CN110271499A - 具有引导通过车架的配电系统的车辆 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“具有引导通过车架的配电系统的车辆”。根据本公开的示例性方面的一种机动车辆除其他事项之外，包括：车架，所述车架包括轨道；以及配电系统，所述配电系统至少部分地引导通过所述轨道。还公开了一种方法。

Description

具有引导通过车架的配电系统的车辆

技术领域

本公开涉及一种具有引导通过车辆车架的配电系统的机动车辆，以及对应的方法。

背景技术

减少汽车燃料消耗和排放的需求是众所周知的。因此，正在开发减少对内燃发动机的依赖性的车辆。电气化车辆是为此目的而开发的一种类型的车辆。通常，电气化车辆不同于常规机动车辆，因为电气化车辆选择性地使用由牵引电池供电的一个或多个电机来驱动。代替内燃发动机或者除了内燃发动机之外，电机可驱动电气化车辆。示例性电气化车辆包括混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)、燃料电池车辆(FCV)和电池电动车辆(BEV)。

牵引电池是相对高压的电池，其选择性地向电气化车辆的电机和其他电负载供电。已知电气化车辆包括配电系统，所述配电系统包括多个电缆和连接器，从而将电机和其他负载耦接到牵引电池。

发明内容

根据本公开的示例性方面的机动车辆除其他事项之外，包括：车架，所述车架包括轨道；以及配电系统，所述配电系统至少部分地引导通过所述轨道。

在前述机动车辆的另一非限制性实施例中，所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述车辆还包括安装到所述车架的电连接器。所述电连接器电耦接到所述管线并且被配置为电耦接到所述轨道外部的部件。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述电连接器通过集管板安装到所述车架。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，电磁干扰(EMI)屏蔽件缠绕在所述管线的从所述轨道向外伸出的区段周围。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述管线是至少部分地引导通过所述轨道的电缆。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述电缆是未屏蔽的。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述电缆整体位于所述轨道内。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述管线是至少部分地布置在所述轨道内的汇流条。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述汇流条整体位于所述轨道内。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述汇流条是单相汇流条和三相汇流条中的一者。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述车辆还包括第一部件和第二部件，所述第二部件通过配电系统电耦接到所述第一部件。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述第一部件是电池组，并且所述第二部件是马达和发电机中的一者。

在前述机动车辆中的任一者的另一非限制性实施例中，所述车架由金属材料制成。

根据本公开的示例性方面的方法除其他事项之外包括经由配电系统从第一部件向第二部件供电。所述配电系统至少部分地引导通过车辆车架的轨道。

在前述方法的另一非限制性实施例中，所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

在前述方法中的任一者的另一非限制性实施例中，所述管线是电缆和汇流条中的一者。

在前述方法中的任一者的另一非限制性实施例中，所述管线整体位于所述轨道内。

在前述方法中的任一者的另一非限制性实施例中，所述管线经由安装到所述轨道的电连接器电耦接到所述轨道外部的部件。

在前述方法中的任一者的另一非限制性实施例中，所述第一部件是电池组，并且所述第二部件是马达和发电机中的一者。

附图说明

图1示意性地示出电气化车辆的动力传动系统。

图2示出电气化车辆的一部分，并且特别地示出车辆车架的一部分。

图3示出车辆车架的轨道内的电缆。

图4A示出第一示例性汇流条。

图4B示出第二示例性汇流条。

图4C示出第三示例性汇流条。

图5示出安装到车辆车架的第一示例性电连接器。

图6示出安装到车辆车架的第二示例性电连接器。

图7示出相对于车辆车架布置的第三示例性电连接器。

具体实施方式

本公开涉及一种具有引导通过车辆车架的配电系统的机动车辆，以及对应的方法。本公开的示例性机动车辆包括具有轨道的车架，以及至少部分地引导通过所述轨道的配电系统。将配电系统部分地引导通过轨道具有许多益处。例如，轨道是预先存在的车辆结构，并且将配电系统部分地引导通过轨道增大了配电系统的封装容易程度。此外，轨道用作电磁干扰(EMI)屏蔽件，并且因此配电系统的相对大的部分不需要单独屏蔽，这导致成本降低。此外，轨道使得能够在配电系统中使用相对便宜的部件，诸如汇流条。

