本發(fā)明屬于充電技術(shù)領(lǐng)域，涉及車用充電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車。

背景技術(shù)：

近幾年伴隨國家新能源汽車推廣政策的引導(dǎo)，新能源汽車在我國呈現(xiàn)爆發(fā)式地增長。而純電動汽車以其“無污染、噪聲小、結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、能量轉(zhuǎn)換效率高”等優(yōu)點(diǎn)首當(dāng)其沖，在新能源汽車保有量中占據(jù)較高的份額，同時是發(fā)展節(jié)能、環(huán)保和低碳經(jīng)濟(jì)的需要。據(jù)估計到2020年，純電動汽車的保有量將會突破100萬輛。然而受動力電池能量密度低的限制，純電動汽車的續(xù)航里程較低，需要通過及時充電來提高車輛的行駛里程和用戶的體驗。目前我國受電源負(fù)荷、建設(shè)用地的限制，相應(yīng)的配套充電設(shè)施并不夠完善，充電站并不像加油站那樣能夠做到大面積覆蓋。這就導(dǎo)致了純電動汽車在電量較低時，如果無法及時到達(dá)臨近的充電站，在電量耗盡后將會在路上熄火，無法行車。在這種情況下，就急需要一種移動式專用充電設(shè)施對沒電或者電量低的純電動汽車進(jìn)行救援，對其快速充電，使其能夠有足夠的電量行駛到最近的充電站。

中國專利CN103595109 B，名稱為”一種電動汽車移動充電方法和裝置”所公開的方案在公路旁建設(shè)專用充電車道，在車道路面下方敷設(shè)高頻交流母線，多個發(fā)射線圈并聯(lián)在交流母線上構(gòu)成陣列，利用發(fā)射線圈與電動汽車上的接收線圈通過諧振耦合的方式進(jìn)行電能傳輸，給電動汽車充電。可實現(xiàn)移動中電動汽車的持續(xù)、不間斷充電。采用這種方式成本較高，需要占用一條固定車道，對原本擁擠的城市道路來說并不具有可操作性。同時要在電動汽車上安裝相對應(yīng)的接收線圈進(jìn)行配對，也進(jìn)一步限制了其適用性。

中國專利CN104333108 B，名稱為“一種用于電動汽車的應(yīng)急救援充電車電氣系統(tǒng)及其工作方法”所公開的方案是通過柴油發(fā)電機(jī)、移動式交直流快慢充一體化裝置、車載蓄電池、來構(gòu)成充電車充電系統(tǒng)。在閑置狀態(tài)下，由市電接入給車載蓄電池充電直至充滿；充電狀態(tài)下，采用車載蓄電池與柴油發(fā)電機(jī)單獨(dú)或聯(lián)合充電的方式。但是，增加的柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)將減少了所裝的車載蓄電池的容量。而且柴油發(fā)電機(jī)的尾氣排放也會帶來空氣污染的問題。

