Силовая установка электромобиля, электромобиль и способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля

Силовая установка электромобиля, электромобиль и способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

По настоящей заявке испрашивается приоритет на основании китайской патентной заявки 201210160396.7, поданной 22 мая 2012 г. в Государственное ведомство по интеллектуальной собственности КНР. Все содержание указанной заявки включается в материалы настоящей заявки путем отсылки.

Область техники

Объектами настоящего изобретения являются силовая установка, в частности силовая установка электромобиля, электромобиль с такой силовой установкой и способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля.

Предшествующий уровень техники

С развитием технологий в число видов транспорта входят транспортные средства, использующие новые виды энергии, в частности электромобили. Эксплуатационные требования, особенно требования удобства для пользователя транспортным средством, все возрастают, и, соответственно, транспортное средство должно отвечать различным условиям работы. Но в настоящее время большинство электромобилей не может удовлетворять этим требованиям. Особенно зимой, когда температура довольно низка, характеристики батареи, в частности ее емкость или способность разряжаться, могут падать вплоть до невозможности использования аккумулятора. Рабочая температура аккумулятора, особенно литий-ионного аккумулятора, обычно лежит в пределах от -20°С до 55°С, и аккумулятор не может заряжаться при низкой температуре. В условиях низких температур у аккумулятора в электромобиле могут возникнуть следующие проблемы:

(1) Ионы лития могут легко осаждаться на катоде и терять активность при низких температурах. Поэтому, если аккумулятор электромобиля обычно используют при низких температурах, срок службы аккумулятора может уменьшиться, что, соответственно, снижает безопасность эксплуатации.

(2) Когда литий-ионный аккумулятор заряжают при низкой температуре, ионы лития могут легко осаждаться и разряжаться на катоде, понижая, таким образом, емкость аккумулятора. Более того, при длительном использовании отложения лития нарастают, что приводит к возможной опасности возникновения внутреннего короткого замыкания.

(3) Способность разряжаться у аккумулятора при низкой температуре ограничивается.

Все перечисленные выше проблемы неблагоприятны для эксплуатации электромобиля, который использует энергию, не загрязняющую окружающую среду.

Способ обогрева аккумуляторной батареи является очень важной технологической операцией для обслуживания электромобиля. Способ обогрева аккумуляторной батареи и рабочие характеристики обогревателя аккумулятора непосредственно влияют на удобство, стабильность работы и безопасность транспортного средства. Для обогрева аккумуляторов предложено много способов, но из-за недостаточной управляемости эти способы не нашли широкого применения на транспорте. Например, батарею аккумуляторов снабжают рукавом из теплоизолирующего материала, или для обогрева применяют инфракрасную пленку, а для сохранения тепла используют теплоизолирующую манжету, или согревающую обертку на поверхности аккумулятора. Такие способы применяют только для неподвижных аккумуляторов. Более того, использование внешнего источника энергии для обогрева аккумулятора не подходит для находящегося в движении транспортного средства. Поэтому упомянутые способы не нашли широкого применения для электромобилей.

Краткое описание изобретения

Первым объектом предлагаемого изобретения является силовая установка электромобиля. Силовая установка содержит аккумуляторную батарею и соединенный с ней обогреватель аккумуляторов, выполняющий функцию обогрева аккумуляторной батареи при ее зарядке и разрядке; устройство управления аккумуляторами, соединенное с аккумуляторной батареей и обогревателем аккумуляторов соответственно, и управляющее обогревателем аккумуляторов для прерывистого обогрева, когда температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение температуры и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем пороговая величина заряда; электрическую распределительную коробку, выполняющую функцию распределения выходного напряжения аккумуляторной батареи; двигатель; контроллер двигателя, соединенный, соответственно, с двигателем и электрической распределительной коробкой, содержащий первый входной терминал, второй входной терминал и пускозарядный конденсатор, подсоединенный между первым и вторым входными терминалами, выполняющий функцию подачи энергии двигателю согласно управляющей команде и напряжению, распределяемому электрической распределительной коробкой; а также разграничительный индуктор, подсоединенный между аккумуляторной батареей и электрической распределительной коробкой, в котором индуктивность разграничительного индуктора соответствует емкости пускозарядного конденсатора.