参考附图，图1示意性地示出用于机动车辆的动力传动系统10，所述机动车辆在该示例中是电气化车辆12。虽然被描绘为混合动力电动车辆(HEV)，但应理解，本文描述的概念并不限于HEV并且可扩展到其他电气化车辆，包括但不限于：插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV)。本公开还扩展到仅依赖于内燃发动机的常规机动车辆。

在非限制性实施例中，动力传动系统10是采用第一驱动系统和第二驱动系统的功率分流动力传动系统。第一驱动系统包括发动机14和发电机18(即，第一电机)的组合。第二驱动系统包括至少马达22(即，第二电机)、发电机18和电池组24。在该示例中，第二驱动系统被认为是动力传动系统10的电驱动系统。第一驱动系统和第二驱动系统产生扭矩以驱动电气化车辆12的一组或多组车辆驱动轮28。尽管图1中描绘了功率分流配置，但本公开扩展到任何混合动力或电动车辆，包括重度混合动力、并联式混合动力、串联式混合动力、中度混合动力、轻度混合动力、插电式混合动力以及电池电动车辆。本公开还扩展到不是电气化车辆的机动车辆，包括仅具有内燃发动机的机动车辆。

在一个实施例中是内燃发动机的发动机14以及发电机18可通过动力传递单元30，诸如行星齿轮组来连接。当然，其他类型的动力传递单元(包括其他齿轮组和变速器)可用于将发动机14连接到发电机18。在一个非限制性实施例中，动力传递单元30为行星齿轮组，所述行星齿轮组包括环形齿轮32、中心齿轮34和齿轮架组件36。

发电机18可由发动机14通过动力传递单元30驱动，以将动能转换为电能。发电机18可替代地用作马达以将电能转换成动能，从而将扭矩输出到轴38，所述轴38连接到动力传递单元30。因为发电机18可操作地连接到发动机14，所以发动机14的转速可由发电机18控制。

动力传递单元30的环形齿轮32可连接到轴40，所述轴40通过第二动力传递单元44连接到车辆驱动轮28。第二动力传递单元44可包括具有多个齿轮46的齿轮组。其他动力传递单元也可以是合适的。齿轮46将扭矩从发动机14传递到差速器48，以最终向车辆驱动轮28提供牵引力。差速器48可包括多个齿轮，所述多个齿轮使得能够将扭矩传递到车辆驱动轮28。在一个实施例中，第二动力传递单元44通过差速器48机械地耦接到轴50，以将扭矩分配到车辆驱动轮28。

马达22还可被采用来通过将扭矩输出到轴51而驱动车辆驱动轮28，所述轴51也连接到第二动力传递单元44。在一个实施例中，马达22和发电机18协作作为再生制动系统的一部分，其中马达22和发电机18都可用作输出扭矩的马达。在另一个示例中，马达22和发电机18各自可将电力输出到电池组24。

电池组24是示例性电气化车辆电池。电池组24可以是高压牵引电池组，所述电池组包括能够经由下文论述的配电系统52输出电力以操作马达22、发电机18和/或电气化车辆12的其他电负载的多个电池组件25(即，电池阵列或电池单元分组)。其他类型的能量存储装置和/或输出装置也可用于向电气化车辆12供电。

在非限制性实施例中，电气化车辆12具有两种基本操作模式。电气化车辆12可在电动车辆(EV)模式下操作，在所述电动车辆模式下，马达22(通常没有来自发动机14的辅助)用于车辆推进，从而在某些驾驶模式/循环下消耗电池组24的荷电状态直至其最大允许放电率。EV模式是电气化车辆12的电荷消耗操作模式的示例。在EV模式期间，电池组24的荷电状态在某些情况下可增加，例如由于一段时间的再生制动。发动机14在默认EV模式下通常是关闭的，但可根据需要基于车辆系统状态或在操作员允许的情况下操作。

