CN1094358A - 带有能量回收装置的电动汽车 - Google Patents

Abstract

一种电动汽车(1)，包括至少一个驱动轮(4)，机 械地制动所述轮(4)的装置(4)，至少一个与所述驱动 轮(4)机械连接的电机(2)，一个可充电的电能蓄能器 (6)和连接于蓄能器(6)及电机(2)的能量控制和传输 装置(8)，所述能量控制和传输装置(8)包括允许所述 电机(2)以发电机模式工作的电制动装置。其特征在 于它还包括用以消耗电制动期间所产生之电能的装 置(16)，所述耗能装置(16)包括一个流体循环冷却回 路(18)和一个至少间接地与所述冷却回路(18)配合 的耗能电阻(20)。

Description

本发明涉及一种带有一能量回收装置的电动汽车，具体说涉及这样一种汽车，它带有用以回收在汽车电制动期间所产生之能量的装置。

电动汽车，诸如文件DE4011291中所述汽车，是已知的。这类汽车包括至少一个驱动轮，机械地制动所述轮的装置，至少一个与所述驱动轮机械连接的电机，一可充电的电能蓄能器和连接于蓄能器及电机的能量控制和传输装置，该装置包括允许所述电机以发电机模式工作的电制动装置。

某些这类汽车包括一个混合制动系统，其中首先通过使电机以进一步允许蓄能器充电的发电机模式工作而实现制动，然后借助于刹车盘以传统方式在机械上实现制动。

尽管如此，已经注意到电制动期间所产生的电流强度很容易达到较高的值，在约几百安培的范围内，这比蓄能器所能够吸收的充电电流大得多，对于在这类场合所普遍使用的大多数蓄能器来说，最大充电电流的强度通常是蓄能器在一小时内能产生之电流强度的十分之一左右。

结果，在蓄能器充电不足的情况下，电制动期间产生的电能就会使蓄能器不适当地充电，这样会损害蓄能器并大大减少其预期寿命。

此外，当蓄能器接近其最大充电量时，电制动期间所产生的电能就会使蓄能器过度充电，这会导致这样一种情况，即蓄能器电极上的电压将大致等于充电电路所输送的电压，或者换句话说导致限制或抑制电流在蓄能器中循环，结果导致大为降低甚至消除所需的电制动效果。

一种方案包括提供一种电路，它能限制以发电机模式运作的电机所产生的电流强度。尽管如此，这种限制显著减小了电制动的效率，所以这类制动失去了大部分优点。

混合驱动的汽车也是已知的，它包括电力驱动和传统的内燃机驱动的组合，例如US    4306156中所描述的，这种汽车也存在同样的问题。

本发明的主要目的是通过提供一种电动汽车克服现有技术的缺点，这种汽车包括一混合制动系统，其中电制动期间所产生的电能至少不会损害蓄能器并可以一种有利的方式用来例如为蓄能器充电。

所以，本发明的主题是一种电动汽车，包括至少一个驱动轮，机械地制动所述轮的装置，至少一个与所述驱动轮机械连接的电机，一个可充电的电能蓄能器和连接于蓄能器及电机的能量控制和传输装置，所述能量控制和传输装置包括允许所述电机以发电机模式工作的电制动装置，其特征在于它还包括用以消耗电制动期间所产生之电能的装置，所述耗能装置包括一个流体循环冷却回路和一个至少间接地与所述冷却回路配合的耗能电阻。

由于这些特征，由制动产生的未加使用的电能以一种简单且经济的方式被消耗掉，也就是说借助于一简单的电阻，使之与冷却回路的一个管道保持有限的热接触，而不必对汽车作成本高昂的改造。该汽车的优点是能以最有效率的方式利用电制动能量而不存在损害蓄能器的危险，其原因是冷却回路能很容易地消耗来自电制动的峰值电能。

根据本发明的有利特征，冷却回路包括一在汽车外部的第一热交换器和一个由管道连接在一起的第一泵，所述耗能电阻被设置成与其中一个所述管道保持有限的热接触。

这样，即使在汽车处于工作状态（这导致电阻升温）下，也有可能迅速并有效地消耗由电阻产生的热能。

根据本发明的一最佳实施例，电动汽车还包括一个内燃机，一个至少间接地连接于所述内燃机以为所述蓄能器充电的电能发电机，以及一个内燃机冷却回路，其特征在于形成所述耗能装置的一部分的所述冷却回路由所述内燃机冷却回路形成。

