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 201210160417.5, 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. Обогреватель аккумуляторов содержит блоку регулирования выходной мощности, выполняющий функцию регулирования тепловой мощности обогревателя аккумуляторов путем регулировки тока зарядки и/или тока разрядки; устройство управления аккумулятором, соединенное с аккумуляторной батареей и обогревателем аккумуляторов соответственно, управляющее блоком регулирования выходной мощности для регулирования тепловой мощности обогревателя аккумуляторов при обогреве аккумуляторной батареи в зависимости от ее температуры, если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение для обогрева и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем пороговая величина заряда при стоянке. В состав силовой установки также входит электрическая распределительная коробка, выполняющая 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 пуско-зарядный 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 пуско-зарядного 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 осуществляться с помощью устройства управления аккумуляторами и обогревателя 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 батарею аккумуляторов непосредственно, и в связи с этим могут быть достигнуты более высокий тепловой кпд, более низкие затраты и удобство эксплуатации.

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 для обогрева и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше чем пороговая величина заряда при стоянке, регулируется тепловая мощность обогревателя аккумуляторов для нагрева аккумуляторной батареи в зависимости от ее фактической температуры. Если температура аккумуляторной батареи ниже, чем первое пороговое значение для обогрева и остаточный заряд аккумуляторной батареи ниже, чем пороговая величина заряда при стоянке, - это показывает, что обогрев или зарядка аккумуляторной батареи 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 требуемой величины, после чего аккумуляторная батарея может нормально заряжаться и разряжаться. Это может заметно снизить ограничения на эксплуатацию электромобиля, поскольку будет удовлетворять требованиям к движению и зарядке при низких температурах. Более того, устанавливая тепловую мощность обогревателя аккумуляторов по фактической температуре аккумуляторной батареи, можно точнее управлять процессом обогрева и улучшить работу и повысить безопасность аккумуляторной батареи.

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 типичная схема силовой установки электромобиля.

Фиг. 2 показывает схему силовой установки электромобиля согласно изобретению.

Фиг. 3А и 3В показывают варианты 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 последовательность этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля в другом варианте предлагаемого изобретения.

Другие возможные варианты выполнения этапов способа обогрева аккумуляторной батареи электромобиля согласно изобретению представлены на Фиг. 9-11.

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.

На Фиг. 1 и Фиг. 2 в нескольких вариантах предлагаемого изобретения 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. Как показано на Фиг. 3А или Фиг. 3В, обогреватель 102 аккумуляторов включает блок 1021 регулирования выходной мощности, который выполняет функцию регулирования тепловой мощности обогревателя 102 аккумуляторов путем регулирования тока разрядки и/или тока зарядки. Устройство 103 управления аккумуляторами 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. В частности, устройство 103 управления аккумуляторами управляет включением блока 1021 регулирования выходной мощности для подбора тепловой мощности обогревателя 102 аккумуляторов для обогрева аккумуляторной батареи 101 в зависимости от температуры аккумуляторной батареи 101, когда температура аккумуляторной батареи 101 ниже, чем первое пороговое значение для обогрева, и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем пороговая величина заряда при стоянке. 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 соединен с двигателем 105 и электрической распределительной коробкой 104 соответственно и включает первый входной терминал, второй входной терминал и пуско-зарядный 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. В частности, контроллер 106 двигателя преобразует постоянный ток из аккумуляторной батареи 101 в трехфазный переменный ток, потребляемый двигателем 105, для подачи энергии двигателю 105 по внутреннему контуру контроллера 106 двигателя, и управляет двигателем 105 в соответствии с сигналами, посылаемыми устройством 103 управления аккумуляторами. Разграничительный индуктор L2 подсоединен между аккумуляторной батареей 101 и электрической распределительной коробкой 104, и индуктивность разграничительного индуктора L2 соответствует емкости пуско-зарядного конденсатора С2.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения обогреватель 102 аккумуляторов может осуществлять самопроверку на отказ и посылать результат проверки на устройство 103 управления аккумуляторами.

