專利名稱：新能源電動汽車自動充電裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到新能源電動汽車技術領域，具體地講，是一種新能源電動汽車自動充電裝置。
背景技術：
近年來，由于汽車的大量使用，能源短缺和環(huán)境污染的問題日益嚴重。因此，我國大力提倡發(fā)展新能源汽車，尤其是具有節(jié)能、環(huán)保特點的電動汽車。電動汽車的技術研發(fā)已經(jīng)成為人們的研究熱點。目前，還沒有任何一種單體電池可為電動汽車提供足夠的功率需求，驅動轎車的電池電壓需高達三百多伏，要獲得如此高的電壓就必須依賴于電池成組技術。電動汽車的能量供給裝置電池組在使用過程中，隨著電池組能量的減少，電池組兩端電壓也會降低，從而對汽車的驅動能力下降，安全性能也會降低。 現(xiàn)有的汽車電池一般采用離線方式充電，充電時間長，使用不方便；電池因放電太多，超過其最佳充電點，電能利用率不高，嚴重影響電池組使用壽命。同時汽車耗能較大，單一電池組供電不能滿足汽車長距離行駛的要求，極大的限制了電動汽車的發(fā)展。而且現(xiàn)有的充電管理系統(tǒng)往往是直接采用電壓比較法，當電池組輸出的電壓小于某個額定電壓時，即為電池的充電時刻，隨著負載的不同，電池組表現(xiàn)出的放電特性往往不一樣，僅僅采用輸出電壓來判定，管理不夠科學。

實用新型內容為克服現(xiàn)有技術存在的問題，本實用新型的目的是提供一種新能源電動汽車自動充電裝置，解決離線充電方式以及電壓判斷法所引起的缺陷。為達到上述目的，本實用新型所采用的技術方案如下一種新能源電動汽車自動充電裝置，包括電池組和控制器，電池組向汽車電機和控制器提供電源，其特征在于所述控制器的輸入端連接有充電檢測模塊，該充電檢測模塊連接在電池組的輸出端上，所述控制器的輸出端控制內燃機，內燃機帶動發(fā)電機工作，發(fā)電機輸出的電能經(jīng)充電電路處理后為所述電池組充電。通過在汽車上設置車載內燃機和發(fā)電機，利用充電檢測模塊檢測電池組的放電狀態(tài)，當檢測到電池組容量不足時，利用控制器啟動內燃機，通過內燃機帶動發(fā)電機工作，發(fā)電機輸出的電能經(jīng)過充電電路后為電池組充電，這樣，在汽車運行狀態(tài)下，可以實時在線提供充電，避免了離線充電帶來的不便。作為進一步描述，所述充電檢測模塊包括內阻檢測儀、電壓表和電流表，內阻檢測儀和電壓表并接在電池組的兩端，電流表串接在電池組的輸出端上。普通的充電管理往往采用電壓檢測法，在電池組的輸出端進行電壓采集，當電池的剩余電量降到某一額定電壓時，自動啟動內燃機，通過內燃機帶動發(fā)電機為電池組充電，以此來補充電池組的能量，延長電動汽車的行駛時間，提高電池組效率。但是根據(jù)電池組的放電特性，其放電過程往往分為四個階段，初期容量衰減很快，隨后衰減速率減慢，接著衰減速率繼續(xù)減慢的平穩(wěn)期，最后是電池容量快速衰減。通常電池容量衰減到初始的80%即認為壽命終止。最佳充放電效率點應選在平穩(wěn)期的后半段，即最低放電電壓前。而在不同的負載作業(yè)下，電池組的放電曲線是不同的，負載越大，電池組輸出電流也大，最佳充放電效率點將會降低。因此單單采用電壓監(jiān)測法并不能很好的管理電 池組的充放電時間。本實用新型采用內阻測量法，在電阻測量模塊中設置有內阻測試儀，通過內阻測試、電壓表和電流表的配合，實時檢測電池組的內阻變化情況，因為電池組的性能好壞和容量大小可以直接油內阻的大小體現(xiàn)出來，隨著放電時間的增大，電池組的內阻往往是逐漸上升的，當小于某一特定電壓時，電池組的內阻會急劇增加，因此監(jiān)測電池組的內阻變化狀況即可判斷電池組的最佳充電時刻，從而獲得最佳充電效率。作為進一步描述，所述電池組為鋰電池組、鉛酸蓄電池或鎳氫蓄電池。再進一步描述，所述內燃機為汽油機、柴油機、天然氣發(fā)動機或乙醇發(fā)動機。結合上述連接關系，本實用新型還對所述新能源電動汽車自動充電裝置的控制方法進行了描述，該方法按照以下步驟進行步驟I :設置電池組的標準內阻值為R0,通過控制器打開電源開關，電池組為汽車電機供電；步驟2 :充電檢測模塊檢測電池組的放電狀態(tài)，控制器獲取充電檢測模塊中電壓表的電壓值為V、電流表的電流值為I、內阻檢測儀的內阻值為r，并根據(jù)R = A計算電池組的阻值為R ；步驟3:延時時間T ;步驟4 :控制器獲取充電檢測模塊中電壓表的電壓值為V’、電流表的電流值為I’、
