處于待運行狀態。當所述單片機150判定所述電量檢測裝置140檢測得到的電池組1的剩余電量達到其總容量的百分之二十五時，所述第二繼電器開關自動斷開1通道，并開通2通道。此時，電池組2開始為所述電動機進行供電。并且，所述單片機150控制所述管理器130以控制所述移動電源110開始給所述電池組1充電。當所述電池組2在使用電容量剩余百分之二十五時，所述第二繼電器開關自動斷開2通道，并開通3通道，此時電池組3開始供電。并且，此時所述單片機150發出控制信息至所述管理器130以控制所述移動電源110同時給所述電池組1和所述電池組2充電。當所述電池組3在使用電容量剩余百分之二十五時，所述第二繼電器開關自動斷開3通道，并開通1通道，此時所述電池組1開始為所述電動機供電，同時所述移動電源110給所述電池組2和所述電池組3充電。以此類推，只要所述移動電源110電量充足，可反復給所述電池組充電。

需要說明的是，考慮到所述車載電池120的供電效率，當所述電池組的電池量在總容量的百分之二十五到百分之八十五之間時，所述車載電池120對所述電動機的供電效率是最優的。因此，在所述電池組的電量達到百分之八十五的時候，所述移動電源110即停止對所述電池組進行充電。

本發明較佳實施例還提供了一種電動汽車，所述電動汽車包括上述的動力系統100。所述動力系統100包括移動電源110、車載電池120、管理器130、電量檢測裝置140及單片機150。

所述車載電池120與所述電動機電性連接，用于為所述電動機提供電能。所述電量檢測裝置140與所述移動電源110和所述車載電池120分別電性連接，用于檢測所述移動電源110和所述車載電池120的剩余電量，并將檢測得到的剩余電量發送至所述單片機150。所述單片機150與所述電量檢測裝置140電性連接，用于接收所述電量檢測裝置140檢測得到的剩余電量，判斷所述剩余電量是否低于預設閾值，在所述剩余電量低于預設閾值時生成控制信息并發送至所述管理器130。所述管理器130電性連接于所述單片機150與所述移動電源110、所述單片機150與所述車載電池120之間，用于接收所述單片機150發送的控制信息，并根據所述控制信息控制所述移動電源110對所述車載電池120充電，并控制所述車載電池120為所述電動機供電。

包括有所述動力系統100的電動汽車，其車載電池120能實現充放電相對隔離、同時工作，解決了現有車載電池120在反復充放電時的發熱量高、效率降低等問題。并且，具有移動電源110來為所述車載電池120作為后備電源，所述電動汽車在續航里程上有所提高，且充電更加方便、快捷。

綜上所述，本發明實施例提供的一種動力系統100及電動汽車，所述單片機150會對所述電量檢測裝置140檢測得到的所述移動電源110和所述車載電池120的剩余電池進行判斷。當所述單片機150判定所述移動電源110和所述車載電池120的剩余電量低于一預設閾值時，會向所述管理器130發送控制信息以控制所述移動電源110為所述車載電池120進行充電，并控制所述車載電池120為所述電動機供電。通過設計電動汽車車載電池內部布局方式和增設所述移動電源110為所述車載電池120在電動汽車行駛中進行即時充電，使得充電更加靈活、方便，提高了所述電動汽車的續航里程。

進一步地，所述車載電池120實現了充放電相對隔離、同時工作，解決了現有車載電池120在反復充放電時的發熱量高、效率低下等問題。

進一步地，所述移動電源110和所述車載電池120均采用模塊化設計，可拆分可組合，可維護性高。

進一步地，所述移動電源110和所述車載電池120之間連接有升壓變壓整流器，可調整升壓倍數，以適用于各種不同參數的車載電池120。

需要說明的是，在本文中，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。