电动汽车子母电池组动力设计及分离式充电方法

技术领域  

本发明属于电动汽车领域，涉及一种电动汽车子母电池组动力设计及分离式充电方法。

背景技术

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车具有运行经济，清洁环保等优点，受到各国政府的大力推动。目前，电池充换电及管理系统是一个比较重要的难点问题。

目前，纯电动汽车一般以单电池组作为动力能源，一旦能源耗尽，只能停止行驶，因而在耗电完成之前，需要寻找公用充电桩、或者回到用户充电桩，或者更换电池组。如果是混合动力电动汽车，虽然可以启动备用能源，但是混合动力电动汽车，有两套动力，再加上两套动力的管理控制系统，结构复杂，技术较难，价格较高，混合动力不是电动汽车的发展方向。

纯电动汽车使用充电桩进行充电，如果寻找公用充电桩充电，需要寻找社会预安装的公用设备，公用设备一般离驾驶人生活工作的地址有一定距离，一般只能选择快充，快速充电一般具有以下特征：充电电压高，且为直流电压充电，需要通过整流装置将交流电变换为直流电，对动力电池组的耐压性和保护提出更高要求;充电电流大，是常规充电电流的十倍甚至几十倍，对动力电池组产生巨大电流冲击，会降低动力电池组的循环寿命;充电一般不达到满充状态。另外，快充一般在白天进行，容易造成电网负荷加大，电压不稳。

纯电动汽车使用充电桩进行充电，如果使用用户充电桩充电，用户充电桩一般安装在办公写字楼或者家庭社区，常采用交流的常规充电模式。对于中国城市的建筑，建筑结构以高楼为主，中国城市地面停车场数量有限，大部分车辆没有固定停车场，无法满足电动汽车对充电桩的需求，会造成有车充不上电的情况。

纯电动汽车另外可以使用更换电池组的换电模式，一般一两分钟就可以完成，但会导致如下问题：1、如果电池用户采购，多购一份备用电池，购车起始成本高。 2、如果电池换电站采购，各款车所需电池不同，差异较大；并且难以同时存放足够多的各款电池；另外随着电池的使用次数增加，将产生很大差异，运营商很难判断。

发明内容 

本发明针对目前纯电动汽车充电、换电的不便，提出了电动汽车子母电池组动力及分离式充电方法设计。电动汽车安装正常容量规格的母电池组和小容量小动能的子电池组。即正常行驶情况下，使用母电池组正常驱动行驶，满足正常速度和续航要求；在母电池组电池能量快耗尽情况下，需要充电时，在充电站拆卸母电池组，电动汽车启动子电池组工作，子电池组驱动汽车电机低速行驶离开充电站，找到合适的公用停车场停车或者返回家庭、办公点等专用停车场。待母电池组充电满后，启动子电池组工作返回充电站，取回母电池组并切换到母电池组工作。

本发明的特征在于利用低动能、低电量的子电池组工作解决了母电池组、充电站、汽车停放彼此之间的矛盾，根据汽车行驶特点重新考虑汽车动力方式，实现正常行驶、充电管理和和停车场停放的兼顾。一般城市内行驶，驾驶人都是在居民区或者办公区充电，正常情况，晚上停使进行充电最为理想，如果母电池交给就近的充电站进行充电，并使用子电池组回到停车场停车，这样，把电池集中统一充电管理，实现专业化的充电服务，又不影响当前城市的停车方式。城市小区没有道路中心线的道路在30Km/s速度以内，如子动力系统提供30Km/s速度动能,10Km以内的续航能力，在停车场5Km行车范围内找到充电站就可以完全解决充电、停车，行驶的矛盾。不用用户自建充电桩，使用公用充电站就可以实现慢充，同时不影响正常的工作、生活、休息。公用充电站不用采购备用电池组，使用正常的220V或者380V交流电就可以实现电池充电，大大降低了设备成本和管理成本，很容易收回成本，并盈利。大量公用充电站分布在城市街区，极大增加了电动汽车的方便性和可用性，促进电动汽车的繁荣发展。

附图说明

图1 子母动力电池组的设计方案图；

图2 子母动力电池组分离式充电使用方法图。 

具体实施方式

本发明提出的电动汽车子母电池组动力设计及分离式充电方法。首先在电动汽车上改进设计了子母动力电池组及相关控制单元。如图1子母动力电池组的设计方案图，主要包括母电池组1、子电池组2、切换开关3、变速装置4、驱动电机5、发电机6。母电池组1，用于正常行驶，根据正常设计旅程和动能设计容量和大小。子电池组2用于母电池拆卸后辅助近距离低速行驶，体积和重量可以比母电池组小很多。切换开关3用于子母电池组之间的切换，可以是手动或者自动切换，根据子母电池组的安装状态自动切换。变速装置4用于汽车的动力速度控制，用于母电池组1时，能正常行驶变速，用于子电池组2时，变速装置4控制汽车只能低速行驶。驱动电机5用于驱动汽车行驶。发电机6用于将汽车在降速制动和下坡时的动能自动回馈蓄电池，回馈方式可优先给子电池组2。另外母电池组1可以给子电池组2进行充电。多重机制保证子电池组充分有电，用于母电池组1卸载后的使用。

根据电动汽车的目前市场情况，母电池组1一般要求满足300Km续航里程，最大速度140Km/s，一般在300Kg左右。子电池组2可以按照10Km续航里程，最大速度30Km/s设计，这样子电池组2重量在10Kg左右，即为母电池组的5%容量以内。尽量减少子电池组的经济负担和安装负担。电池组设计支持发电机和母电池组1对子电池组2进行充电，子电池组2就可以一直待用状态，可以不支持用户更换，只支持维修拆换，简化管理和使用。

电动汽车子母动力电池组的使用，这样为分离式充电方式提供了条件，如图2子母动力电池组分离式充电使用方法图，电动汽车分离式充电方法就把停车场和充电站分离开来。原来的电动汽车一般只能采用换电和充电方式，换电方式只能更换电池组，只能备份电池组或者使用换电站电池，如果是充电模式，充电桩必须在停车场附近。本发明使用的分离式充电方法就是使用子电池组的动力使得充电站的位置可以在子电池组的一半续航行程范围之中，10Km的续航里程就可以在5Km的行程范围之中寻找充电站，这样在城市中，很容易解决充电站的设置，充电站也可以专业化工作，集中为大量用户服务，解决成本，盈利的问题。特别是夜间低价电慢充模式服务，更能很好的适应市场需求，客户也不需要自建充电桩，可以节省建站费用，免除固定停车场要求，充电桩维护。

本发明电动汽车分离式充电方法要求把母电池拆卸下来进行充电，可以沿用原来的换电站工作场地。本方案的充电站不需要采购电池组，可以不需要快充设备，仅采用低压220V或者380V的交流电进行慢充服务，这样大大降低了充电站的投资成本，简化了服务方式。在现有的加油站，修车厂，洗车厂都可以改造建设。充电的就近方便、停车场的原样灵活、行驶的充分保障，三者互相兼顾，这样就克服了电动汽车发展的关键问题，将极大推动电动汽车的发展。技术支持 杨女士：15010967880