电气化车辆12还可以在混合动力(HEV)模式下操作，在所述混合动力模式下，发动机14和马达22都用于车辆推进。HEV模式是电气化车辆12的电荷维持操作模式的示例。在HEV模式期间，电气化车辆12可减小马达22的推进使用，以便通过增加发动机14的推进将电池组24的荷电状态保持在恒定或大约恒定的水平。在本公开范围内，除了EV和HEV模式之外，电气化车辆12还可在其他操作模式下操作。

电气化车辆12包括配电系统52(有时缩写为“EDS”)，其被配置为将电气化车辆12的某些电气部件彼此电耦接。在图1中，示意性地示出配电系统52。应当了解，配电系统52根据需要包括一根或多根电线、电缆、汇流条(有时拼写为“汇流条(busbar)”)、电连接器等，以将电气部件彼此电耦接。

在图1中，配电系统52将至少两个部件彼此电耦接。具体地，配电系统52将电池组24电耦接到马达22和发电机18。电池组24被配置为经由配电系统52向马达22供电。发电机18还被配置为经由配电系统52向电池组24供电。在其他示例中，配电系统52可将电池组24电耦接到另外的车辆负载。

图2示出电气化车辆12的一部分。特别地，图2示出电气化车辆12的车架54的一部分。车架54(有时称为“车辆车架”)是电气化车辆12的主要支撑结构，所有其他部件直接或间接地附接到所述主要支撑结构。车架54可以是一体式构造，其中车辆的底盘和车身相互整合。作为示例，车架54由金属材料制成，诸如钢、碳钢或铝合金。

车架54包括多个轨道(有时称为“车架轨道”或“梁”)。图2示出一个这样的轨道56。轨道56是沿着电气化车辆12的侧面延伸的结构。电气化车辆通常包括两个这样的轨道，其通过车架54的其他结构连接在一起。

在该示例中，轨道56是封闭的中空结构。轨道56可由管道形成。可替代地，轨道56可使用挤压工艺形成。更进一步，轨道56由一块材料形成，所述材料已经弯曲成四个侧面并且在端部汇合处焊接封闭。本公开不限于形成轨道56的任何特定方法。

图2略微示意性地示出经由配电系统52电耦接到第一负载58(标记为“负载1”)和第二负载60(标记为“负载2”)的电池组24。第一负载58和第二负载60代表一个或多个车辆负载，包括马达22、发电机18和任何其他负载。

配电系统52至少部分地引导穿过轨道56。在该示例中，配电系统52包括至少部分地引导通过轨道56的管线62，其在图2中以虚线示出。作为示例，管线62可以是电线、电缆、一束电线或电缆或汇流条。管线62被配置为在电池组24与负载58、60之间分配电力。

在该示例中，管线62在管线62的第一端处电耦接到第一电连接器64，并且在管线62的第二端处电耦接到第二电连接器66。第一电连接器64和第二电连接器66安装到车架54，并且特别地安装到轨道56。第一电连接器64和第二电连接器66可以是任何类型的已知机电装置，其被配置为将管线62电耦接到轨道56外部的部件，诸如电池组24和负载58、60。特别地，第一电连接器64和第二电连接器66可以是插头、插座、插口或其他类型的阴或阳电连接器。

在该示例中，第一电连接器64邻近电气化车辆12的第一端安装到轨道56，所述第一端邻近电池组24。第一电连接器64电耦接到第一外部导线68，所述第一外部导线68电耦接到电池组24。第二电连接器66与第一电连接器64间隔开、邻近电气化车辆的第二端安装到轨道，所述第二端邻近负载58、60。第二电连接器66经由第二外部导线70电耦接到负载58、60。在该示例中，第二外部导线70在第二电连接器66与负载58、60之间的点71处分开。

所示的配电系统52包括管线62、电连接器64、66和外部导线68、70。这些部件一起被配置为向电池组24和负载58、60供电以及从电池组24和负载58、60供电。通过将配电系统52的一部分引导通过轨道56，存在许多益处，其中许多已在上面提及并且将从以下论述中了解。虽然已经示出特定布置，但应理解，配电系统52可以不同地布置。