С силовой установкой электромобиля согласно предлагаемому изобретению, при использовании в электромобиле больших токов разрядки аккумуляторной батареи, внутренний резистор батареи может нагреваться сам по себе и обогревать посредством этого аккумуляторную батарею. В отсутствие внешнего источника энергии электричество для обогрева полностью поставляется аккумуляторной батареей. Режим обогрева для аккумуляторной батареи может регулироваться с помощью устройства управления аккумуляторами и обогревателя аккумуляторов, что может серьезно уменьшить ограничения на использование электромобиля при низких температурах, удовлетворяя, таким образом, требованиям к движению и зарядке при низких температурах. Более того, силовая установка обогревает аккумуляторную батарею непосредственно, и в связи с этим могут быть достигнуты более высокий тепловой кпд, более низкие затраты и удобство эксплуатации. Кроме того, силовая установка согласно предлагаемому изобретению способна обогревать аккумуляторную батарею прерывисто, то есть, какое-то время обогревать аккумуляторную батарею, затем на какое-то время прерывать обогрев и повторять эти циклы попеременно. Таким образом аккумуляторная батарея может обогреваться периодически, что позволяет снизить негативное влияние больших токов на аккумуляторную батарею и продлить срок ее службы.

Другим объектом предлагаемого изобретения является электромобиль, содержащий упомянутую выше силовую установку. Электромобиль может нормально работать в холодных регионах, и аккумуляторная батарея может обогреваться при движении электромобиля, обеспечивая, таким образом, безопасное и ровное движение.

Третьим объектом предлагаемого изобретения является способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля. Способ предусматривает определение температуры и остаточного заряда аккумуляторной батареи. Если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение температуры и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше чем пороговая величина заряда, обогреватель аккумуляторов переводят на прерывистый обогрев аккумуляторной батареи; а, если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение температуры и остаточный заряд аккумуляторной батареи ниже, чем пороговая величина заряда, - это показывает, что обогрев или подача энергии аккумуляторной батарее и движение электромобиля недопустимы.

В способе обогрева батареи аккумуляторов электромобиля согласно предлагаемому изобретению, аккумуляторная батарея может обогреваться без потребления энергии от какого-либо внешнего источника. Температура аккумуляторной батареи может быть повышена до необходимой величины, после чего аккумуляторная батарея может нормально заряжаться и разряжаться. Это может серьезно уменьшить ограничения на использование электромобиля при низких температурах, поскольку удовлетворяются требования к движению и зарядке при низких температурах. Кроме того, предлагаемый согласно изобретению способ делает возможным обогревать аккумуляторную батарею прерывисто, то есть, какое-то время обогревать аккумуляторную батарею, затем на какое-то время прерывать обогрев и повторять эти циклы попеременно. Таким образом аккумуляторная батарея может обогреваться периодически, что позволяет снизить негативное влияние больших токов на аккумуляторную батарею и продлить срок ее службы. Более того, способ согласно предлагаемому изобретению позволяет обогревать аккумуляторную батарею с разными уровнями мощности соответственно фактической температуре аккумуляторов, осуществляя более тонкое управление силовой установкой, оптимизируя работу аккумуляторной батареи, и повышая ее безопасность.

Краткое описание чертежей

Описание возможных вариантов предлагаемого изобретения дается в обобщенных терминах со ссылками на сопровождающие чертежи, выполненные без соблюдения масштаба.

На Фиг. 1 показана схема силовой установки электромобиля согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 2 показывает схему силовой установки электромобиля согласно другому варианту изобретения;

Фиг. 3 показывает вариант принципиальной электрической схемы силовой установки электромобиля согласно изобретению;

Фиг. 4 и 5 показывают возможные схемы электрических соединений силовой установки электромобиля согласно изобретению;

Фиг. 6 показывает схему электрической распределительной коробки в силовой установке электромобиля согласно изобретению;

Фиг. 7 показывает последовательность этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля согласно изобретению;

Фиг. 8 показывает схему выполнения этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля согласно одному из вариантов изобретения;

Фиг. 9 показывает подробную схему выполнения этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля согласно одному из вариантов изобретения; и

Фиг. 10 показывает подробную схему выполнения этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля согласно другому варианту изобретения.

