电动车的充换电架构的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动车领域，更具体地说，涉及电动车的充换电的架构和方法。
【背景技术】
[0002]无论对于传统内燃机车辆还是电动车而言，续航能力，即加满一箱油或满充一次电的续驶历程都是用户关注的关键指标。目前汽油车加满一箱油能行驶350?500km得到了普遍认同，因此对于电动车而言，用户自然也希望具备相似的续驶历程指标，即充一次电，至少可满负荷行驶350km。按照1度电行驶5km的驱动效率，电动车电池需要能够容纳70?100度电。对于70?100度电容量的电池来说，如果采用慢充的模式，例如7小时充满，那么有效充电功率要达到10kW。传统的居住小区电网和功率分配无法满足这样的慢充充电功率需求。而对于时间更短，功率更大的快充，例如50kW以上的快充功率需求则居住小区的电网功率更加无法满足。
[0003]此外，对于居民小区中如果按照每台车配一个充电粧的模式，那么每一个充电粧都只是间歇工作，很多时间都处于空闲状态，这会造成明显的资源浪费。并且分散的大功率充电装置也会给电磁环境造成很大的负面影响，但如果一个居民小区中只配备少数几个充电粧，电动车普及后又会导致充电粧资源争用的社会问题。考虑到城市中绝大多数的停车位是露天停车位，在露天场合安装充电粧和进行充电操作，风吹、日晒、雨淋，都会导致安全风险。
[0004]总之，电动车的充电问题将对电网建设、用电安全、居住区规划等提出很高的要求。上述因素都将成为制约电动车普及应用的瓶颈问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型旨在提出一种对电动车进行充换电的架构。
[0006]根据本实用新型的一实施例，提出一种电动车的充换电架构，包括:
[0007]电池组，电池组包括主电池、增程电池和副电池，主电池提供电动车的日常行驶的电能、增程电池提供电动车超长距离行驶的电能、副电池提供电动车应急短距离行驶的电能，其中主电池和增程电池不进行车载充电，但能进行更换，副电池进行车载充电但不更换；
[0008]电能分配器，主电池和增程电池向电能分配器输出电能流，电能分配器与副电池之间有双向的电能流；
[0009]行驶驱动单元，行驶驱动单元驱动电动车行驶，电能分配器与行驶驱动单元之间有双向的电能流；
[0010]低压用电设备，电能分配器向低压用电设备输出电能流，经电压转换后驱动低压用电设备工作。
[0011 ] 在一个实施例中，该电动车的充换电架构还包括电能计量单元，主电池和增程电池输出的电能流先流经电能计量单元，在由电能计量单元流向电能分配器。
[0012]在一个实施例中，该电动车的充换电架构还包括显示单元，电能分配器与主电池、增程电池、副电池和电能计量单元之间有信息流，显示单元与电能分配器之间有信息流，显示单元显示信息流所承载的信息。
[0013]在一个实施例中，副电池向电能分配器输出电能流以驱动电动车行驶，或者电能分配器向副电池输出电能流为副电池充电。电能分配器向行驶驱动单元输出电能流驱动电动车行驶，或者行驶驱动单元在刹车时回收电能并向电能分配器输出电能流。
[0014]在一个实施例中，主电池、增程电池和副电池分别安装在位于电动车底部的主电池仓、增程电池仓和副电池仓内。主电池仓具有能够朝向底部打开的仓门，主电池仓上还具有数据交换接口和定位标记。增程电池仓具有能够朝向底部打开的仓门，增程电池仓上还具有数据交换接口和定位标记。副电池连接到具有充电接口的充电器，通过充电器进行车载充电。
[0015]在一个实施例中，电能分配器向低压用电设备输出的电能流经过DC/DC变换器，转换成低电压后提供给低压用电设备。
[0016]本实用新型的电动车的充换电架构根据电池的用途对电池进行了区分，对于不同的电池采用不同的充电方式，对经常使用的大容量电池采用更换而非车载充电的方式，对于应急使用的小容量电池采用车载充电的方式，由此解决目前电动车在充电过程中的矛盾。
【附图说明】
[0017]本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中:
[0018]图1揭示了根据本实用新型的一实施例的电动车的充换电架构的结构示意图。
[0019]图2a和图2b揭示了根据本实用新型的一实施例的电动车的充换电架构中的电池在车辆中的布置的示意图。
[0020]图3揭示了根据本实用新型的一实施例的电动车的充换电架构对电池进行更换的示意图。
【具体实施方式】
