本發(fā)明涉及電動汽車低壓電氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著化石能源的日益枯竭，以及環(huán)境污染問題的日益加劇，清潔環(huán)保的全電驅(qū)動電動汽車得到了越來越多的應(yīng)用。由于車載動力電池組對環(huán)境溫度要求苛刻，當(dāng)電池組溫度低于0℃時，需要啟動車載加熱裝置對電池組進行加熱；當(dāng)電池組溫度高于35℃時，需要啟動車載冷卻裝置對電池組進行冷卻。

中國專利201210521707.8“電動汽車電池組的加熱系統(tǒng)及電動汽車”提出了一種電動汽車電池組的加熱系統(tǒng)，但只能在駐車情況下利用市電對電池組進行加熱；中國專利201510219170.3“電動汽車動力電池箱及電動汽車”提出了一種采用水冷技術(shù)的動力電池箱，該水冷裝置的運轉(zhuǎn)需要動力電池組提供電能；中國專利201410174818.5“電動汽車電池箱散熱系統(tǒng)”提出了一種包含若干散熱風(fēng)扇、散熱片底座、智能半導(dǎo)體芯片的電池箱散熱系統(tǒng)，該散熱系統(tǒng)也需要動力電池組提供電能。

在上述方案中，通常將車載動力電池作為整車低壓系統(tǒng)的唯一能量來源。在車輛行駛過程中，當(dāng)啟動電池加熱或冷卻設(shè)備時，實際是用動力電池組自身存儲的電能為自身進行加熱或冷卻。這就會導(dǎo)致電池組工作在低溫或高溫狀態(tài)，不僅會降低車輛的續(xù)駛里程，還會導(dǎo)致動力電池壽命的加速衰退。因此，為了優(yōu)化整車性能，避免車載動力電池組工作在溫度過高或過低的狀態(tài)，迫切需要提出一種不依賴于車載動力電池組的電動汽車低壓電氣系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)，用以以減少和優(yōu)化車載動力電池組的運行負荷，提高電池組的使用壽命和整車行駛里程。

本發(fā)明的目的主要是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含金屬空氣電池、車載動力電池組、動力電池組溫度檢測裝置、通道切換裝置、電壓變換裝置、車載空調(diào)、車載動力電池組加熱裝置、車載汽車電子設(shè)備；

金屬空氣電池、車載動力電池組、動力電池組溫度檢測裝置的輸出端與通道切換裝置的輸入端相連；

通道切換裝置的輸出端與電壓變換裝置的輸入端相連；

電壓變換裝置的輸出端與車載空調(diào)、車載動力電池組加熱裝置、車載汽車電子設(shè)備的輸入端相連，為車載空調(diào)、車載動力電池組加熱裝置、車載汽車電子設(shè)備分別提供合適的電源輸入。

通道切換裝置包括第1可控開關(guān)器件和第2可控開關(guān)器件。

第1可控開關(guān)器件和第2可控開關(guān)器件為以下開關(guān)種類中的一種：繼電器、三極管、電磁開關(guān)、金屬-氧化層半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。

較優(yōu)的，第1可控開關(guān)器件和第2可控開關(guān)器件均為金屬-氧化層半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)開關(guān)。

金屬空氣電池為以下電池種類中的一種：鋁空氣電池、鎂空氣電池、鋰空氣電池、鋅空氣電池、或鈣空氣電池。

較優(yōu)的，金屬空氣電池為鋰空氣電池。

通道切換裝置接收動力電池組溫度檢測裝置發(fā)送的實測溫度信號，并控制金屬空氣電池、車載動力電池組的接入和斷開。

動力電池組溫度檢測裝置檢測到的實測溫度低于系統(tǒng)最低溫度閾值或者高于系統(tǒng)最高溫度閾值時，通道切換裝置將金屬空氣電池連接至電壓變換裝置的輸入端，使金屬空氣電池為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)、車載動力電池組加熱裝置、車載汽車電子設(shè)備提供電能。

動力電池組溫度檢測裝置檢測到的實測溫度介于系統(tǒng)最低溫度閾值和系統(tǒng)最高溫度閾值之間時，通道切換裝置將車載動力電池組連接至電壓變換裝置的輸入端，使車載動力電池為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)、車載動力電池組加熱裝置、車載汽車電子設(shè)備提供電能。

較優(yōu)的，系統(tǒng)最低溫度閾值為0℃；系統(tǒng)最高溫度閾值為35℃。

系統(tǒng)最低溫度閾值和系統(tǒng)最高溫度閾值可以依據(jù)不同的車載動力電池組的最佳工作溫度范圍進行相應(yīng)的調(diào)整。

本發(fā)明有益效果如下：

(1)目前，常用的鋰離子動力電池成組使用后的能量密度約為95-130Wh/kg，充電后續(xù)駛里程約200-300公里；金屬空氣電池具有超高的能量密度，鋰空氣電池的能量密度最高可達到11140Wh/kg，是常規(guī)鋰離子電池的十倍左右，與汽油相當(dāng)。采用金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)方案，可以大大減少車載動力電池組的用電負荷，使得電動車續(xù)駛里程可達到600公里以上。

(2)常用的鋰離子動力電池存在過充電、過放電、自放電等諸多難以根本解決的缺陷，并且充放電過程較為復(fù)雜，充電時間較長；金屬空氣電池采用“機械式充電”方式，即在電池完全放電后，將電池中用過的金屬電極取出，換入新的金屬電極，整個過程所用的時間為3至5分鐘，無需充電設(shè)備。