Подробное описание изобретения

Детали изобретения будут раскрыты при описании конструктивных вариантов, проиллюстрированных на прилагаемых чертежах. Специалистам понятно, что заявленное изобретение может быть воплощено во многих разных формах, которые не должны рассматриваться как ограничивающие данное изобретение.

В описании соотносительные термины «продольный», «боковой», «нижний», «верхний», «передний», «задний», «правый», «левый», «горизонтальный», «вертикальный», «над», «под», «верх», «низ», «внутренний», «наружный», а также производные от них (например, «горизонтально», «вниз», «вверх» и т.д.) следует понимать как относящиеся к ориентации только при демонстрации на чертежах и пояснениях к ним. Соотносительные термины даются для удобства описания и не требуют, чтобы предлагаемое устройство было бы сконструировано или работало именно в такой ориентации.

В описании термины, относящиеся к прикреплению, сцеплению и т.п., такие как "соединенный" и "взаимосвязанный", относятся к связям, которые скрепляют или соединяют элементы между собой механическим или электрическим соединением, как напрямую, так и через промежуточные элементы, если иное не оговорено специально. Тот или иной смысл приведенных выше фраз и терминов будет понятен специалистам в каждом конкретном случае.

Силовая установка электромобиля согласно вариантам предлагаемого изобретения далее будет описана со ссылками на Фиг. 1-6 чертежей.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 согласно предлагаемому изобретению силовая установка электромобиля включает: аккумуляторную батарею 101, обогреватель 102 аккумуляторов, устройство 103 управления аккумуляторами, электрическую распределительную коробку 104, двигатель 105, контроллер 106 двигателя и разграничительный индуктор L2. Обогреватель 102 аккумуляторов соединен с аккумуляторной батареей 101 и выполняет функцию обогрева аккумуляторной батареи 101 при ее зарядке и разрядке. Устройство 103 управления аккумуляторами соединено с обогревателем 102 аккумуляторов и аккумуляторной батареей 101 соответственно, и переводит обогреватель 102 аккумуляторов на прерывистый обогрев аккумуляторной батареи, когда температура аккумуляторной батареи 101 ниже, чем первое пороговое значение температуры и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем пороговая величина заряда. Электрическая распределительная коробка 104 выполняет функцию распределения выходного напряжения аккумуляторной батареи 101. Контроллер 106 двигателя соединен с двигателем 105 и электрической распределительной коробкой 104 соответственно, и содержит первый входной терминал, второй входной терминал и пускозарядный конденсатор С2 подсоединенный между первым и вторым входными терминалами. Контроллер 106 двигателя выполняет функцию подачи энергии двигателю 105 согласно управляющей команде и напряжению, распределяемому к контроллеру 106 двигателя электрической распределительной коробкой 104. Разграничительный индуктор L2 подсоединен между аккумуляторной батареей 101 и электрической распределительной коробкой 104, и индуктивность разграничительного индуктора L2 соответствует емкости пускозарядного конденсатора С2.

Устройство 103 управления аккумуляторами может быть соединено с обогревателем 102 аккумуляторов посредством CAN шины 107 и соединено с аккумуляторной батареей 101 посредством проверочного кабеля 108 для замера температуры и напряжения каждого аккумулятора и выходного тока аккумуляторной батареи 101. Кроме того, устройство 103 управления аккумуляторами выполняет функцию оценки текущего состояния электромобиля, для расчета температуры и остаточного заряда аккумуляторной батареи 101, и посылает по CAN шине 107 управляющие сигналы соответствующим электрическим устройствам, приводя их в действие. Электрическая распределительная коробка 104 является высоковольтным устройством для включения и выключения больших токов. Выходное напряжение аккумуляторной батареи 101, распределяется устройством 103 управления аккумуляторами путем отправки управляющего сигнала на электрическую распределительную коробку 104. Контроллер 106 двигателя преобразует постоянный ток из аккумуляторной батареи 101 в трехфазный переменный ток, потребляемый двигателем 105, для подачи энергии двигателю 105 по внутреннему рабочему контуру контроллера 106 двигателя, и управляет двигателем 105 в соответствии с сигналами, посылаемыми устройством 103 управления аккумуляторами.

