带光伏车顶的多能源电动汽车及其充电控制方法_3

文档序号:9515472阅读:来源:国知局
习惯其常规纯电行驶、里程不太 远,或越来越多的工作日一般均选用公共交通而节假日开私家车出行家庭活动的用户群 体,这一绿色环保能源的补充将会显得相当的可观。甚至,主要部件参数配备良好和较少用 车里程的情况下,其中部分用户的多能源电动汽车可期在实际使用中成为实质上的纯太阳 能动力车,而很少再需要使用插电充电接口 16对储能动力电池12进行充电。
[0056] 硬顶敞篷、软顶敞篷及常规的小天窗版本均可作相应的多件、折叠等的工业化优 化设计。在实际设计时,光伏组件11可以不完全局限在车顶,发动机盖也是非常值得利用 的空间,而车厢尾部到车门、侧窗这些都是完全可能得以利用的位置,甚至汽车底盘经过测 试优选后,部分特殊光伏材料也是会有少量电能输出贡献的。
[0057] 进一步地,储能动力电池 12的容量可选配,这是影响汽车纯电行驶里程的主要因 素,由用户用车生活习惯的需求、单位行驶里程的经济性目标(百公里燃油损耗值)等情况 综合进行分析而做出最终选取决定的。
[0058] 储能动力电池容量档位与设计纯电行驶里程的关系,可举例参见表1所示:
表1储能动力电池容量档位与设计纯电行驶里程关系表 具体地,储能动力电池12的容量在设定的同一容量档位内,如新车购置时选择的是设 计纯电行驶里程50km的动力电池,车主在使用一定时间后希望进一步提升纯电行驶里程, 则可在第一档的容量范围内轻松自行升级为75km、100km等设计值。
[0059] 应当说明的是,设计纯电行驶里程是该档动力电池容量在标准车身自重下的设计 里程参照值,如第一档标准车身可设为1. 35吨,而第三档则可考虑设在1. 5吨或以上。汽 车实际行驶时的不同自重,含司乘人员的实际总重量等对汽车的纯电行驶里程需做相应折 算。
[0060] 由于储能动力电池12的储能容量是影响汽车纯电行驶里程的最核心因素之一, 因此,储能动力电池12容量在出厂前可自由选配、且在设定容量档次后用户可在后期轻松 进行二次升级,以及原有储能动力电池在二手市场上的规范化流通,都相当重要。
[0061] 另外,可在储能动力电池12中加入相关信息,此信息包括但不限于:设计公司、电 芯品牌及制造信息、电池组出厂信息、用户对电池的每一次正常和良好使用记录、电池所遇 到过的所有极端潜在损伤及危险数据等等。然后,通过逐步完善公正的第三方信息评估机 制,让每一组储能动力电池12均拥有其最新的动态信用记录。甚至在需要时,可依据使用 及信用记录实时推算该组电池在市场上的当前交易价格,让用户可以有着充足信心并且非 常方便地进入汽车储能动力电池的更换、租赁、二手流通等标准化程序运行。
[0062] 具体实施时,储能动力电池12优选采用模块化、且接口标准化设置。但,其整体设 计寿命、寿命期内的累计总充放电容量、品质等级、单次充电最大容许放电容量、标准充电 电流的设置及具体算法、最大允许输出功率、过放保护设定值、电池单体温度监测、特别严 格的安全规范、品牌标准等等均可由生产厂家在一定的全球性行业统一标准范围内自主设 定,容许引入充分的品牌市场竞争。
[0063] 模块化电池接口的电气部分含通用的充电电流控制接口定义。因此,虽然使用相 同的接口标准,但储能动力电池12的储能原理材料及充电算法等均可完全不同。如可选用 特斯拉已公开专利允许免费授权使用的18650锂电池组技术、耐高温特性优秀的锂铁电池 等等。由于模块的硬件接口包含信息和电力两部分,物理连接时只需先接通信息接口,将电 池材料、生产厂牌、电池容量、标准充电电流等信息先行导入汽车能源管理控制器17,然后 才接通电池的电力接口,即可实现储能动力电池模块的安全可靠连接。
[0064] 应当说明的是,储能动力电池12在未来也可使用Sakti3固态锂电池技术,采用固 态离子代替电解液、能量密度提升近一倍,造价也更低。石墨烯电池的大储电容量及快速的 充电时间也使其可能成为未来的电池技术。
[0065] 而备用动力电池18可独立配备标准接口,建议装设于车内可操作的隐藏空间中, 如常规家用汽车后备箱底部的原备胎位置(由于自修复轮胎等技术的逐步市场化应用,备 胎的使用将趋于减少甚至消失),使备用动力电池18可方便车主在路上的应急交换使用等。