图3是相对于轨道56布置的管线62的透视剖视图，其中车辆12的其余部分被移除以便于参考。如图3所示，轨道56是中空的封闭结构，并且横截面是基本上矩形的。管线62被引导通过轨道56的内部。将管线62引导通过轨道56使得更容易将配电系统52封装在电气化车辆12内。由于轨道56是预先存在的车辆结构，因此将管线62引导通过轨道56不需要额外的包装。

在图3的示例中，管线62是电缆。具体地，管线62是高压电缆，其能够处理已知与电池组24相关联的相对高的电压。此外，在该示例中，管线62未被屏蔽。也就是说，与大多数高压电缆不同，管线62不被包裹在电磁干扰(EMI)屏蔽件中。而实际上，由金属材料制成的轨道56用作管线62的EMI屏蔽件。由于管线62不需要其自身的EMI屏蔽件，因此更容易制造且更便宜。

如上所述，管线62也可由汇流条提供。图4A至图4C中示出三个示例性汇流条。参考图4A，管线62可以是具有层压板76的单相汇流条74，所述层压板76保护汇流条74免于接地。参考图4B，管线62可替代地是具有一个或多个陶瓷扼流圈80的单相汇流条78，所述陶瓷扼流圈80也保护汇流条78免于接地。此外，参考图4C，管线62可以是三相汇流条82。

无论汇流条的类型如何，轨道56都能够在第一电连接器64与第二电连接器66之间使用汇流条。例如，轨道56用作管线62的EMI屏蔽件。此外，虽然汇流条由于其有限的柔性而通常相对难以封装在车辆中，但轨道56是相对笔直的并且保护管线62免于与外部部件接触。因此，相对刚性的汇流条可从第一电连接器64延伸到第二电连接器66。汇流条是相对便宜的，因此使用汇流条62用于管线62可进一步降低费用。

无论汇流条还是电缆用于管线62，在本公开的一个示例中，管线62的整体都位于轨道56内。也就是说，在电气化车辆12的制造和组装期间，管线62组装在轨道56内，并且管线62旨在在电气化车辆12的使用期间保持在轨道56内。管线62经由电连接器64、66电耦接到各种部件，所述电连接器64、66安装到轨道56。在其他示例中，管线62的端部可从轨道56向外伸出，其中管线62基本上仍然在轨道56内。

图5和图6示出当管线62完全位于轨道56内时使用的示例性电连接器。参考图5，示例性电连接器84安装到轨道56的侧面。电连接器84包括集管板86和连接销88，所述集管板86可与轨道56的表面基本齐平。连接销88代表阳连接件，其被配置为例如耦接到外部导线70、72之一的阴连接件。在其他示例中，连接销88可由阴连接件代替。

图6示出安装到轨道56的侧面的另一个示例性电连接器90。电连接器90包括多个连接凸片92，所述连接凸片92是被配置为耦接到外部导线70、72之一的阴连接件的阳电连接器。

图7示出当管线62部分地从轨道56向外伸出时使用的示例性电连接器。在图7中，管线62的区段94从轨道56向外伸出。因为管线62是未屏蔽的，所以EMI屏蔽件96(诸如金属网材料)缠绕在区段94周围。为了便于参考，区段94在图7中被示出为仅部分屏蔽，但应理解，区段94的整体将被EMI屏蔽件96覆盖。EMI屏蔽件96在轨道56与电连接器98之间延伸，所述电连接器98被配置为电耦接到外部导线70、72之一。电连接器98在图7中示意性地示出。应理解，电连接器98可以是阳连接器或阴连接器。

电连接器64、66可由任何类型的电连接器提供，包括图5、图6和图7所示的那些。应理解，图5、图6和图7仅示出示例性电连接器。本公开扩展到其他类型的电连接器。

应理解，诸如“侧面”、“向外”、“内部”等术语是参考所描述部件的正常操作姿态而制定的方向性术语。这些方向性术语仅用于解释的目的，不应视为限制性的。此外，诸如“约”、“基本上”和“大体上”的术语不旨在是无边界术语，并且应被解释为与本领域技术人员将解释这些术语的方式一致。