С силовой установкой электромобиля согласно предлагаемому изобретению, при использовании в электромобиле больших токов разрядки аккумуляторной батареи 101, внутренний резистор аккумуляторного комплекса Ε (т.е. аккумуляторной батареи 101) может нагреваться сам по себе и обогревать посредством этого аккумуляторную батарею 101. В отсутствие внешнего источника энергии электричество для обогрева полностью поставляется аккумуляторной батареей 101. Режим обогрева для аккумуляторной батареи 101 может регулироваться с помощью устройства 103 управления аккумуляторами и обогревателя 102 аккумуляторов, которые могут серьезно уменьшить ограничения на использование электромобиля при низких температурах, удовлетворяя, таким образом, требованиям к движению и зарядке при низких температурах. Более того, силовая установка обогревает аккумуляторную батарею 101 непосредственно, и в связи с этим могут быть достигнуты более высокий тепловой к.п.д., более низкие затраты и удобство эксплуатации. Также, силовая установка согласно предлагаемому изобретению делает возможным обогревать аккумуляторную батарею 101 прерывисто, то есть, какое-то время обогревать аккумуляторную батарею 101, затем на какое-то время прерывать обогрев и повторять эти циклы попеременно. Таким образом аккумуляторная батарея 101 может обогреваться периодически, что позволяет снизить влияние больших токов на аккумуляторную батарею 101 и продлить срок ее службы. Более того, способ согласно предлагаемому изобретению позволяет обогревать аккумуляторную батарею с разными уровнями мощности соответственно фактической температуре аккумуляторной батареи 101, что способствует экономии энергии и в то же время продляет срок службы аккумуляторной батареи 101.

В одном из вариантов изобретения, устройство 103 управления аккумуляторами может выбирать соответствующую тепловую мощность по температуре аккумуляторной батареи 101, и переводить обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 с выбранной тепловой мощностью. Например, когда температура аккумуляторной батареи 101 находится в пределах от -30°С до -25°С, аккумуляторную батарею 101 можно обогревать с одной заданной тепловой мощностью; а когда температура аккумуляторной батареи 101 находится в пределах от -25°С до -20°С, аккумуляторную батарею 101 можно обогревать с другой заданной тепловой мощностью. Таким образом можно избежать обогрева аккумуляторной батареи 101 с неподходящей тепловой мощностью, когда температура аккумуляторной батареи 101 очень низка. Специалистам известно, что когда температура аккумуляторной батареи 101 довольно низка, нагрев аккумуляторной батареи 101 с относительно большой мощностью может повредить аккумуляторной батарее 101 и сделать низкой эффективность обогрева. Так, с устройством 103 управления аккумуляторами, при оценке температуры аккумуляторной батареи 101, аккумуляторную батарею 101 можно обогревать с подходящей тепловой мощностью, и за счет этого повысить эффективность обогрева. При этом энергопотребление может быть снижено, и, в то же время, срок службы аккумуляторной батареи 101 может быть увеличен.