中國公開專利申請?zhí)?01610560900.0，公開了一種太陽能移動充電車及其工作方法，通過在貨車上設(shè)置太陽能充電模塊以及為充電模塊提供電源的儲電模塊構(gòu)成太陽能移動充電車，為半路沒電或者需要尋找充電樁充電的電動汽車提供充電服務(wù)。太陽能的充電方式雖然清潔環(huán)保，但是沒有考慮氣候的因素，尤其是在東部地區(qū)梅雨季節(jié)，車載的儲電模塊是無法得到補(bǔ)電，也就限制了充電車的使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車，可及時地為在道路上需要緊急充電的電動汽車提供充電服務(wù)。同時擴(kuò)展了移動式充電電源車上所搭載復(fù)合電源系統(tǒng)的電能來源，除了通過傳統(tǒng)的直流充電插座接口補(bǔ)電外，還充分利用了太陽光能、車輛滑行的動能、行車中的制動能量和發(fā)動機(jī)所輸出的動能，都可轉(zhuǎn)化為電能并存儲在復(fù)合電源系統(tǒng)的儲能動力電池組中。當(dāng)復(fù)合電源系統(tǒng)中儲能動力電池組荷電狀態(tài)(State of Charge)較低時，可通過將發(fā)動機(jī)輸出的一部分動能轉(zhuǎn)化為電能的方式進(jìn)行補(bǔ)電，而并不一定需要通過接入充電樁的方式來補(bǔ)電，避免了充電過程所消耗的時間，極大地拓展了移動式充電車的機(jī)動性，也突破了受復(fù)合電源系統(tǒng)中儲能動力電池組荷電狀態(tài)低而無法連續(xù)提供充電服務(wù)的限制這個難題。同時，考慮到復(fù)合電源系統(tǒng)中儲能動力電池組放置在車廂內(nèi)，對車廂有密閉性的要求。而在相對封閉的車廂內(nèi)，若儲能動力電池組在長時間、連續(xù)放電的狀態(tài)下會引起自身溫度的快速上升，進(jìn)而造成儲能動力電池組輸出功率的下降甚至超溫故障，必須考慮到對儲能動力電池組進(jìn)行散熱冷卻的設(shè)計。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車，包含發(fā)動機(jī)、雙轉(zhuǎn)子電機(jī)、驅(qū)動橋、第一電源變換器、第二電源變換器、第一充電機(jī)模塊、第二充電機(jī)模塊、主接觸器組、旁路接觸器組、復(fù)合電源系統(tǒng)；所述復(fù)合電源系統(tǒng)包括儲能動力電池組、太陽能電源變換器和太陽能電池組件；所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)兩側(cè)分別與所述發(fā)動機(jī)和所述驅(qū)動橋機(jī)械連接；所述第一電源變換器通過所述主接觸器組與所述復(fù)合電源系統(tǒng)電氣連接，所述第一電源變換器通過所述旁路接觸器組與所述第二充電機(jī)模塊電氣連接，第一電源變換器與所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)直接電氣連接；所述第二電源變換器分別與所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)、所述復(fù)合電源系統(tǒng)、所述第一充電機(jī)模塊直接電氣連接；所述太陽能電源變換器分別與所述儲能動力電池組、太陽能電池組件直接電氣連接；所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)包括外殼，以及外殼內(nèi)的電滑環(huán)、外轉(zhuǎn)子、定子繞組、永磁體、內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組、內(nèi)轉(zhuǎn)子和軸承，所述電滑環(huán)嵌套安裝在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，所述內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組安裝在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子的外側(cè)，所述永磁體安裝在所述外轉(zhuǎn)子的內(nèi)外兩側(cè)，所述定子繞組安裝在所述外殼的內(nèi)側(cè)，所述外轉(zhuǎn)子通過所述軸承安裝在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，所述外殼通過所述軸承一端支撐在所述內(nèi)轉(zhuǎn)子上，另一端支撐在所述外轉(zhuǎn)子上。

進(jìn)一步，所述主接觸器組與旁路接觸器組的狀態(tài)是互斥的，都由兩個直流接觸器組成，分為正極直流接觸器、負(fù)極直流接觸器；且同一組內(nèi)的兩個直流接觸器狀態(tài)是一致的。

進(jìn)一步，所述太陽能電池組件為硅太陽能電池板或者薄膜太陽能電池板。

進(jìn)一步，所述第一充電機(jī)模塊和所述第二充電機(jī)模塊可同時工作，輸出電能。兩者同時工作時，所述第一充電機(jī)模塊的電能來源為所述復(fù)合電源系統(tǒng)；所述第二充電機(jī)模塊的電能來源為所述發(fā)動機(jī)輸出的動能經(jīng)過所述第一電源變換器轉(zhuǎn)換而來的。

進(jìn)一步，所述儲能動力電池組的殼體上分布有可供冷卻劑流過的水道。

在本發(fā)明的一個較佳的實施例中，所述冷卻劑為硅油。

進(jìn)一步，所述復(fù)合電源系統(tǒng)配置直流充電插座接口。

進(jìn)一步，所述復(fù)合電源系統(tǒng)的電能來源有以下四種方式：

1)通過所述太陽能電池組件將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，再經(jīng)所述太陽能電源變換器升壓轉(zhuǎn)換后得到；

2)將所述主接觸器組閉合，所述發(fā)動機(jī)通過連接軸帶動所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的所述內(nèi)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，經(jīng)所述第一電源變換器將所述發(fā)動機(jī)輸出的動能轉(zhuǎn)化為電能而得到；

3)在車輛滑行或者制動時，車輛的動能通過所述驅(qū)動橋帶動所述雙轉(zhuǎn)子電機(jī)的所述外轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)并通過所述第二電源變換器轉(zhuǎn)換為電能而得到；