內阻檢測儀的內阻值為r’，并根據(jù)於=計算電池組的阻值為R’ ；
Ψ —I'步驟5:控制器根據(jù)AR = Re-R計算電池組的內阻差值AR;步驟6 :控制器判斷八1 /&是否大于1^，所述k為電池組的內阻增量臨界系數(shù)如果Λ R/R0大于k，則進入步驟7 ；如果Λ R/R0小于或等于k，進入步驟9 ；步驟7 :控制器輸出第一控制信號，啟動內燃機工作，通過內燃機帶動發(fā)電機為電池組充電，進入步驟8 ;步驟8 :控制器獲取充電檢測模塊中電壓表的電壓值為V’，判斷電壓值V’是否小于電池組的最高輸出電壓值Vmax 如果V’小于Vmax，則進入步驟7繼續(xù)充電；如果V大于或等于Vmax,則進入步驟9 ；步驟9 :控制器輸出第二控制信號，關閉內燃機，返回步驟2繼續(xù)監(jiān)測電池組的放電狀態(tài)。作為進一步描述，所述延時時間T=30s，所述電池組的內阻增量臨界系數(shù)k的取值為5% 20%，所述電池組的最高輸出電壓值Vmax=12V。本實用新型的顯著效果是設置車載內燃機和發(fā)電機對汽車電池組進行充電，避免了離線充電方式引起的諸多不便，利用內阻測量法對電池組的放電狀態(tài)進行檢測，通過控制器判斷最佳充電效率點，從而控制內燃機工作，提高了電池組的充放電效率，節(jié)約了能耗，延長電池組的使用周期。

圖I是本實用新型的系統(tǒng)框圖；圖2是本圖I中充電檢測模塊的電路原理圖；圖3是本實用新型的控制流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步的說明。如圖I所示一種新能源電動汽車自動充電裝置，包括電池組I和控制器5，所述電池組I向汽車電機7和控制器5提供電源，所述控制器5的輸入端連接有充電檢測模塊4，該充電檢測模塊4連接在電池組I的輸出端上，所述控制器5的輸出端控制內燃機6，內燃機6帶動發(fā)電機3工作，發(fā)電機3輸出的電能經(jīng)充電電路2處理后為所述電池組I充電。電池組I可以為鋰電池組，也可以為鉛酸蓄電池或鎳氫蓄電池。內燃機6可以為汽油機，也可以為柴油機、天然氣發(fā)動機或乙醇發(fā)動機。內燃機6的類型可以根據(jù)具體的車型確定，其目的是為了將燃料的化學能轉換為動能，帶動發(fā)電機3工作，從而為電池組I充電，內燃機6只要能通過控制器5進行點火控制即可，應用范圍比較廣泛。通過設置車載式的內燃機6和發(fā)電機3，可以在混合動力汽車行駛時為電池組I提供充電，從而延長混合電動汽車的行駛里程，提高電池組的使用效率，保證了電池組電量充足，提高混合動力汽車的負載能力及穩(wěn)定性。如圖2所示為了判斷電池組I的最佳充電效率點，所述充電檢測模塊4包括內阻檢測儀、電壓表和電流表，內阻檢測儀和電壓表并接在電池組I的兩端，電流表串接在電池組I的輸出端上。由于電池組I的負載與汽車電機7的轉速以及車載電路的工作狀態(tài)有關，其負載狀況會發(fā)生動態(tài)變化，電池組I的負載不同，其放電特性也不相同，通過設置電流表和電壓表，即可檢測出負載的阻值，根據(jù)圖中所示的連接關系可知，負載阻值Rf電壓表檢測值V/電流表的檢測值I，由于內阻測試儀所測得的值r為負載阻值&與電池組內阻R并聯(lián)后的值，即l/r=l/RL+l/R，因此，電池組內阻R=RL*r/(RL-r) =V*r/(V-I*r)，使得控制器5可以實時的監(jiān)測電池組I的內阻變化情況,根據(jù)電池組的放電特性可知，當電池組I的內阻發(fā)生突然變化時，證明此時電池組I的容量不足，需要對其充電，從而利用控制器5控制內燃機6啟動，帶動發(fā)電機3工作，利用發(fā)電機3和充電電路2向電池組I充電。如圖3所示結合上述結構，新能源電動汽車自動充電裝置的控制方法，按照以下步驟進行步驟I :設置電池組I的標準內阻值為Rtl，通過控制器5打開電源開關，電池組I為汽車電機7供電；電池組I的標準內阻值為Rtl根據(jù)電池組I所選用的電池型號不同，在出廠配置時可以通過測量預設在控制算法中。[0045]步驟2 :充電檢測模塊4檢測電池組I的放電狀態(tài)，控制器5獲取充電檢測模塊4
中電壓表的電壓值為V、電流表的電流值為I、內阻檢測儀的內阻值為r，并根據(jù)R =并計
V-Ir
算電池組I的阻值為R ;步驟3:延時時間T ;步驟4 :控制器5獲取充電檢測模塊4中電壓表的電壓值為V’、電流表的電流值為I’、內阻檢測儀的內阻值為r’，并根據(jù)Ri = r;I7-17計算電池組I的阻值為R’ ；