尽管不同示例将特定部件示出在图示中，但是本公开的实施例不局限于那些特定组合。可将来自一个示例的一些部件或特征与来自另一个示例的特征或部件结合使用。此外，本公开的各个附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能会被放大或最小化以展示特定部件或布置的某些细节。

本领域的普通技术人员将理解，上述实施例是示例性而非限制性的。也就是说，本公开的修改将落入权利要求的范围内。因此，应研习随附权利要求书来确定它们的真实范围和内容。

根据本发明，提供一种机动车辆，其具有：包括轨道的车架；以及至少部分地引导通过所述轨道的配电系统。

根据一个实施例，所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于安装到所述车架的电连接器，所述电连接器电耦接到所述管线并且被配置为电耦接到所述轨道外部的部件。

根据一个实施例，所述电连接器通过集管板安装到所述车架。

根据一个实施例，电磁干扰(EMI)屏蔽件缠绕在所述管线的从所述轨道向外伸出的区段周围。

根据一个实施例，所述管线是至少部分地引导通过所述轨道的电缆。

根据一个实施例，所述电缆是未屏蔽的。

根据一个实施例，所述电缆整体位于所述轨道内。

根据一个实施例，所述管线是至少部分地布置在所述轨道内的汇流条。

根据一个实施例，所述汇流条整体位于所述轨道内。

根据一个实施例，所述汇流条是单相汇流条和三相汇流条中的一者。

根据一个实施例，上述发明的进一步特征在于：第一部件；以及通过配电系统电耦接到所述第一部件的第二部件。

根据一个实施例，所述第一部件是电池组，并且所述第二部件是马达和发电机中的一者。

根据一个实施例，所述车架由金属材料制成。

根据本发明，一种方法包括：经由配电系统从第一部件向第二部件供电，所述配电系统至少部分地引导通过车辆车架的轨道。

根据一个实施例，所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

根据一个实施例，所述管线是电缆和汇流条中的一者。

根据一个实施例，所述管线整体位于所述轨道内。

根据一个实施例，所述管线经由安装到所述轨道的电连接器电耦接到所述轨道外部的部件。

根据一个实施例，所述第一部件是电池组，并且所述第二部件是马达和发电机中的一者。

Claims (14)

1.一种机动车辆，其包括：

车架，所述车架包括轨道；以及

配电系统，所述配电系统至少部分地引导通过所述轨道。

2.如权利要求1所述的机动车辆，其中所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

3.如权利要求2所述的机动车辆，其还包括安装到所述车架的电连接器，所述电连接器电耦接到所述管线并且被配置为电耦接到所述轨道外部的部件。

4.如权利要求3所述的机动车辆，其中所述电连接器通过集管板安装到所述车架。

5.如权利要求3所述的机动车辆，其中电磁干扰(EMI)屏蔽件缠绕在所述管线的从所述轨道向外伸出的区段周围。

6.如前述任一项权利要求所述的机动车辆，其中所述管线是至少部分地引导通过所述轨道的电缆。

7.如权利要求6所述的机动车辆，其中所述电缆是未屏蔽的。

8.如权利要求6所述的机动车辆，其中所述电缆整体位于所述轨道内。

9.如前述任一项权利要求所述的机动车辆，其中所述管线是至少部分地布置在所述轨道内的汇流条。

10.如权利要求9所述的机动车辆，其中所述汇流条整体位于所述轨道内。

11.如权利要求9所述的机动车辆，其中所述汇流条是单相汇流条和三相汇流条中的一者。

12.一种方法，其包括：

经由配电系统从第一部件向第二部件供电，所述配电系统至少部分地引导通过车辆车架的轨道。

13.如权利要求12所述的方法，其中所述配电系统包括管线，所述管线至少部分地引导通过所述轨道。

14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述第一部件是电池组，并且所述第二部件是马达和发电机中的一者。