Согласно изобретению устройство 103 управления аккумуляторами может выполнять функцию оценки, достигла ли текущая скорость изменения силы тяги электромобиля заданного порога скорости изменения силы тяги, и заставляет обогреватель аккумуляторов остановить обогрев аккумуляторной батареи, когда текущая скорость изменения силы тяги достигла заданного порога скорости изменения силы тяги. Понятно, что скорость изменения силы тяги определяется в соответствии с изменением силы тяги в некоторый период времени, т.е. водитель может управлять обогревом аккумуляторной батареи 101 в соответствии с изменением силы тяги в определенный период времени. В частности, когда электромобиль резко ускоряется или преодолевает подъем, может потребоваться больше энергии, и, таким образом, текущая скорость изменения силы тяги электромобиля будет возрастать (возрастает выходная мощность). Поскольку максимальный текущий заряд и выходная мощность электромобиля имеют предел, заданным порогом скорости изменения силы тяги служит текущая скорость изменения силы тяги электромобиля, когда аккумуляторная батарея 101 снабжает электромобиль максимальной энергией. Так, если скорость изменения силы тяги электромобиля заданного порога скорости изменения силы тяги, то выходная мощность аккумуляторной батареи 101 максимальна, но батарея не может поставлять какую-либо энергию обогревателю 102 аккумуляторов. Поэтому надежность аккумуляторной батареи 101 повышается, поскольку предотвращается разряжение аккумуляторной батареи 101 и увеличивается срок ее службы.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, устройство 103 управления аккумуляторами выполняет функцию оценки, достигает ли продолжительность нагрева первого заданного времени и заставляет обогреватель 102 аккумуляторов приостановить обогрев аккумуляторной батареи 101, когда продолжительность нагрева достигает первого заданного времени. В этом варианте, после приостановки нагрева аккумуляторной батареи 101 обогревателем 102 аккумуляторов устройство 103 управления аккумуляторами далее может рассчитывать время без обогрева и переводить обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101, когда продолжительность приостановки обогрева достигает второго заданного времени. Например, принимая продолжительность одного цикла равной 1 минуте, в одном цикле аккумуляторная батарея 101 обогревается непрерывно в течение 45 секунд, затем обогрев приостанавливается на 15 секунд (т.е., время приостановки обогрева равняется 15 секундам), после чего упомянутый процесс повторяется, так что обогрев аккумуляторной батареи 101 происходит прерывисто. Таким путем можно избежать непрерывной ударной нагрузки больших токов на аккумуляторную батарею 101, что снижает потери аккумуляторной батареи 101 и продляет срок ее службы.

Следует отметить, что время обогрева (обозначаемое Т1) и время приостановки обогрева (обозначаемое Т2) связано с характеристиками аккумуляторной батареи 101. Для аккумуляторной батареи 101 с улучшенными характеристиками величина Т1/Т2 меньше, в других случаях величина Т1/Т2 больше. Кроме того, прерывистый обогрев аккумуляторной батареи может уменьшить воздействие вихревых токов на силовой коннектор. Поэтому необходимо подбирать разные величины Т1/Т2 в соответствии с фактическими характеристиками аккумуляторной батареи 101.

Силовая установка также может быть снабжена кнопкой обогрева, соединенной с устройством 103 управления аккумуляторами. Когда кнопка обогрева нажата, устройство 103 управления аккумуляторами посылает сигнал обогревателю 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101. Устройство 103 управления аккумуляторами далее выполняет следующие действия: после перевода обогревателя 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101, если кнопку обогрева нажимают опять, оценивает, удовлетворяет ли нажатие кнопки заданному условию (т.е., оценивают, остается ли кнопка обогрева нажатой в течение заданного времени), если да, то указываем, что аккумуляторная батарея 101 обогреваться или потреблять энергию, а электромобиль не может двигаться. Другими словами, если в процессе обогрева аккумуляторной батареи 101 кнопка обогрева нажата повторно и удерживается в таком положении заданное время, устройство 103 управления аккумуляторами указывает, что электромобиль не может обогреваться, двигаться или питаться энергией. В это время, даже если температура аккумуляторной батареи 101 не превышает первого порогового значения температуры, обогрев аккумуляторной батареи 101 останавливается. Например, но необязательно, в этом варианте первое пороговое значение температуры может составлять около -10°С.

Еще в одном варианте изобретения обогреватель 102 аккумуляторов выполнен с возможностью проведения самотестирования на отказ (например, внутренние элементы обогревателя 102 аккумуляторов выполняют самотестирование на отказы) и отправки результатов тестирования на устройство 103 управления аккумуляторами. Таким путем отказ внутренних элементов обогревателя 102 аккумуляторов во время работы может быть обнаружен и вовремя устранен, избегая повреждения обогревателя 102 аккумуляторов, вызванного отказом внутренних элементов, и, следовательно, избегая проблем с надежностью, вызванных повреждением обогревателя 102 аккумуляторов.