4)車輛處于空閑狀態(tài)時，通過所述復(fù)合電源系統(tǒng)配置的充電插座接口進(jìn)行補(bǔ)電而得到。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明公開的一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車，在保留通過外接直流充電樁進(jìn)行補(bǔ)電方式的基礎(chǔ)上，可將太陽光能、車輛滑行的動能、行車中制動的能量和發(fā)動機(jī)所輸出的動能轉(zhuǎn)化為電能存儲在復(fù)合電源系統(tǒng)的儲能動力電池組中，將可利用的能量充分利用起來，實現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保的目的。同時減少了對直流充電樁的依賴，突破了受復(fù)合電源系統(tǒng)中儲能動力電池組電荷狀態(tài)低而無法連續(xù)提供充電服務(wù)的限制這個難題。并將絕緣性能良好的硅油作為儲能動力電池組的冷卻劑，可有效地降低在相對封閉的車廂內(nèi)儲能動力電池組長時間放電狀態(tài)下的溫升情況，消除了由其溫度高引發(fā)故障、甚至是自燃的安全隱患。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，其中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明公開的一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是本發(fā)明所述的儲能動力電池組冷卻循環(huán)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。

詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

圖1為根據(jù)本發(fā)明公開的一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車結(jié)構(gòu)的示意圖，僅以示意方式顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。如圖1所示的移動式充電電源車包含發(fā)動機(jī)1、雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2、驅(qū)動橋3、第一電源變換器4、第二電源變換器5、第一充電機(jī)模塊7、第二充電機(jī)模塊6、主接觸器組9、旁路接觸器組8、復(fù)合電源系統(tǒng)10；復(fù)合電源系統(tǒng)10包括儲能動力電池組100、太陽能電源變換器101和太陽能電池組件102；雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2兩側(cè)分別與發(fā)動機(jī)1和驅(qū)動橋3機(jī)械(剛性)連接；第一電源變換器4通過主接觸器組9與復(fù)合電源系統(tǒng)10電氣連接，第一電源變換器4通過旁路接觸器組8與第二充電機(jī)模塊6電氣連接，第一電源變換器4與雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2直接電氣連接；第二電源變換器5分別與雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2、復(fù)合電源系統(tǒng)10以及第一充電機(jī)模塊7直接電氣連接；太陽能電源變換器101分別與儲能動力電池組100、太陽能電池組件102直接電氣連接；這里優(yōu)選的發(fā)動機(jī)方案為液化天然氣(LNG)或者壓縮天然氣(CNG)發(fā)動機(jī)，其所需的燃料為甲烷，燃燒以后的污染物幾乎沒有，屬于一種清潔能源。優(yōu)選的復(fù)合電源系統(tǒng)中儲能動力電池組額定電壓為500V。

雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2包括電滑環(huán)201、外殼202、外轉(zhuǎn)子203、定子繞組204、永磁體205、內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組206、內(nèi)轉(zhuǎn)子207和軸承208；電滑環(huán)201嵌套安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子207上，內(nèi)轉(zhuǎn)子繞組206安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子207的外側(cè)，永磁體205安裝在外轉(zhuǎn)子203的內(nèi)外兩側(cè)，定子繞組204安裝在外殼202的內(nèi)側(cè)，外轉(zhuǎn)子203通過軸承208安裝在內(nèi)轉(zhuǎn)子207上，外殼202通過軸承208將一端支撐在內(nèi)轉(zhuǎn)子207上，另一端支撐在外轉(zhuǎn)子203上。

主接觸器組9與旁路接觸器組8都是分別由兩個直流接觸器組成的，分為正極直流接觸器、負(fù)極直流接觸器；同一組的兩個直流接觸器狀態(tài)保持一致。即同一時刻內(nèi)，同一組的兩個直流接觸器同時閉合或者同時斷開。而對于主接觸器組9和旁路接觸器組8來說，兩者之間狀態(tài)是互斥的，即若主接觸器組9處于閉合狀態(tài)時，旁路接觸器8組就處于斷開狀態(tài)；反之若主接觸器組9是斷開狀態(tài)時，旁路接觸器組8就處于閉合狀態(tài)。這里，直流接觸器的優(yōu)選方案為松下的AEV19024，其持續(xù)導(dǎo)通電流可達(dá)到300A。

