一种电动汽车的拖挂式应急移动供电装置和供电方法与流程

1.本发明涉及一种电动汽车的应急移动供电装置和供电方法，具体是利用汽车的拖挂功能，在电动汽车行驶过程中提供的一种应急辅助供电的拖挂式移动供电装置和供电方法。


背景技术：

2.近些年随着各国对新能源汽车产业的的大力扶持，国内外新能源汽车得到了空前未有的蓬勃发展。据统计，续航里程110公里的纯电动汽车能满足90％的用户需求，达到210公里的纯电动汽车能满足99％的用户出行需求，而考虑到低温季节续航里程降低30％及10％的山地、负重等因素影响，普及型纯电动汽车的续航里程基数为300公里。但是，受限于成本和当前的电池技术，不同品牌不同车型配置的电池容量不同，电动汽车的续航里程相差很大，而且在夏天或冬天使用空调时，续航里程会更低，这会进一步导致续航里程缩短，“充电焦虑”、“里程焦虑”巳成为困扰新能源汽车市场发展的一个重要问题。
3.为了解决纯电动汽车续航里程过低的问题，市场已有充电模式和换电模式两种解决方案，充电方式主要有常规充电、快速充电和无线充电这三种模式。常规充电最大特点是充电电流较小，一般充电时间达到5至8小时，有的甚至长达十几小时。常规充电时的功率和电流相对较低，因此常规充电对充电桩等基础设施要求不高。另外，常规充电可以利用夜间电力低谷时段进行充电，合理使用电网资源，同时能够提高充电效率并且延长电池的使用寿命。但是由于充电时间过长，难以满足电动汽车出行的紧急需求，同时需要在电动汽车较为集中的区域建造大型充电停车场，目前已有的充电停车场在数量和选址上都无法满足日益扩大的电动汽车产业。快速充电是采用较高功率或者较大电流在短时间内对电动汽车进行充电，一般在快充过程中充电功率在50kw以上。相较于常规充电，快速充电可以在二十分钟内充电 80％以上，尽管如此，快充的充电时长仍比传统汽车的加油时间长10倍以上，而且续航里程仅为200公里左右。即便是充电功率达到120kw的特斯拉超级充电桩也需要30分钟才能为旗下model3提供320公里的续航里程，而且在充电过程中随着电池荷电状态(soc)逐步提高，充电功率会逐步下降，无法始终维持120kw的充电状态。目前在快速充电技术领域中科研人员在研究新一代超快速超快速充电技术，充电功率达到350kw～400kw。但是超快速充电技术仍有许多瓶颈需要攻破，例如电池设计、电池模组、箱体设计、热管理系统设计、充电方式设计、整车架构和匹配技术以及电网和基础设施改进等，快速充电的进一步发展还需依赖于技术和电动汽车产业的不断发展。大功率充电无论在电网末端还是在电动汽车端均没有形成成熟的技术方案。无线充电技术主要有电磁感应、磁场共振和微波无线这三种方式。电磁感应充电方式对电动汽车位置要求较高，因此如何保证电动汽车横、纵两个方向的偏差控制在200mm～300mm范围内是目前无线充电技术的重难点。磁场共振在实际应用中可实现中远距离的传输，磁场共振的充电方式对线圈位置精准度要求不是很高，有利于充电的设备的建立，缺点是损失耗能相对较大。微波无线充电技术传输距离可达1000mm，这种方式一般用于长距离的定向传输，缺点是输出功率很低，传输速度慢，其效率远低于电
磁感应式及磁场共振式的充电效率，到目前为止微波充电技术还未在无线充电的领域广泛使用。
4.换电模式采用更换电池的方式为电动汽车提供能源，具有降低用户购车成本、提高用户便捷性、减少电动车补电时间、延长电池全寿命周期、提高电力系统整体运行效益、提高土地使用效率等优点，在换电站，电池存放在电池仓内，通过机械臂给换电室内的电动车更换电池。换电站可在用电低谷时期给仓内电池充电，并使用符合电池充电特性的柔和电流。该充电方法可以延长电池寿命，同时降低电费支出。换电模式带来了一种全新的电动车购买方式，消费者可以在购车时不购买动力电池，而是通过租赁的方式使用各续航挡位电池，以降低一次购车成本。这种电动车购买方式的出现与应用将大大刺激电动汽车市场、促进销量的稳定提升。但是，由于目前各车企电池规格、形态不尽相同，这也导致各车型所搭载的电池尺寸不一，导致各车型无法在同一换电平台完成换电流程。由于涉及产业链协调、电池制造技术、标准化体系、能源供给网络建设、城市规划等一系列问题，换电模式仍难以爆发。
5.移动补电车模式近两年获得较为广泛的关注。车用移动充电宝借鉴了手机移动电源的设计思路，是一种电动汽车的应急电源装置，通过车载方式为行驶途中因为电池能源不足的车辆补充能源。移动式充电宝主要由储能装置、逆变装置、充放电控制系统、电源管理系统等部分构成。移动补电车作为分布式储能系统或应急电源，相当于一座小型“充电站”，能够随时随地为电动汽车应急充电，并为变电站分担压力。移动补电车还可利用低价电对电源补电以降低用电成本。移动补电车主要分为两类，一类是国内较为流行的利用小型货车搭载小型储能系统与便捷充电设备的移动补电车，可同时为一至两辆电动汽车车充电，主要用途是道路救援，可为家用或商用、尤其是网约车进行临时补电以提升续航。另一类是使用货柜车搭载大型储能系统与常规充电设备的移动补电车，该种补电车一次性生产成本较高，可同时为多台电动车提供快充服务，主要由一些豪华车品牌小批量制造。目前，移动补电车模式因为其较高的造价、无标准化和不成熟的盈利模式等原因还难以推广应用。