Как показано на Фиг. 3А и 3В, обогреватель 102 аккумуляторов включает: первый блок 301 переключения, по крайней мере, один основной конденсатор C1, основной индуктор L1 и второй блок 302 переключения. Первый вывод, по крайней мере, одного первого блока 301 переключения соединен с одной клеммой аккумуляторной батареи 101 и разграничительным индуктором L2 соответственно. Первый вывод, по крайней мере, одного основного конденсатора C1 соединен со вторым выводом первого блока 301 переключения, а второй вывод, по крайней мере, одного основного конденсатора C1 соединен со второй клеммой аккумуляторной батареи 101. Первый вывод основного индуктора L1 соединен с узлом между первым блоком 301 переключения и, по крайней мере, одним 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. Следует отметить, что в вариантах может быть один основной конденсатор C1 или несколько основных конденсаторов C1 в обогревателе 102 аккумуляторов. На Фиг. 3А-3В количество основных конденсаторов равно 4. Для большей ясности четыре основных конденсатора на Фиг. 3А обозначены как C11, C12, С13 и С14 соответственно, а четыре основных конденсатора на Фиг. 3В обозначены как C.1, С.2, С.3 и С.4 соответственно.

На Фиг. 3А-3В 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 - пуско-зарядный конденсатор; a R - эквивалентная нагрузка двигателя. Когда обогреватель аккумуляторов работает, его внутренний блок переключения включается или выключается с определенной последовательностью.

На Фиг. 3А-3В согласно одному из вариантов предлагаемого изобретения, блок переключения (например, первый блок 301 переключения или второй блок 302 переключения) может быть биполярным транзистором 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, a 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 обогревателе аккумуляторов 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 "С1-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.

На Фиг. 3А, по мере выбора соответствующего основного конденсатора C1 (С11, С12, С13 или С14), максимальное напряжение на конденсаторах С11, C12, С13 или С14 в замкнутой цепи разрядки (т.е., в замкнутой цепи обогрева) Part 2 будет меняться, и таким образом будут меняться максимальные величины прямого тока и обратного тока в замкнутой цепи обогрева. Поэтому, тепловая мощность обогревателя аккумуляторов поддается регулировке. Другими словами, чем больше емкость, тем больше тепловая мощность. Более того, изменением коэффициента заполнения (т.е., ширины импульса) выходного импульса второго блока 302 переключения будет достигаться оптимальное время действия прямой зарядки и обратной разрядки в замкнутой цепи обогрева.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, блок 1021 регулирования выходной мощности выполняет функцию регулирования коэффициентов заполнения выходных импульсов первого блока 301 переключения и второго блока 302 переключения согласно команде, переданной устройством 103 управления аккумуляторами. Устройство 103 управления аккумуляторами посылает CAN сигнал (команду) блоку 1021 регулирования выходной мощности обогревателя 102 аккумуляторов соответственно температуре аккумуляторной батареи 101 (т.е. комплексу аккумуляторов) чтобы заставить блок 1021 регулирования выходной мощности соединиться с соответствующим основным конденсатором C1 (например, С11, C12, С13 или С14). Одновременно, согласно соответствующему основному конденсатору C1, первый блок 301 переключения (то есть, IGBT1) и второй блок 302 переключения (то есть, IGBT2) включается или выключается разными импульсными сигналами для регулировки коэффициентов заполнения выходных импульсов первого блока 301 переключения и второго блока 302 переключения, то есть тепловая мощность обогревателя 102 аккумуляторов регулируется под требуемую мощность, поставляемую аккумуляторной батареей 101. В частности, по мере выбора соответствующего основного конденсатора C1 (например, выбран С11, C12, С13 или С14), максимальное напряжение основного конденсатора C1 в замкнутой цепи разрядки (т.е., в замкнутой цепи обогрева) Part 2 будет меняться, и таким образом будут меняться максимальные напряжения прямого и обратного токов в замкнутой цепи разрядки (т.е., в замкнутой цепи обогрева) Part 2. Поэтому тепловая мощность обогревателя 102 аккумуляторов может регулироваться. Более того, когда выбран соответствующий основной конденсатор C1 (например, С11, C12, С13 или С14), временная последовательность включения и выключения первого блока 301 переключения (IGBT1) и второго блока 302 переключения (IGBT2) должна быть изменена. Другими словами, ширина импульсов первого блока 301 переключения (IGBT1) и второго блока 302 переключения (IGBT2) меняется при выборе основного конденсатора C1 (т.е., при выборе основного конденсатора С11, C12, С13 или С14). В варианте, показанном на Фиг. 3А, емкость основного конденсатора С11 меньше, чем емкость основного конденсатора С12, емкость основного конденсатора С12 меньше емкости основного конденсатора С13, и емкость основного конденсатора С13 меньше емкости основного конденсатора С14. Так, использование разных конденсаторов с разными емкостями в качестве основного конденсатора C1 регулирует тепловую мощность обогревателя 102 аккумуляторов.