而太陽能電池組件12為硅太陽能電池板或者薄膜太陽能電池板，考慮到最大限度地吸收太陽光能，可優(yōu)選地將太陽能電池組件12布置在車廂的頂部。對于車廂的側(cè)面，在不影響道路安全的情況下，也可以進(jìn)行布置。這里并不對其進(jìn)行限制。

第一充電機(jī)模塊7和第二充電機(jī)模塊6可同時工作，輸出的電能可同時為兩臺電動汽車補(bǔ)充電能。當(dāng)?shù)谝怀潆姍C(jī)模塊7和第二充電機(jī)模塊6同時工作時，第一充電機(jī)模塊7的電能來源為復(fù)合電源系統(tǒng)10儲存的電能；第二充電機(jī)模塊6的電能來源為發(fā)動機(jī)1輸出的動能經(jīng)過第一電源變換器4轉(zhuǎn)換而來的，在這里就是氣-電轉(zhuǎn)化而來的能量。需要強(qiáng)調(diào)的是，第一充電機(jī)模塊7和第二充電機(jī)模塊6同時工作時，主接觸器組9處于斷開狀態(tài)，旁路接觸器組8處于閉合狀態(tài)。即第一充電機(jī)模塊7和第二充電機(jī)模塊6此時在電氣上是獨(dú)立的兩個部分，沒有聯(lián)系的。

現(xiàn)在結(jié)合圖2，對所述復(fù)合電源系統(tǒng)10中儲能動力電池組100冷卻循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行說明，圖中箭頭的方向為冷卻劑流動的方向，其單向流動。冷卻循環(huán)系統(tǒng)由第一水泵301、第二水泵302、散熱器303、單向閥304以及儲能動力電池組100構(gòu)成。儲能動力電池組100的殼體上分布有可供冷卻劑流過的水道，經(jīng)過管路其將與第一水泵301、第二水泵302、散熱器303、單向閥304連接起來。第一水泵301和第二水泵302驅(qū)動冷卻劑單向循環(huán)流動。采用液冷的方式進(jìn)行散熱，防止儲能動力電池組100在連續(xù)工作的情況下，溫升過高而引發(fā)的自燃隱患?？紤]到管路有老化滲漏的可能，這里選擇絕緣性能良好的硅油作為冷卻劑，即使發(fā)生滲液的現(xiàn)象，也不會造成儲能動力電池組的短路現(xiàn)象，安全可靠。需要說明的是，如果單個水泵的功率能夠滿足帶動冷卻劑循環(huán)流動達(dá)到散熱目的的話，可選擇只有一個水泵來提供冷卻劑循環(huán)流動的動力。圖2中水泵數(shù)量的選擇僅為示例性的，這里并不加以限制。

本發(fā)明中的復(fù)合電源系統(tǒng)10的電能來源主要有以下四種方式：

1)通過太陽能電池組件12將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，經(jīng)太陽能電源變換器11升壓轉(zhuǎn)換后所提供的電能。這里優(yōu)選的太陽能電池組件為硅太陽能電池板或者薄膜太陽能電池。對于硅太陽能電池的發(fā)電原理是利用了半導(dǎo)體材料(硅)的光電效應(yīng)，當(dāng)太陽光照射到太陽能電池組件時，一部分光子被硅材料吸收并將能量傳遞給硅原子，使電子發(fā)生了越遷，在PN結(jié)兩側(cè)集聚形成電位差。在外部電路接通的情況下，會有電流流過產(chǎn)生一定的輸出功率。多個硅太陽能電池串聯(lián)形成硅太陽能電池板。這里選擇36個硅太陽能電池串聯(lián)起來，得到電壓為18～25.2V的硅太陽能電池板。再經(jīng)過太陽能電源變換器11將電壓升高到510V左右，將電能存儲在復(fù)合電源系統(tǒng)10的儲能動力電池組100中。對于薄膜太陽能電池是在玻璃襯底上沉積透明導(dǎo)電膜，用等離子體反應(yīng)沉積P型、i型、N型三層非晶硅，再蒸鍍金屬電極鋁形成。發(fā)電原理也與硅太陽能電池是相類似的。由于太陽光能是取之不盡用之不竭的清潔能源，通過光電轉(zhuǎn)換，將光能轉(zhuǎn)化為電能并儲存在復(fù)合電源系統(tǒng)10，可有效地提高能源的利用率，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的效果。