Как показано на Фиг. 3 обогреватель 102 аккумуляторов включает: первый блок 301 переключения, основной конденсатор C1, основной индуктор L1 и второй блок 302 переключения. Первый вывод первого блока 301 переключения соединен с одной клеммой аккумуляторной батареи 101 и разграничительным индуктором L2 соответственно. Первый вывод основного конденсатора C1 соединен со вторым выводом первого блока 301 переключения, а второй вывод основного конденсатора C1 соединен со второй клеммой аккумуляторной батареи 101. Первый вывод основного индуктора L1 соединен с узлом между первым блоком 301 переключения и основным конденсатором C1. Первый вывод второго блока 302 переключения соединен со вторым выводом основного индуктора L1, а второй вывод второго блока 302 переключения соединен со второй клеммой аккумуляторной батареи 101. Управляющий вывод первого блока 301 переключения и управляющий вывод второго блока 302 переключения соединены с устройством 103 управления аккумуляторами. Устройство 103 управления аккумуляторами посылает сигнал на обогрев управляющему выводу первого блока 301 переключения и управляющему выводу второго блока 302 переключения, чтобы, в свою очередь, переключить эти блоки на выработку тока зарядки и тока разрядки. Когда первый блок 301 переключения включен, то второй блок 302 переключения выключен, а когда второй блок 302 переключения включен, то выключен первый блок 301 переключения.

На Фиг. 3 буквами ESR обозначен эквивалентный резистор аккумуляторной батареи 101, буквами ESL - эквивалентный индуктор аккумуляторной батареи 101, и Ε - комплекс аккумуляторов. L2 - разграничительный индуктор, выполняющий функцию разграничения контура (Part 2) и контура (Part 5) эквивалентной нагрузки двигателя. Поэтому обратное напряжение аккумуляторной батареи 101 поглощается разграничительным индуктором L2 и не может использоваться для дополнительной нагрузки. С2 - пускозарядный конденсатор; a R - эквивалентная нагрузка двигателя. Когда обогреватель аккумуляторов работает, его внутренний блок переключения включается или выключается с определенной последовательностью.

На Фиг. 3 согласно одному из вариантов изобретения, блок переключения (например, первый блок 301 переключения или второй блок 302 переключения) может представлять собой биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT). Когда обогреватель аккумуляторов начинает работу, внутренние элементы обогревателя аккумуляторов, такие как индуктор, конденсатор, находятся в исходном состоянии и не несут какой-либо энергии. Обогреватель аккумуляторов работает следующим образом. Когда IGBT1 включен, а IGBT2 выключен, комплекс аккумуляторов Ε заряжает основной конденсатор C1 по замкнутой цепи зарядки "E-ESR-ESL-D1-C1-E". После того, как комплекс аккумуляторов Ε заряжает основной конденсатор C1 в течение некоторого времени, напряжение основного конденсатора C1 становится равным напряжению комплекса аккумуляторов Е. Но из-за того, что в цепи есть индуктивный элемент, основной конденсатор C1 продолжает заряжаться так, что напряжение основного конденсатора C1 становится выше, чем напряжение комплекса аккумуляторов. Когда ток зарядки равен нулю, основной конденсатор C1 начинает разряжаться через замкнутую цепь "C1-D1-ESL-ESR-E-C1" до тех пор, пока ток разрядки не станет равным нулю. Когда IGBT1 выключен, a IGBT2 включен, основной конденсатор C1 продолжает разряжаться по замкнутой цепи "C1-D2-L1-IGBT2-C1". Из-за наличия основного индуктора L1, основной конденсатор C1 продолжает разряжаться, так что напряжение основного конденсатора C1 становится меньше, чем напряжение комплекса аккумуляторов Е. Вышеописанный процесс, таким образом, повторяется.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения разграничительный индуктор L2 может предотвращать зарядку основного конденсатора C1 от пускозарядного конденсатора С2 через первый блок 301 переключения, так что форма сигнала от основного конденсатора C1 может регулироваться и таким образом можно управлять характеристиками контура обогрева. Следовательно, контур может работать нормально. В результате разграничительный индуктор L2 может потребоваться, когда двигатель 105 и обогреватель 102 аккумуляторов работают одновременно.