[0066] 同时,内燃机21、燃油箱20、发电机22等作为整车的第二能源模块,可选用汽油、 柴油、天然气、乙醇、液氢或其他动力。同时,追求其整体的小型化(前期可优化设计保留两 种最常用的标准模块尺寸,并预留将来会逐步推出的Mini以至Micro极限标准),可方便进 行更换或升级、能源模块接口标准化等规范。第二能源模块也是本发明模块化和信息化设 计要素的典型例子之一,对整车优秀的用户体验起非常关键的促进作用。第二能源模块建 议优选设计为整体可用电机控制实现自动脱离及自动重新安装到位。
[0067] 在第二能源模块中,内燃机21具体可选择的燃料可包括:汽油、柴油、天然气、乙 醇、液氢或其他动力能源。与内燃机21配套的发电机22则是一个相当有挑战性的重要部 件,尤其是在超出单次充电纯电行驶里程的长途行驶中,用于对储能动力电池12的充电。 要求有相对高的输出功率,较低的自身重量和自身体积,同时还有一个关键在于其机械能 到电能的能量转换效率要求较高。相信以现代工业的设计和开发、生产能力,在市场的强大 需求下其不断优化的技术性能将会得以快速的稳步提升。
[0068] 以目前几乎最为常用和非常成熟的汽油发动机为例,其中市场上最为成熟且性能 优秀的典型常见为单缸500mL的发动机,这里的单缸容量值建议可逐级实现下移,第一目 标在单缸250mL,突破目标宜在单缸125mL甚至62. 5mL以下。发动机优选带T设计(可选机 械与涡轮双增压或更优的技术),以实现发动机小型化和轻量化的同时可输出稳定的高功 率。
[0069] 而发动机的变排量技术则是值得考虑引入的。该技术属ACT主动气缸管理,可在 一定条件下关闭部分气缸而只由剩余的气缸运行。目前市场上主流四缸1. 4L汽油发动机 的参数典型值:在1250rpm至4000rpm且扭矩25Nm至lOONm时启动,标准测试条件下100km 油耗减少0. 4L,等速行驶时表现更佳,在结合温和驾驶的情况下,仅引入单一的变排量技术 其节油率可高达20%。
[0070] 另外,关于市场现有的发动机自动启停技术,在全球范围内成熟的汽车消费市场 已进入全面铺开的状态,我国汽车市场上也有越来越多配置较高的汽车开始配备。这一技 术是为了解决汽车停车等红灯或交通堵塞时发动机怠速运转的燃油消耗,当汽车ECU经过 分析判断后确认可以让发动机在一定时间内熄火,当交通允许通行或经由系统判断有需要 时,发动机将重新点火启动。这一技术需要配套的汽车蓄电池材料技术,配合电气传感负载 逻辑分析等,实际使用时也可通过驾驶人的脚刹车力度做出准确的操作,有一定的减少燃 油损耗效果和较好的用户体验。
[0071] 但是,即使不断的技术升级和进一步的匹配完善之后,目前的实际运行尤其是在 炎热或严寒天气下需要使用空调和座椅加热等电气负荷时实际使用的体验有待改善,而且 这一技术在传统汽车对包含蓄电池在内相关部件的寿命仍有一定程度不可忽略的预期负 面影响。
[0072] 而本发明的多能源汽车中,电动机15在红灯等待或交通拥堵时,只要汽车电门 (油门)不踩下去,电动机15转速为零而没有能量消耗,电机驱动模块13自身的待机功率损 耗可以做到非常小,电机系统或者说汽车的动力系统的能耗基本趋于零。这是电动机配套 的电子调速系统自身的性能,不需另外的设计。换句话说,目前市场技术上大费周章且相当 流行的发动机自动启停技术对本发明而言是完全无需引入,因为本发明中内燃机完全无需 因汽车的路面行驶状态导致可能的频繁启停,而自身已包含这一技术的燃油节省效果。
[0073] 目前,电动机15的技术已趋于相当的成熟。推荐可优选高品质的直流无刷电机, 因其拥有极高的功率质量比,能量转换效率极为优秀,且直流无刷电机自身的保养周期相 比内燃机21而言是极其长久的,基本可实现在汽车设计寿命内几乎免于维护。一般推荐, 常规家用车可选2台电机的前驱方式,鼓励优选直接驱动。常年气象记录基本无冰雪覆盖 地区且追求优秀操控性能的用户建议可选后轮驱动。另外,还可选用更高配置4台电机的 四轮驱动版本。
[0074] 直流无刷电机及与其配套优化设计驱动模块的高效配合,结合燃油发电机的平稳 理想工况控制,整车即使处于纯燃料行驶时,其油耗水平的表现仍然是值得期待的。举例 如,汽车的储能动力电池12不做预先的插电充电,纯粹依靠燃料如汽油提供动力能源,以 市场现有汽油发动机真实路面的基础测试数据推算,车身自重1. 35吨的典型的小型轿车 在城市及郊区综合路况的百公里油耗前期预期将可轻松控制在5升以内(以汽油为例,下 同),中期目标可期降至百公里低于3. 5升。而且,实际使用时的车流拥挤、等
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