这样本发明就可以特别有利地应用于电机和内燃机混合驱动的汽车，这是因为在这种情况下利用已在位的内燃机冷却回路是很简单且经济的，只需作很小的改动。

根据本发明该最佳实施例的有利特征，冷却回路还包括一个与第一热交换器并联的分流管道和一个在汽车内部的第二热交换器，它连接在耗能电阻和所述分流管道之间。

这样，在纯使用电力牵引的市内行驶情况下，并当需加热客舱时，该实施例允许显著地提高汽车的独立性，这是因为一加热装置的电力消耗可很容易地达到这类值，此值接近电力牵引发动机的消耗的值。

根据本发明最佳实施例的一有利特征，冷却回路包括一个与内燃机机械连接的第二泵。

此外，与发动机的运作无关的第一泵可使冷却流体在冷却系统内循环而与内燃机的运作无关，这样当汽车停止以为蓄能器充电时，就不用附加元件而允许内燃机预热。

从以下对本发明实施例（纯粹作为示意性及非限定性的例子给出）的描述中可更清楚地看出本发明的其它特征和优点，该描述将结合附图进行，附图中：

图1    是一示意性示图，表示了根据本发明的一辆汽车的第一实施例;和

图2    是一示意性示图，表示了根据本发明的一辆汽车的第二实施例。

图1    中示意性示出的并以参考号1表示的汽车包括一个例如异步电机之类的电机2，其转子（未示出）机械地连接于汽车4的一驱动轮。在该图中，电机2和车轮4是分开的，并以一双断开线表示它们之间的机械连接。当然该电机和车轮可以并排设置，或者可以通过一传动轴和/或一齿轮链系连接。

汽车还包括一可充电的电能蓄能器6，它通过一能量控制和传输电路8连接于未单独示出的电机2的定子，设置此能量控制和传输电路8是为了以一电压和一交流电流的形式从一电能为电机2的运作提供所需的能量，该电能是电路8从蓄能器6接收的，或从下文将描述的一电路接收的。

汽车还包括一制动控制电路10，它响应使用者对一控制踏板12的操作首先作用在例如一盘式制动装置之类的机械制动装置14上，然后通过能量控制和传输电路8作用在电制动装置上，该电制动装置允许电机以发电机的模式运作。

根据本发明，汽车还包括用以消耗在电制动的过程所产生之电能的装置16，包括一个流体循环冷却回路18和一个至少间接地与冷却回路配合的耗能电阻20。

冷却回路18包括一个在汽车外部的热交换器22和一个通过管道26连接在它们之间的泵。

在所述例子中，耗能电阻20被设置成与冷却回路18之管道26的一部分28热态接触。电阻20最好绕部分28缠绕在为此而设于所涉及之管道部分外面的螺旋槽内。为了在电阻20和冷却流体之间获得有效的热交换，直接与电阻20接触的部分28由具有高导热性的材料构成，例如铝或类似材料。电阻20例如可以是DIN17470型的电阻。

热交换器22是一种传统的辐射器，它最好位于汽车的前部并与外界空气配合排去冷却流体所积蓄的热量。关于泵24，它响应一控制信号而工作，该控制信号来自能量控制和传输装置并允许冷却流体在管道26及热交换器22内循环，以使冷却效果最佳。

在这方面应注意到电路8包括产生一个表示蓄能器6充电程度的信号的装置（对本领域技术人员来说是已知的）和控制装置，该控制装置响应表示蓄能器完全电的检测信号从耗能装置20中得到至少一部分充电电流并启动泵24。

图2    示出了根据本发明第二实施例的一辆汽车，其中与图1所示元件相同的元件以同样的参考号表示。

该第二实施例涉及一种电机和内燃机混合驱动的汽车。

至于与结合图1所描述之汽车之间的不同之处，此汽车还包括一个与交流电压发电机32的转子（未示出）机械连接的内燃机30。发电机32的定子（未示出）通过能量控制和传输电路8连接于蓄能器6，以便从发电机32所产生之交流电压提供一个与由蓄能器6所产生之电压大致相等的电压。

此外，内燃机30包括一个冷却回路34，根据本发明冷却回路34形成耗能器16的一部分。在该实施例中，冷却回路18包括交换器22和另一个在汽车内部的第二热交换器36，两者串联连接。

