[发明专利]一种车辆电源组件及其布置方法

说明书

一种车辆电源组件，包括：电池系统(13)，所述电池系统(13)包括第一输出端(Out 1)和第二输出端(Out 2)，所述电池系统(13)与所述车辆的一个直流/交流转换器(12)相连，所述直流/交流转换器(12)包括一个直流端(DC)和一个交流端(AC)，所述直流端(DC)与所述电池系统(13)的所述第一输出端(Out 1)相连，所述交流端(AC)连接至与所述电源组件(10)配合的所述车辆的电机发电机(11)，从而形成第一输出(i₁)，所述第二输出端(Out 2)连接至所述车辆的电源分配中心(17)，从而形成第二输出(i₂)，并且，所述电池系统(13)包括碳铅电池。

技术领域

本发明涉及一种车辆使用的电源组件，以及包含该电源组件的电源系统，以及包含该电源系统的车辆。本发明还涉及一种在车辆上布置该电源组件的方法。

背景技术

车辆使用过程中，需要使用直流电源(即“蓄电池”)。例如在车辆启动时，需要蓄电池在短时间(数秒)提供数百安培大电流，驱动千瓦级启动马达来带动发动机(使用汽油，柴油或天燃气的内燃机)达到特定转速后，点燃(汽油机)或压燃(柴油机)发动机。长期以来，全球道路轻型车辆(总重3.5吨以下，又称“乘用车”)一直使用的是12伏铅酸电池。铅酸电池以卓越低温放电性能和高性价比，近百年来一直是车辆启动电池的唯一选择。从性能，成本和安全性多方面综合考虑，乘用车电源系统最大电流一般应控制在250安培以下，相应地，乘用车的12伏铅酸电池的稳态输出功率的上限一般为3.0千瓦。大型商用车(中/重卡和大客车等)的启动马达对直流电源功率要求远高于3.0千瓦，所以大型商用车多使用24伏铅酸电池。

而随着近年来汽车技术的不断发展，汽车制造商已经用越来越多的新电气设备取代传统的机械零件，使得车辆上的电气设备越来越多。主动悬架、电动助力转向、电动制动真空泵、电动暖风、前排座椅加热、可加热式挡风玻璃、后避震器、信息娱乐系统、自适应巡航控制、车道偏离警示系统、盲点监测、微混系统等技术都需要使用到车载电源。这些电气设备累计电功耗需求远大于3.0千瓦，使得传统的12伏电源系统遇上功率天花板，很难满足现代车辆日益增长的电力供应需求。

为此，汽车产业转而寻求更高电压的车载电源，48V/12V双电压电源系统是其中比较成功的一个方案。其使用一个48V的锂离子电池配上一个12V铅酸电池，既兼顾众多12V传统亚千瓦低功率电气设备的要求，保持兼容性，又能满足多种新兴千瓦级高功率电气设备的需求。在系统电缆最大电流保持在250安培情况下，48V电源可支持12.0千瓦功耗的电力要求。

由德国的五大汽车厂商牵头，在2011年制定的48V乘用车轻混技术规范LV148中，就采用了上述12V/48V双电压电源系统。该技术规范的制定体现出了12V/48V双电压电源系统的另一个优点，高性价比节能减排。对比高电压(大于100V)的车辆深混系统，48V轻混系统以30％的成本可以实现近70％的节油效果。

2013年6月，欧盟批准了2020年二氧化碳排放标准，该标准要求到2020年新车平均二氧化碳排放水平控制在95克/公里(对应4.0L/100KM)。这种强制性的标准促使整车厂和零部件供应商从不同技术路线降低车辆的油耗，而48V轻混技术方案被视为其中的重要一环。美国轻型车2025年法规要求燃油经济性54.5英里/加仑(对应3.9L/100KM)。与此同时，为满足中国2020年平均油耗5.0L/100KM的要求，多数在华生产/销售乘用车的主机厂都计划在近几年纷纷推出48V轻混系统。从2017年起，全球主要汽车集团，也纷纷在欧美推出48V轻混车型。预计到2025年，大部分在欧洲，北美和中国销售的轻混车辆都将使用48V系统。