В общем, чем ниже температура аккумуляторной батареи 101, чем ниже разрядная емкость аккумуляторной батареи 101, и чем ниже напряжение аккумуляторной батареи 101, тем ниже выходная мощность. Следовательно, она сообразуется с параметрами разрядки аккумуляторной батареи для выбора разных мощностей обогрева в соответствии с температурой аккумуляторной батареи 101. Как показано на Фиг. 3А, когда температура очень низка, может быть выбран конденсатор C11 для выхода малой мощности.

На Фиг. 3В, в другом варианте предлагаемого изобретения, несколько основных конденсаторов C1 (С.1, С.2, С.3 and С.4) могут быть одинаковыми. Тепловая мощность регулируется изменением количества основных конденсаторов, соединенных с блоком 1021 регулирования выходной мощности. Иначе говоря, когда в обогревателе 102 аккумуляторов находится несколько основных конденсаторов C1, блок 1021 регулирования выходной мощности выбирает количество основных конденсаторов, соединяемых с блоком 1021 регулирования выходной мощности, согласно команде, выданной устройством 103 управления аккумуляторами.

В частном случае на Фиг. 3В, четыре конденсатора C.1, С.2, С.3 и С.4 соединены параллельно. Согласно правилам электротехники, эквивалентная емкость двух соединенных параллельно конденсаторов равна сумме емкостей этих конденсаторов. Поэтому, при условии равенства емкостей четырех конденсаторов C.1, С.2, С.3 и С.4, можно получить соотношения:

C11=C.1; С12=С.1+С.2; С13=С.1+С.2+С.3; С14=С.1+С.2+С.3+С.4.

Отсюда, С14=4×С.1; С13=3×С.1; С12=2×С.1; С11=С.1.

Изменение количества конденсаторов, соединенных с блоком 1021 регулирования выходной мощности, меняет емкость и, следовательно, тепловую мощность. В одном из вариантов блок 1021 регулирования выходной мощности может представлять собой реле, как показано на Фиг. 3А-3В.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения разграничительный индуктор L2 может предотвращать зарядку основного конденсатора C1 от пуско-зарядного конденсатора С2 через первый блок 301 переключения, так, форма сигнала от основного конденсатора C1 может регулироваться и таким образом можно управлять характеристиками контура обогрева. Следовательно, контур может работать нормально. 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 пуско-зарядного 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 влияние обогревателя 102 аккумуляторов на контроллер 106 двигателя, можно считать, что цикл контура, состоящего из разграничительного индуктора L2 и пуско-зарядного конденсатора С2, равен Т. В одном из вариантов, Τ>10t, что соответствует проектным требованиям. Поэтому используемое здесь выражение "Т - цикл эквивалентной рабочей нагрузки двигателя 105" означает, что Τ - цикл контура, содержащего разграничительный индуктор L2 и пуско-зарядный конденсатор С2.

В одном из вариантов обогреватель 102 аккумуляторов содержит силовой коннектор, соединяющий и прикрепляющий силовой кабель 109. Силовой коннектор должен быть защищен от перекручивания. 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 никакие 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 несоединения 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. 1-2 и Фиг. 3А-3В, 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 пуско-зарядный контактор 602. Первичный контактор 601 распределяет выходное напряжение аккумуляторной батареи 101 по энергопотребляющим устройствам, в частности к двигателю 105 электромобиля. Пуско-зарядный контактор 602 соединен с первым входным терминалом 603 или вторым входным терминалом 604 контроллера 106 двигателя и выполняет функцию зарядки пуско-зарядного конденсатора С2 под контролем устройства 103 управления аккумуляторами перед тем, как контроллер 106 двигателя запустит двигатель 105.

В одном из вариантов предлагаемого изобретения, когда остаточный заряд (также называемый SOC (уровень заряда)) аккумуляторной батареи 101 больше, чем пороговая величина заряда для движения, электромобиль может переходить в режим обогрева при движении. Пороговая величина заряда для движения больше, чем пороговая величина заряда при стоянке.

Режим обогрева при движении означает, что кроме аккумуляторной батареи 101 обогреваемой обогревателем 102 аккумуляторов, в электромобиле могут одновременно работать, хотя и с ограничениями, другие потребители высоковольтного напряжения, такие как двигатель и воздушный кондиционер. Соответственно, режим обогрева при стоянке означает, что, за исключением обогревателя 102 аккумуляторов, другие потребители электроэнергии в электромобиле, такие как двигатель и воздушный кондиционер, не работают. Пороговая величина заряда при движении является первой заданной величиной остаточного заряда аккумуляторной батареи, когда электромобиль может переходить в режим обогрева при движении. Пороговая величина заряда при стоянке является второй заданной величиной остаточного заряда аккумуляторной батареи, когда электромобиль может переходить в режим обогрева при стоянке.

Устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 в режиме обогрева при движении, когда наступает любое из следующих условий:

температура аккумуляторной батареи выше, чем первое пороговое значение для обогрева, и ниже, чем второе пороговое значение для обогрева, и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем первая пороговая величина заряда;

температура аккумуляторной батареи выше, чем второе пороговое значение для обогрева, и ниже, чем третье пороговое значение для обогрева, и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем вторая пороговая величина заряда, при этом вторая пороговая величина заряда ниже, чем первая пороговая величина заряда;

температура аккумуляторной батареи выше, чем третье пороговое значение для обогрева, и ниже, чем четвертое пороговое значение для обогрева, и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем третья пороговая величина заряда, причем третья пороговая величина заряда ниже, чем вторая пороговая величина заряда; и

температура аккумуляторной батареи выше, чем четвертое пороговое значение для обогрева, и ниже, чем пятое пороговое значение для обогрева и остаточный заряд аккумуляторной батареи больше, чем четвертая пороговая величина заряда, при этом четвертая пороговая величина заряда ниже, чем третья пороговая величина заряда.

В одном из вариантов изобретения, первое пороговое значение температуры для обогрева может составлять -30°С, второе пороговое значение для обогрева может составлять -25°С, третье пороговое значение для обогрева может составлять -20°С, четвертое пороговое значение для обогрева может составлять -15°С, пятое пороговое значение для обогрева может составлять -10°С, первая пороговая величина заряда может составлять 30% общей емкости аккумуляторной батареи 101, вторая пороговая величина заряда может составлять 27,5% общей емкости аккумуляторной батареи 101, третья пороговая величина заряда может составлять 25% общей емкости аккумуляторной батареи 101, и четвертая пороговая величина заряда может составлять 22,5% общей емкости аккумуляторной батареи 101.

Согласно одному из вариантов предлагаемого изобретения, устройство 103 управления аккумуляторами оценивает, превышает ли температура аккумуляторной батареи 101 шестое пороговое значение, если да, и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем пятая пороговая величина заряда, устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 в режиме обогрева при движении, а если нет, то устройство 103 управления аккумуляторами оценивает превышает ли температура аккумуляторной батареи 101 седьмое пороговое значение для обогрева, если да, и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем шестая пороговая величина заряда, устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 в режиме обогрева при движении, и, если нет, устройство 103 управления аккумуляторами оценивает превышает ли температура аккумуляторной батареи 101 восьмое пороговое значение температуры, если да, и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем седьмая пороговая величина заряда, устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель 102 аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 в режиме обогрева при движении, и, если нет, устройство 103 управления аккумуляторами оценивает, превышает ли температура аккумуляторной батареи 101 девятое пороговое значение температуры, если да, и остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 больше, чем восьмая пороговая величина заряда, устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель аккумуляторов на обогрев аккумуляторной батареи 101 в режиме обогрева при движении. Шестое пороговое значение температуры выше седьмого порогового значения, седьмое пороговое значение температуры выше восьмого порогового значения, и восьмое пороговое значение температуры выше, чем девятое пороговое значение температуры. Пятая пороговая величина заряда ниже, чем шестая пороговая величина, шестая пороговая величина заряда ниже, чем седьмая, и седьмая пороговая величина ниже восьмой пороговой величины заряда.

В одном из возможных вариантов, девятое пороговое значение температуры может составлять -30°С, восьмое пороговое значение температуры может составлять -25°С, седьмое пороговое значение температуры может составлять -20°С, шестое пороговое значение температуры может составлять -15°С, восьмая пороговая величина заряда может составлять 30% общей емкости аккумуляторной батареи 101, седьмая пороговая величина заряда - 27,5% общей емкости аккумуляторной батареи 101, шестая пороговая величина - 25% общей емкости аккумуляторной батареи 101, и пятая пороговая величина заряда может составлять 22,5% общей емкости аккумуляторной батареи 101. В одном из вариантов предлагаемого изобретения, когда остаточный заряд аккумуляторной батареи 101 ниже, чем пороговая величина заряда при движении и больше, чем пороговая величина заряда при стоянке, электромобиль может переходить на режим обогрева при стоянке.

Устройство 103 управления аккумуляторами переводит обогреватель 102 аккумуля