2)當(dāng)主接觸器組9處于閉合狀態(tài)，旁路接觸器組8處于斷開狀態(tài)時，發(fā)動機(jī)1通過連接軸帶動雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2的內(nèi)轉(zhuǎn)子207旋轉(zhuǎn)，第一電源變換器4將發(fā)動機(jī)1輸出的動能轉(zhuǎn)化為電能為復(fù)合電源系統(tǒng)10中的儲能動力電池組100補(bǔ)電；選擇LNG或者CNG發(fā)動機(jī)通過氣-電轉(zhuǎn)換，可隨時隨地對儲能動力電池組100進(jìn)行補(bǔ)電，而無需接入直流充電樁，節(jié)約了充電所需要的等待時間，極大地拓展了移動式充電電源車的機(jī)動性。即移動式充電電源車可為外界提供連續(xù)充電的服務(wù)。這里需要說明的是，在車輛行駛中，也可實現(xiàn)行車充電。此時，發(fā)動機(jī)1輸出的動能一部分來滿足車輛行駛的需求，另一部分則轉(zhuǎn)化為電能給復(fù)合電源系統(tǒng)10中的儲能動力電池組100來補(bǔ)電。

3)在車輛滑行或者制動時，車輛的動能通過驅(qū)動橋3帶動雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2的外轉(zhuǎn)子203旋轉(zhuǎn)并經(jīng)第二電源變換器5轉(zhuǎn)化為電能所提供的。車輛在滑行或者制動時，可將車輛的動能轉(zhuǎn)化為電能，存儲在儲能動力電池組100中。這里優(yōu)選的實施方案為當(dāng)車輛的車速大于45km/h且油門踏板被松開時或者制動踏板被踩下時，通過控制第二電源變換器5，利用雙轉(zhuǎn)子電機(jī)2的外轉(zhuǎn)子203與定子繞組204之間的磁場耦合產(chǎn)生電制動轉(zhuǎn)矩并將動能轉(zhuǎn)換為電能，傳輸給復(fù)合電源系統(tǒng)10中的儲能動力電池組100存儲起來。這樣可將原先只能通過摩擦制動消耗掉的動能充分利用起來，提高了整車能量的綜合利用率，符合節(jié)能環(huán)保的要求，也減少了摩擦制動片的使用頻次，延長了摩擦制動片的使用壽命。

4)車輛處于空閑狀態(tài)時，通過儲能動力電池組100配置的充電插座接口進(jìn)行補(bǔ)電。即車輛空閑狀態(tài)且儲能動力電池組100的荷電狀態(tài)不滿時，可通過充電站進(jìn)行補(bǔ)電。將直流充電樁上的充電槍插入儲能動力電池組100配置的充電插座，即可將電網(wǎng)上的電能傳輸?shù)絻δ軇恿﹄姵亟M100中。尤其是在夜間，此時電網(wǎng)的費(fèi)率較低，可優(yōu)選通過此方式來對儲能動力電池組100進(jìn)行補(bǔ)電。

通過本發(fā)明提供的一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車可為外部車輛提供不分天氣狀況、全天候、長時間連續(xù)充電的服務(wù)，機(jī)動性能不受自身儲能動力電池組的荷電狀態(tài)限制。同一時刻可為兩臺電動汽車進(jìn)行充電，其發(fā)揮的作用等價于一個小型充電站，而且最主要的不受當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)電源容量的限制，并不一定需要接入當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)。

綜上，本發(fā)明的一種基于復(fù)合電源系統(tǒng)的移動式充電電源車，該移動式充電電源車除了可通過復(fù)合電源系統(tǒng)中的直流充電插座接口進(jìn)行補(bǔ)電之外，還可對太陽的光能、車輛滑行的動能、行車中的制動能量和發(fā)動機(jī)所輸出的動能進(jìn)行利用，將其轉(zhuǎn)化為電能并為車載的復(fù)合電源系統(tǒng)中的儲能動力電池組補(bǔ)電，進(jìn)一步擴(kuò)展了移動式充電電源車的服務(wù)范圍，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、可靠、便捷的優(yōu)勢。

以上所述的是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通人員來說，在不脫離本發(fā)明所述的原理前提下還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。