(3)常用的鋰離子動力電池出現(xiàn)故障后，只能采取更換電池單體的方式進行維護，可維護性較差；能快速更換金屬燃料和電解液，維護性有明顯提升。

(4)采用金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)方案，可以有效降低動力電池組約20％的用電負荷，并使車載動力電池組始終工作在合理的溫度范圍內(nèi)，從而有效提高車載動力電池組的使用壽命。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的說明書中闡述，并且，部分的特征和優(yōu)點從說明書中變得顯而易見，或者通過實施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點可通過在所寫的說明書、權(quán)利要求書、以及附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)和獲得。

附圖說明

附圖僅用于示出具體實施例的目的，而并不認為是對本發(fā)明的限制，在整個附圖中，相同的參考符號表示相同的部件。

圖1為本發(fā)明電動汽車低壓電氣系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中動力電池組溫度為-5℃時電動汽車低壓電氣系統(tǒng)示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中動力電池組溫度為25℃時電動汽車低壓電氣系統(tǒng)示意圖。

圖中：金屬空氣電池 01、車載動力電池組 02、動力電池組溫度檢測裝置 03、通道切換裝置 04、電壓變換裝置 05、車載空調(diào) 06、車載動力電池組加熱裝置 07、車載汽車電子設(shè)備 08、第1可控開關(guān)器件 J1和第2可控開關(guān)器件 J2。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖來具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其中，附圖構(gòu)成本申請一部分，并與本發(fā)明的實施例一起用于闡釋本發(fā)明的原理。

如圖1所示為一種金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含金屬空氣電池01、車載動力電池組02、動力電池組溫度檢測裝置03、通道切換裝置04、電壓變換裝置05、車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08；

金屬空氣電池01、車載動力電池組02、動力電池組溫度檢測裝置03的輸出端與通道切換裝置04的輸入端相連；

通道切換裝置04的輸出端與電壓變換裝置05的輸入端相連；

電壓變換裝置05的輸出端與車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08的輸入端相連，為車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08分別提供合適的電源輸入。

通道切換裝置04包括第1可控開關(guān)器件J1和第2可控開關(guān)器件J2。

第1可控開關(guān)器件J1和第2可控開關(guān)器件J2均為金屬-氧化層半導(dǎo)體場效晶體管(MOSFET)開關(guān)。

金屬空氣電池01為鋰空氣電池。

通道切換裝置04接收動力電池組溫度檢測裝置03發(fā)送的實測溫度信號，并控制金屬空氣電池01、車載動力電池組02的接入和斷開。

當(dāng)實測溫度低于系統(tǒng)最低溫度閾值或者高于系統(tǒng)最高溫度閾值時，通道切換裝置04接通第1可控開關(guān)器件J1，斷開第2可控開關(guān)器件J2，將金屬空氣電池01連接至電壓變換裝置05的輸入端，使金屬空氣電池01為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08提供電能；當(dāng)實測溫度介于系統(tǒng)最低溫度閾值和系統(tǒng)最高溫度閾值之間時，通道切換裝置04斷開第1可控開關(guān)器件J1，接通第2可控開關(guān)器件J2，將車載動力電池組02連接至電壓變換裝置05的輸入端，使車載動力電池01為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08提供電能。

設(shè)定系統(tǒng)最低溫度閾值為0℃；系統(tǒng)最高溫度閾值為35℃。

動力電池組溫度為-5℃時，電動汽車低壓電氣系統(tǒng)如圖2所示。

動力電池組溫度檢測裝置03測得電池組的溫度為-5℃，并將其發(fā)送至通道切換裝置04。通道切換裝置04判斷實測溫度值低于系統(tǒng)最低溫度閾值0℃，通道切換裝置04接通第1可控開關(guān)器件J1，斷開第2可控開關(guān)器件J2，將金屬空氣電池01連接至電壓變換裝置05的輸入端。此時，金屬空氣電池01為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)06、車載動力電池組加熱裝置07、車載汽車電子設(shè)備08提供電能。

在上述工作模式下，金屬空氣電池01可通過車載動力電池組加熱裝置07對車載動力電池組02進行加熱，從而避免其工作在低溫狀態(tài)。這不僅可以提高車載動力電池組02的循環(huán)壽命，而且可以使車載動力電池組02的實際可用電量增加20％左右，進而將行駛里程提高20％左右。

動力電池組溫度為25℃時，電動汽車低壓電氣系統(tǒng)如圖3所示。

動力電池組溫度檢測裝置03測得電池組的溫度為25℃，并將其發(fā)送至通道切換裝置04。通道切換裝置04判斷實測溫度值介于系統(tǒng)最低溫度閾值0℃和系統(tǒng)最高溫度閾值35℃之間，通道切換裝置04斷開第1可控開關(guān)器件J1，接通第2可控開關(guān)器件J2，將車載動力電池組02連接至電壓變換裝置05的輸入端。此時，車載動力電池01為整車低壓用電設(shè)備如車載空調(diào)06、車載汽車電子設(shè)備08提供電能。

在上述工作模式下，金屬空氣電池01可對車載空調(diào)06供電，從而有效降低車載動力電池01的用電負荷，并避免其工作在高溫狀態(tài)。這不僅可以提高車載動力電池組02的循環(huán)壽命，而且可以為車載動力電池組02節(jié)約20％左右的用電負荷，進而將行駛里程提高20％左右。

綜上所述，本發(fā)明實施例提供了一種金屬空氣電池電動汽車低壓電氣系統(tǒng)，使用本發(fā)明系統(tǒng)可以使車載動力電池組始終工作在合理的溫度范圍內(nèi)，從而有效提高車載動力電池組的使用壽命；還可以大大減少車載動力電池組的用電負荷，將電動車輛的行駛里程提高20％左右。此外，金屬空氣電池采用“機械式充電”方式，無需充電設(shè)備，可維護性好，且具有能量密度高、放電電壓平穩(wěn)、儲存壽命長、價格低廉、無毒、無污染、安全性好等優(yōu)點。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。