技术实现要素：

6.本发明的主要目的在于解决电动汽车长途行驶过程中因续航里程过短，充电时间太长造成的“里程焦虑”、“充电焦虑”问题，解决移动补电车造价高、使用成本高的问题，为需要补充电能的电动汽车提供一种区别于当前充电和换电模式的应急供电模式，车主将拖挂式应急移动供电装置与电动汽车挂接后可以在行驶过程中为电动汽车供电。
7.本发明解决问题的技术方案是：由储能装置、充放电控制系统、电源管理系统等构成的储能供电装置或者是由燃油发电机构成的供电装置与汽车拖挂车固定结合在一起构成拖挂式应急移动供电装置，汽车服务区或加油站为车主提供使用拖挂式应急移动供电装置的补电服务。车主将拖挂式应急移动供电装置与电动汽车挂接后可以在车辆行驶过程中由拖挂式应急移动供电装置供电。
8.本发明的有益效果是，补电过程简单快捷，车主不需要停车等待，不需要工作人员帮助自己就可以完成补电，消除了影响电动汽车普及的里程焦虑和充电焦虑问题。电动汽车生产企业不必担心受电池的标准化体系制约，在设计、制造上保持自己品牌的独特性和
竞争优势，企业不必在续航里程上恶性竞争从而降低生产成本，减少资源浪费和环境污染。更重要的是，本发明在电动汽车能源供给网储能设备建设和城市规划上更具有包容性、科学性和运营管理的经济性，能源供给网储能设备的建设使用几乎不受车载动力电池升级、换代影响，不会因电池技术的改进而被淘汰，反而可以接纳落后的相关产能，无论是现在的锂电池，还是将来的空气电池、固态电池，各种不同类型的电池生产企业，还有各种光电、风电、水电、火电生产企业，都可以参与能源储能供给网建设。拖挂式应急移动供电装置可以像手机共享充电宝一样进行管理，充分利用低谷电力进行充电，运营管理成本低廉。拖挂式应急移动供电装置仅由电池或发电机固定在拖挂车上构成，没有自己的动力装置，生产成本低，使用方法简单，易于推广普及。
具体实施方式
9.以下实施例进一步说明发明的内容，但不应理解为对本发明的限制，在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。
10.实施例一由储能装置、充放电控制系统、电源管理系统等构成的储能供电装置与汽车拖挂车固定结合在一起构成拖挂式应急移动供电装置，汽车服务区或加油站为每一辆拖挂式应急移动供电装置的电池充电，向车主提供拖挂式应急移动供电装置补电服务。电动汽车车尾设置拖车钩和供电接口，拖挂式应急移动供电装置的电源线、信号线及拖挂车的控制线束，经电缆、电源接口连接器与电动汽车的供电接口插接。以拖挂式应急移动供电装置为主电源，车载动力电池为备用电源，用两个直流接触器与负载间连接成双电源切换电路，当供电接口未接入供电电源时，主接触器的常闭触点复位，备用接触器线圈得电，备用电源车载电池向负载供电。当供电接口接入拖挂式应急移动供电装置的供电电源时，主接触器吸合，常闭触点断开，备用接触器线圈失电，由供电接口向负载供电。车主像使用移动充电宝一样，将拖挂式应急移动供电装置与电动汽车挂接后由拖挂式应急移动供电装置供电就可以获得充足的电能，保证长途行驶的电能需求。
11.实施例二、由燃油发电机与汽车拖挂车固定结合在一起构成拖挂式应急移动供电装置，汽车服务区或加油站为每一辆拖挂式应急移动供电装置的发电机加油，向车主提供拖挂式应急移动供电装置补电服务。拖挂式应急移动供电装置的电源线、信号线及拖挂车的控制线束，经电缆、电源接口连接器与电动汽车的供电接口插接。拖挂式应急供电装置向行驶中的电动汽车供电。