Индуктивность L разграничительного индуктора L2 может быть определена по формуле , где Т - эквивалентная нагрузка рабочего цикла двигателя 105 и С - емкость пускозарядного конденсатора С2. Обогревателю 102 аккумуляторов необходимо управлять IGBT модулем и включать/выключать первый блок 301 переключения или второй блок 302 переключения. Принимая рабочую частоту первого блока 301 переключения или второго блока 302 переключения равной t, для того, чтобы уменьшить воздействие обогревателя 102 аккумуляторов на контроллер 106 двигателя, можно считать, что цикл контура, состоящего из разграничительного индуктора L2 и пускозарядного конденсатора С2, равен Т. В одном из вариантов, Т>10t, что соответствует проектным требованиям. Поэтому используемое здесь выражение "Т - цикл эквивалентной рабочей нагрузки двигателя 105" означает, что Т - это цикл контура, содержащего разграничительный индуктор L2 и пускозарядный конденсатор С2.

В одном из вариантов обогреватель 102 аккумуляторов содержит силовой коннектор, соединяющий и прикрепляющий силовой кабель 109. Силовой коннектор должен быть защищен от вихревых токов. Когда обогреватель 102 аккумуляторов работает, частота тока меняется очень быстро, что приводит к очень быстрому повышению температуры магнитного материала в силовом коннекторе, в связи с чем магнитная проницаемость силового коннектора должна быть низкой. В одном из вариантов предлагаемого изобретения, обогреватель 102 аккумуляторов содержит низковольтный коннектор, который соединен и сообщается с внешними системами. Низковольтный коннектор включает CAN шину 107, соединенную с устройством 103 управления аккумуляторами, кабелем самопроверки и кабелем сигнала отказа.

На Фиг. 2 и Фиг. 4 в одном из вариантов предлагаемого изобретения, разграничительный индуктор L2 помещен в обогреватель 102 аккумуляторов. Плавкий предохранитель 401 также помещен в обогреватель 102 аккумуляторов. Как показано на Фиг. 4, обогреватель 102 аккумуляторов включает разграничительный индуктор L2, плавкий предохранитель 401 и источник энергии для обогревателя 102 аккумуляторов. Обогреватель 102 аккумуляторов включает четыре силовых разъема, два из которых соединены с аккумуляторной батареей 101 посредством силового кабеля 109, а два других соединены силовым кабелем 109 с электрической распределительной коробкой 104. В одном из вариантов предлагаемого изобретения, силовые коннекторы используются на обоих концах высоковольтного кабеля.

В одном из вариантов разграничительный индуктор L2 помещен в обогреватель 102 аккумуляторов, и когда аккумуляторную батарею 101 не требуется обогревать, обогреватель 102 аккумуляторов может быть удален, так что электрическая распределительная коробка 104 может соединяться непосредственно с аккумуляторной батареей 101. Электромобилю в жарких районах не нужны какие-либо обогреватели аккумуляторов, но они необходимы в зонах с холодным климатом. Поэтому, если электромобиль должен быть адаптирован к разным зонам, доработка может быть небольшой, что значительно снижает затраты.

На Фиг. 1 и Фиг. 5 в одном из вариантов предлагаемого изобретения разграничительный индуктор L2 может быть помещен в электрическую распределительную коробку 104. Независимо от того, помещен ли разграничительный индуктор L2 в обогреватель 102 аккумуляторов или в электрическую распределительную коробку 104, разграничительный индуктор L2 расположен между аккумуляторной батареей 101 и электрической распределительной коробкой 104. На Фиг. 1, электрическая распределительная коробка 104 не соединена с обогревателем 102 аккумуляторов напрямую. Аккумуляторная батарея 101 включает четыре силовых разъема, два из которых соединены с обогревателем 102 аккумуляторов посредством двух силовых кабелей 109, а два других соединены с электрической распределительной коробкой 104 двумя другими силовыми кабелями 109. В этом варианте силовая установка электромобиля содержит реле 501 с функцией выбора соединения или разъединения разграничительного индуктора L2 с контуром, как показано на Фиг. 5. Обогреватель 102 аккумуляторов соединен параллельно с электрической распределительной коробкой 104. Плавкий предохранитель 401 вмонтирован в аккумуляторную батарею 101.

Разграничительный индуктор L2 помещен в электрическую распределительную коробку 104 так, что влияние на электрическую распределительную коробку 104 со стороны обогревателя 102 аккумуляторов может быть заметно снижено. Более того, когда обогреватель 102 аккумуляторов работает, разграничительный индуктор L2 может быть соединен с контуром с помощью реле 501, и когда обогреватель 102 аккумуляторов прекращает работу, разграничительный индуктор L2 может быть отсоединен от контура с помощью реле 501.