[0021]要解决能够普及的电动车的充换电问题，一种比较有效的方式是:以一定的密度布置充电站，充电站可以由专用的线路供电以减轻对于电网的影响。充电站连续工作，连续对电池进行充电。而电动车的电池为可更换的形式，在电动车的电池电量用完时，电动车前往充电站更换电池。由此解决了充电站使用效率、电网运行安全性和电池更换便利性的问题。为了提供满足电动车的不同续航能力要求，在电动车中可以配备不通过规格的电池仓，以多种电池组合的方式来满足不同的续航能力要求。相应的，电动车也具备在多个电池之间进行充电、切换、计费等等功能。
[0022]图1揭示了根据本实用新型的一实施例的电动车的充换电架构的结构示意图。参考图1所示，该电动车的充换电架构包括:
[0023]主电池101、增程电池102、副电池105、电能计量单元112、电能分配器111、充电器104、显示单元106、行驶驱动单元107、电控单元108和转换器110。
[0024]主电池101是电动车的主要动力来源，作为正常使用情况下的电量储备单元。主电池101的电量能够满足日常的长距离行驶要求，例如，按照车型的不同，主电池101的电量能够满足350km?500km的日常长距离行驶要求。主电池101的电池容量较大，能够快速更换，但主电池不能车载充电，只能从车上卸下后在充电站充电。如图1所示，主电池101向电能计量单元112输出主电能流113。
[0025]增程电池102用于在需要超长距离行驶时提供额外的电能。增程电池102的电池容量小于主电池101，一般增程电池102的电量能够满足100km?150km的行驶要求，作为在需要超长距离行驶时对于主电池101的补充。增程电池102也能够快速更换，但同样不能车载充电，只能从车上卸下后在充电站充电。增程电池102在日常使用时可以不安装在车上，以减轻车辆的整体重量。在需要超长距离行驶时，再安装增程电池102。如图1所示，在安装了增程电池102时，增程电池102向电能计量单元112输出增程电能流115。在没有安装增程电池102时，不会出现增程电能流115。
[0026]电能计量单元112汇聚主电能电流113和增程电能流115 (如果安装了增程电池102)，对流经电能计量单元112的电能流进行计量。电能计量单元112向电能分配器111输出经计量的电能流117。继续参考图1所示，在主电池101、增程电池102、电能计量单元112和电能分配器111之间，除了具有传递电能的电能流之外，还具有信息流，信息流在上述各个部件之间进行数据交换。如图1所示，在电能分配器111和主电池101之间存在主电池信息流114，在电能分配器111和增程电池102之间存在增程电池信息流116，在电能分配器111和电能计量单元112之间存在计量信息流118。
[0027]glj电池105用于提供电动车短距离应急行驶的电能。副电池105的容量比较小，对于应急短距离行驶来说，一般只需要30km?50km的电池容量。副电池105作为应急电池，固定安装在电动车内，不能更换，但可以进行车载充电。在图1所示的实施例中，充电器104用于通过外部电源给副电池105充电。充电器104具有充电接口 103，充电接口 103连接到外接电源，通过充电接口 103和充电器104，在充电器104与副电池105之间形成充电电能流119为副电池105充电。同时，在充电器104和副电池105之间还形成充电信息流120。在副电池105和电能分配器111之间形成双向的副电池电能流121，在副电池电能流121由副电池105流向电能分配器111时，有副电池121提供电能进行短距离应急行驶。在副电池电能流121由电能分配器111流向副电池105时，电能分配器111可以使用来自主电池101或者增程电池102的电流为副电池105进行充电。副电池105的充电通常通过充电器104由外接电源提供，但在需要时，也可以由主电池101或者增程电池102提供电能为副电池105充电。在副电池105与电能分配器111之间还存在副电池信息流122，副电池信息流122提供双向的副电池电能流的信息。
[0028]电能分配器111向行驶驱动单元107、电控单元108和转换器110提供电能流。行驶驱动单元107是电动车的主要驱动装置，一般为大功率的电动机。在图1所示的实施例中，行驶驱动装置107被示为连接到车轮。电能分配器111与行驶驱动单元107之间存在驱动电能流123。驱动电能流123被示为是双向的。在正常行驶的过程中，驱动电能流的方向是从电能分配器111至行驶驱动单元107。电能分配器111将来自主电池101和/或增程电池102 (如果存在的话)和/或副电池105的电能输出至行驶驱动单元107，驱动电动车行驶。在车辆刹车时，行驶驱动单元107的电动机会回收部分能量，这部分回收的能量被反馈给电能分配器111。在刹车回收能量时，驱动电能流123的方向是从行驶驱动单元107至电能分配器111。进一步的，由行驶驱动单元107回收的刹车能量可以由电能分配器111通过副电池电能流121被提供给副电池1