热交换器22和交换器36在内燃机30的冷却入口38和冷却出口40之间通过管道26连接。

和前面的例子一样交换器22位于汽车的前部，而交换器36则与客舱连接并与一风扇（未示出）配合以利用由冷却流体所积蓄的余热。

冷却回路34还包括一个与第一交换器22并联的分流管道42，位于冷却出口40侧的分流管道端部连接于一分流叶片，它作为冷却流体温度的函数和汽车操纵模式的函数阻止冷却流体通过交换器22循环。

在该实施例中，泵24最好位于冷却入口38的上游并且内燃机包括一个在其冷却入口下游的自己的冷却流体泵46，用以在内燃机38工作时从冷却入口38朝冷却出口40经内燃机循环冷却流体，泵46可以例如机械地连接于内燃机30。

根据本发明的汽车操作现描述如下。

当汽车1不动并连接于一个外部电源时，来自该电源的所有能量均用于给蓄能器6充电。

当充电程度检测装置显示蓄能器已完全充电时，能量控制和传输装置8可以根据适当的程序或是简单地停止充电或是停止充电并利用充电电流使耗能电阻20工作并在冷却流体中储存一定数量的能量。问题在于控制装置8可以根据第二实施例启动汽车客舱的加热风扇或者逐渐预热待启动的内燃机，这不仅可显著延长其寿命，也可大为降汽车启动时有害气体的排放。

当汽车运行以及蓄能器完全充电时，或在过度充电的情况下，能量控制和传输装置8将所述电制动期间产生的电能导向耗能电阻20。

现在，当汽车运行以及蓄能器未完全充电时，能量控制和传输装置将由制动过程中产生的电能在耗能电阻20和蓄能器6之间分离，此分离取决于蓄能器的充电程度和电制动期间产生之电能的数量两者，能量控制和传输装置8在任何时刻都可知充电的程度。

Claims (8)

1、一种电动汽车(1)，包括至少一个驱动轮(4)，机械地制动所述轮(4)的装置(14)，至少一个与所述驱动轮(4)机械连接的电机(2)，一个可充电的电能蓄能器(6)和连接于蓄能器(6)及电机(2)的能量控制和传输装置(8)，所述能量控制和传输装置(8)包括允许所述电机(2)以发电机模式工作的电制动装置，其特征在于它还包括用以消耗电制动期间所产生之电能的装置(16)，所述耗能装置(16)包括一个流体循环冷却回路(18)和一个至少间接地与所述冷却回路(18)配合的耗能电阻(20)。

2、如权利要求1所述的汽车，其特征在于所述冷却回路包括一在汽车（1）外部的第一热交换器（22）和一个由管道（26）连接在一起的第一泵（24），所述耗能电阻被设置成与其中一个所述管道（26）的一部分（28）保持有限的热接触。

3、如权利要求2所述的汽车，其特征在于所述电阻缠绕在所述部分（28）上。

4、如权利要求2或3所述的汽车，其特征在于所述能量控制和传输装置（8）包括用以产生一个代表所述蓄能器（6）充电程度的信号的装置和控制装置，该控制装置响应表示蓄能器完全充电的检测信号从所述耗能电阻（20）取得至少部分充电电流并操作所述第一泵（24）。

5、如上述权利要求中的任一个所述的汽车，进一步包括一个内燃机（30），一个至少间接地连接于所述内燃机（30）以为所述蓄能器（6）充电的电能发电机（32），以及一个内燃机冷却回路（34），其特征在于形成所述耗能装置（16）的一部分的所述冷却回路由所述内燃机冷却回路（34）形成。

6、如权利要求5所述的汽车，其特征在于所述冷却回路（34）的管道（26）在所述内燃机（30）的一个冷却入口（38）和一个冷却出口（40）之间延伸，并且所述第一热交换器（22）在所述耗能电阻（20）和所述冷却入口（38）之间延伸。

7、如权利要求6所述的汽车，其特征在于它还包括一个与所述内燃机（30）机械连接的第二泵（46）。

8、如权利要求6或7中的一个所述的汽车，其特征在于所述冷却回路（34）还包括一个与所述第一热交换器（22）并联的分流管道（42）和一个在汽车内部的第二热交换器（36），它连接在耗能电阻（22）和所述分流管道（42）之间。

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