简论电动汽车纯电动汽车电源供电技术

摘要：纯电动汽车双电源供电技术，改变了传统的供电方式，对车载蓄电池欠压，输出功率不足现象，通过辅助电源与蓄电池同极性并联，叠加共同输出电能，组成比较稳定的理想电源。
关键词：双电源；电动汽车；辅助电源（超级电容）；秒功率；仿真分析。
汽车作为环保机动车，正在得到更多的技术支持和发展，但这些技术发展均会受制于供电电池性能，也就是蓄电池性能。电动汽车蓄电池技术无论发展到怎样一种程度，使用中都会遇到以下几个较为普遍的技术问题，电动汽车在行驶过程中，蓄电池电能逐渐消耗，蓄电池内阻也不断增加，使蓄电池端电压产生电压降，当降到电动机额定电压10%以上时，电动机的转矩将大幅度下降，就无法满足电动汽车在启动、加速时动力需求，这些都会导致电动汽车性能，不能满足实际需要。采用双电源供电技术，就能改善纯电动汽车在行驶中产生较为普遍的技术问题。

1、双电源供电技术工作原理【1】

采用双电源供电技术目的在于提供一种改善供电系统源于：标准论文格式www.618jyw.com
提高电动汽车动力能源供给性能，双电源由一组蓄电池与另一组超级电容器（称辅助电源）组成，辅助电源与车载发电机及充电器连接，辅助电源与蓄电池同极性并联，辅助电路回路中连接有DC-DC转换器，控制、调整辅助电源工作状态可采用手动或自动方式来完成，辅助电源充电电压≥蓄电池充电电压，辅助电源输出电流数值是随着蓄电池电压降的数值而改变，辅助电源每次工作时间大约几十秒钟，工作区域在起动、加速爬坡与蓄电池欠压时，提供补充能源与蓄电池并联分流，共同输出电能，保证电动汽车能源供给的稳定性，使电动汽车动力性能，不能因为供电系统电压变化而造成的性能指标下降充分满足驱动力所需。

2、超级电容器的特点【2】

（a）、很高的功率密度：超级电容器的内阻很小，且在电极汇界面和电极材料本体内均能够实现电荷的快速储存和释放，因而它的输出功率密度高达数KW/kg，是一般蓄电池数的十倍。
（b）、极长的充放电循环寿命，其循环寿命可达一万次以上。
（c）、储存寿命极长：超级电容器充电之后储存过程中，虽然也有微小的漏电电流存在，理论上超级电容器的储存寿命几乎可认为是无限。
（d）、高可靠性：超级电容器工作过程中没有运动部件，维护工作极少，因而超级电容器的可靠性是非常高的。
（e）、非常短的充电时间：从目前已经做出的超级电容器充电实验结果看，全充电时间只要10-12min；蓄电池在这么短的时间内是无法实现全充电的。

3、辅助电源功率计算方法

电容元件是一种储能元件，某一时刻“t”的储能只取决于容器“c”及这一时刻的电压值，并与其电压的平方成正比，当电压增大时，电容从外界吸收能量，电压减小时，电容向外界释放能量，但电容元件在任何时刻不可能释放出多于它吸收的能量，在计算充放电“秒功率”时按平均充放电电压和平均充放电电流的乘积，即为平均充放电功率对充放电时间积分，称秒功率（1焦耳=1安培×1伏特×秒）
Ⅰ）.辅助电源额定功率约等于电动机额定功率20%左右（秒功率）。
Ⅱ）.超级电容容量法拉约等于直流电动机额定电流20%左右。
Ⅲ）.超级电容额定电压大于电动机额定电压10%（发电机效率与充电过程中损耗可设定为常数）。

4、辅助电源充电设备

充电功率大约是电动机额定功率10%左右。根据实际情况可采用以下几种发电设备：
1）车载发电机；2）车载柴油发电机；3）车载太阳能发电；4）车载燃料电池。

5、仿真分析

一台纯电动汽车，驱动功率10KW，直流电动机额定电压200V，额定电流50A，由一组蓄电池供电，充电最高电压220V，100安时；另一组辅助电流，由超级电容组成，超级电容容量法拉等于电动机额定电流20%等于10法拉，超级电容充电电压≥蓄电池充电电压220V，超级电容在串并联组合过程中应注意，超级电容额定电压>充电电压。
辅助电源由车载1KW发电机提供充电能源（恒流充电）通过10秒钟时间充电储存电能大约等于电动机额定功率，充电50秒时储存电能大约等于电动机额定功率5倍，存储电流可达250A，这时辅助电源在25秒内输出平均功率2KW与蓄电池并联分流供电，辅助电源输出控制可采用手动和自动方式调整其储能输出，基本实现辅助电源功能作用。
通过仿真数据，电动汽车在行驶中50%的时间内辅助电源可提供20%的电动机额定的平均功率的电能与蓄电池共同输出满足电动汽车动力所需。保正电动汽车在行驶过程中，蓄电池电能逐渐消耗，也能使纯电动汽车输出功率不降低，保持恒功率输出，使纯电动汽车在续行过程中始终保持有劲、给力。也是消费者希望拥有的电动汽车动力性能。
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6、结束语
综上所述，此项技术可以用于纯电动汽车电路中，解决了纯电动汽车存在一些问题，提高了续行里程，提高了电动汽车动力性能，为纯电动汽车发展，有着重要意义。纯电动汽车双电源供电技术是一个新的理念，目前可能还没有被认同，但是它需要一个平台让大家对它进行探索，通过实验和总结证明也他将成为未来电动汽车发展方向。
参考文献
【1】赵树杰 容性动力电池组 专利号20112035903

7.5，2011年9月

【2】王嘉善 王海杰 超级电容器电动车——城市公共交通现代化新模式，城市车辆，2002（1）