yc - I -· -步驟5 :控制器5根據(jù)Λ R = Rc-R計算相鄰兩次測量所得的電池組I的內阻差值·AR ；步驟6 :控制器5判斷AR/R0是否大于k，，所述k為電池組I的內阻增量臨界系數(shù)如果Λ R/R0大于k，則進入步驟7 ；如果AR/R0小于或等于k，進入步驟9 ；步驟7 :控制器5輸出第一控制信號，啟動內燃機6工作，通過內燃機6帶動發(fā)電機3為電池組I充電，進入步驟8 ；步驟8 :控制器5獲取充電檢測模塊4中電壓表的電壓值為V’，判斷電壓值V’是否小于電池組I的最高輸出電壓值Vmax 如果V’小于Vmax，則進入步驟7繼續(xù)充電；如果V’大于或等于Vmax,則進入步驟9 ；步驟9 :控制器5輸出第二控制信號，關閉內燃機6，返回步驟2繼續(xù)監(jiān)測電池組I的放電狀態(tài)?？刂破?周期性的采集電池組I的放電狀態(tài)，通過相鄰兩次測量電池組I的內阻來確定內阻的變化情況AR，內阻差值AR與電池組I的標準內阻值Rci存在一個比例系數(shù)，如果AIVRci大于了電池組I的內阻增量臨界系數(shù)k，則說明電池組I達到最佳充電效率點，此時，控制器5需要開啟內燃機6，使其帶動發(fā)電機3為電池組I充電；如果AR/&小于或等于電池組I的內阻增量臨界系數(shù)k，說明電池組I還有足夠電量提供給汽車電機7，因此內燃機6不工作，讓電池組I繼續(xù)為汽車電機7供電。在充電過程中，控制器3也實時檢測電池組I的輸出狀態(tài)，當輸出的電壓達到電池組I預設的最高輸出電壓值Vmax時，說明電池組I電量充滿，此時應停止充電，控制器3控制內燃機6停止工作。在實施過程中，所述延時時間T=30s，所述電池組I的內阻增量臨界系數(shù)k的取值為5% 20%，設置過小，可能因為測量誤差引起誤操作，設置過大，又不能在最佳充電點及時進行充電控制，k取10%最優(yōu)，所述電池組I的最高輸出電壓值Vmax=12V。經(jīng)過上述控制，保證電池組的供電狀態(tài)，延長了電池組的供電時間，使得混合動力汽車行駛的路程更長，通過內阻測試，準確掌握了電池組的充電時間，使得每次充電均在電池組的最佳充電效率點上，不但充分利用了能源，而且還可以延長電池組的使用壽命，為系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性提供了保障。
權利要求1.一種新能源電動汽車自動充電裝置，包括電池組(I)和控制器(5)，所述電池組(I)向汽車電機(7)和控制器(5)提供電源，其特征在于所述控制器(5)的輸入端連接有充電檢測模塊(4)，該充電檢測模塊(4)連接在電池組(I)的輸出端上，所述控制器(5)的輸出端控制內燃機(6)，內燃機(6)帶動發(fā)電機(3)工作，發(fā)電機(3)輸出的電能經(jīng)充電電路(2)處理后為所述電池組(I)充電。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種新能源電動汽車自動充電裝置，其特征在于所述充電檢測模塊(4)包括內阻檢測儀、電壓表和電流表，內阻檢測儀和電壓表并接在電池組(I)的兩端，電流表串接在電池組(I)的輸出端上。
3.根據(jù)權利要求I所述的一種新能源電動汽車自動充電裝置，其特征在于所述電池組(I)為鋰電池組、鉛酸蓄電池或鎳氫蓄電池。
4.根據(jù)權利要求I所述的一種新能源電動汽車自動充電裝置，其特征在于所述內燃機(6)為汽油機、柴油機、天然氣發(fā)動機或乙醇發(fā)動機。
專利摘要本實用新型公開了一種新能源電動汽車自動充電裝置，包括電池組和控制器，其特征在于控制器的輸入端連接有充電檢測模塊，該充電檢測模塊連接在電池組的輸出端上，控制器的輸出端控制內燃機，內燃機帶動發(fā)電機工作，發(fā)電機輸出的電能經(jīng)充電電路處理后為所述電池組充電。其顯著效果是設置車載內燃機和發(fā)電機對汽車電池組進行充電，避免了離線充電方式引起的諸多不便，利用內阻測量法對電池組的放電狀態(tài)進行檢測，通過控制器判斷最佳充電效率點，從而控制內燃機工作，提高了電池組的充放電效率，節(jié)約了能耗，延長電池組的使用周期。
文檔編號H02J7/14GK202712955SQ201220431348
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月28日 優(yōu)先權日2012年8月28日
發(fā)明者何國田, 王仲勛, 朱曉強, 趙健, 劉永福, 陳希, 左家奇 申請人:重慶綠色智能技術研究院