Как показано на Фиг. 1-3, силовая установка электромобиля может включать охлаждающий агрегат 110, выполняющий функцию охлаждения первого блока 301 переключения и второго блока 302 переключения.

Охлаждающий агрегат 110 может включать канал продувки, встроенный в обогреватель 102 аккумуляторов, и вентилятор, установленный на одном конце канала продувки. Вентилятор применяют для рассеивания тепла для обогревателя 102 аккумуляторов.

В другом варианте охлаждающий агрегат 110 может содержать канал охладителя, встроенный в обогреватель 102 аккумуляторов, причем вход и выход охладителя соответственно расположены в обогревателе 102 аккумуляторов. Эффективность рассеивания тепла и выполнение уплотнения обогревателя аккумуляторов можно улучшить, используя охлаждение обогревателя аккумуляторов.

На Фиг. 6, электрическая распределительная коробка 104 включает: первичный контактор 601 и пускозарядный контактор 602. Первичный контактор 601 распределяет выходное напряжение аккумуляторной батареи 101 по энергопотребляющим устройствам, в частности к двигателю 105 электромобиля. Пускозарядный контактор 602 соединен с первым входным терминалом 603 или со вторым входным терминалом 604 контроллера 106 двигателя, и выполняет функцию зарядки пускозарядного конденсатора С2 под контролем устройства 103 управления аккумуляторами перед тем, как контроллер 106 двигателя запустит двигатель 105.

С силовой установкой электромобиля согласно предлагаемому изобретению аккумуляторная батарея 101 может обогреваться с использованием аккумуляторной батареи 101 для разрядки с большим током и путем нагревания внешнего резистора аккумуляторной батареи 101, Без какого-либо внешнего источника энергии электричество для обогрева полностью поставляется аккумуляторной батареей 101. Управление обогревом может проводиться для аккумуляторной батареи 101 устройством 103 управления аккумуляторами и обогревателем 102 аккумуляторов. Это может значительно уменьшать ограничения на использование электромобиля при низких температурах и удовлетворять требованиям для движения и зарядки при низких температурах, то есть, аккумуляторную батарею можно обогревать при движении электромобиля с ограниченной мощностью. Более того, силовая установка электромобиля обогревает аккумуляторную батарею непосредственно, и, следовательно могут достигаться более высокая эффективность обогрева, уменьшаться затраты и повышаться удобство использования.

Одним из объектов предлагаемого изобретения является устройство электромобиля. Электромобиль включает упомянутую выше силовую установку. Электромобиль может двигаться при низких окружающих температурах, если при этом обогревается аккумуляторная батарея, что обеспечивает надежное и устойчивое движение.

Далее со ссылками на Фиг. 7-10 подробно описывается способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля. На Фиг. 7-10, конкретные величины (такие как, например, -10°С) являются только иллюстративными для объяснения различных пороговых значений (таких как первое пороговое значение температуры), но не ограничивают объем предлагаемого изобретения. Величины различных пороговых значений могут меняться в зависимости от конкретных условий, что очевидно специалистам. Более того, исполнительные команды на этапах, представленных на Фиг. 7-10, являются только примерными и иллюстративными, но не ограничивают объем предлагаемого изобретения. Исполнительная команда на выполнение этапов может меняться в зависимости от конкретных условий, что также очевидно специалистам.

На Фиг. 7-10 представлен способ обогрева аккумуляторной батареи электромобиля. Способ включает следующие этапы.

На этапе S701, определяют температуру и остаточный заряд аккумуляторной батареи.

На этапе S702, если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение температуры, а остаточный заряд аккумуляторной батареи выше, чем пороговая величина заряда, обогреватель аккумуляторов переводят на прерывистый нагрев аккумуляторной батареи.

На этапе S703, если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение температуры и остаточный заряд аккумуляторной батареи ниже, чем пороговая величина заряда, аккумуляторная батарея не может обогреваться или потреблять энергию, а электромобиль не может двигаться.

В варианте первое пороговое значение температуры может составлять около -10°С, а пороговая величина заряда может составлять около 30% от полной емко