CN117561179A - 电动车辆 - Google Patents

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Abstract

一种车辆(1)，具有：电力储存系统(6)；被配置为在电力储存系统(6)内分配热调节液的主热调节回路(10)；设置在前部位置并且被配置为使热调节液在主热调节回路(10)中循环的热调节系统(13)；设置在后方的后部位置的至少一个部件(18，19，20)；以及设置在后部位置并且与部件(18，19，20)耦合的副热调节回路(21)。主热调节回路(10)具有：穿过电力储存系统(6)的后壁(9)并且将热调节液供应给副热调节回路(21)的抽取点(22)；以及穿过电力储存系统(6)的后壁(9)并且从副热调节回路(21)接收热调节液的返回点(23)。

Description

电动车辆
相关申请的交叉引用
本专利申请要求2021年4月7日提交的意大利专利申请第102021000008633号的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明涉及一种电动车辆。
背景技术
车辆可以仅设置有一个或多个电动马达(并且在这种情况下驾驶是完全电动的)或者其可以设置有与热机结合的一个或多个电动马达(并且在这种情况下驾驶可以是完全电动的、完全热驱的或者是混动的)。
电动马达(或每个电动马达)与驱动轮机械连接并且通过电子电力变换器的介入而与电力储存系统电连接。
电力储存系统包括串联地连接在一起(以增大总电压)的成组的电化学电池(通常具有“软包”或棱柱结构)；电化学电池组通常彼此并联连接(以增大总电流的强度)。电力储存系统可能是十分巨大且沉重的(特别是在完全电动驾驶时，在这种情况下电力储存系统的重量可能为500kg以上)。
在更现代的车辆中，电力储存系统具有扁平且(相对上)薄的形状，以集成到底盘内。在这种构造中，电力储存系统包括具有底壁(其构成车辆的面对路面的底部)并且在内部容纳各自形成对应的模块的多组电化学电池的容器。
为了正确操作并且避免快速恶化，电力储存系统需要被保持在相当一致的操作温度下，因此必须与能够在过热时(包括静止车辆充电的情况)冷却电力储存系统并且能够在过冷时(通常在冷启动之后)加热电力储存系统的热调节系统耦合。实际上，电池最优操作的温度间隔在10°与30°之间(锂电池在一些使用条件下可达到45°，这被认为是极限操作温度)。在该间隔以上，存在一些部件恶化的风险，并且在超过70°的过热情况下增加了诸如酸和包含电解液的溶剂的可燃元素起火的风险。相反，在该间隔以下，电池可能产生在零度以下转换为多达40％的自主性损失的效率差距。
通常，电力储存系统的热调节系统设置在前部位置(或者乘坐室的前方)，因为可以更容易且有效地将热调节系统使用的散热器设置在前部位置。
在一些车辆中，由于它们的体积(例如，当前部出于气动原因而特别低和呈锥形时)，有必要将诸如车载充电器(OBC)、为低压公用设施供电的DC/DC变换器以及主动悬架使用的液压回路的在使用中需要冷却的一些部件容纳在前部位置(即，乘坐室后方)。
为了冷却设置在后部位置的部件，能够包括特殊的冷却系统；在任何情况下，这种方案都需要在后部位置中设置至少一个散热器并且这可能是非常有问题的，因为需要在后部形成不利地影响气动效率和美观构造的进气口(散热器的上游)和出气口(散热器的下游)。为了冷却设置在后部位置的部件，还能够使用电力储存系统的热调节系统；在任何情况下，这种热调节系统都设置在前部位置并且因此需要设置跨过乘坐室的空间从前部延伸到后部的相对较大的管道(从而不会具有过大的压力损失)，这显著地增大了重量和体积。
发明内容
本发明的目的是提供一种电动车辆，其不具有上述的缺陷并且同时在制造上容易且经济。
根据本发明，提供了一种根据所附权利要求中要求保护的内容的电动车辆。
描述了本发明的优选实施方式的权利要求形成本说明书的整体部分。
附图说明
现在将参考示出了本发明的非限制性实施方式的附图来描述本发明，其中：
图1是具有根据本发明提供的电驱动器的道路车辆的示意性平面图；
图2是图1的车辆的一些部分的示意图；
图3是图1的车辆的一些部分的立体图；并且
图4是图3中的细节的放大图。
具体实施方式
在图1中，附图标记1整体上表示设置有四个驱动轮2(两个前驱动轮2和两个后驱动轮2)的具有电驱动器的车辆。
车辆1包括设置在前部位置(即，与两个前驱动轮2连接)的电动动力传动系统3以及在结构上与前部位置的电动动力传动系统3相同并且与设置在前部位置的电动动力传动系统3在机械上独立且分离的设置在后部位置(即，与两个后驱动轮2连接)的电动动力传动系统3。
根据未示出的另一个实施方式，车辆1包括单一的电动动力传动系统3(设置在前部位置或者设置在后部位置)，因此仅具有两个驱动轮2；在这个实施方式中，车辆1还可包括与驱动轮2连接的热驱动力传动系统，其不接收来自单一的电动动力传动系统3的运动。
每个电动动力传动系统3包括一对可逆电机4(即，既可作为吸收电力并产生机械扭矩的电动马达又可作为吸收机械能并产生电力的发电机)，其设置有相应的轴以及在没有任何离合器介入的情况下将电机4(即，电机4的轴)连接至对应的驱动轮2的一对传动装置5。
每个电机4由与设置有化学电池的电力储存系统6连接的对应的电子AC/DC电力变换器(即，逆变器)驱动；即，每个电子AC/DC电力变换器是双向的并且包括与电力储存系统6连接的直流电流侧以及与对应的电机4连接的三相交流电流侧。
根据图3所示内容，电力储存系统6具有扁平且(相对上)薄的形状，以集成到车辆1的底盘内。特别地，电力储存系统6包括容器7，其在内部容纳设置有具有平行六面体形状(即，具有“软包”结构或棱柱结构)的相应的电化学电池的多个模块。容器7具有底壁(其构成车辆1的面对路面的底部并且当然是水平定向的)、与底壁平行且相对的上壁、面向车辆1的前部(即，面向车辆1的关于前进方向D的前部)的前壁8以及与前壁8相对且面向车辆1的后部(即，面向车辆1的关于前进方向D的后部)的后壁9。
根据图2所示内容，电力储存系统6与设置在电力储存系统6内(即，容器7内)并且被配置为在电力储存系统6内(即，容器7内)分配热调节液(通常为水基的)的主热调节回路10耦合(集成)。主热调节回路10具有穿过电力储存系统6的(即，容器7的)前壁8设置的用于热调节液的入口11(即，热调节液进入主热调节回路10的点)；另外，主热调节回路10具有穿过电力储存系统6的(即，容器7的)前壁8设置的用于热调节液的出口12(即，热调节液离开主热调节回路10的点)。在使用中，热调节液通过进入入口11并且(以相同的量)离开出口12而穿过主热调节回路10循环。
车辆1包括热调节系统13，其设置在电力储存系统6的(即，容器7的)前壁8的前方的前部位置并且配置为通过将热调节液引入到入口11中并且(以相同的量)从出口12接收热调节液而使热调节液在主热调节回路10中循环。在使用中，热调节系统13冷却热调节液(在电力储存系统6需要冷却时)，即，其加热热调节液(在电力储存系统6需要加热时)。
在附图所示的示例性实施方式中，热调节系统13包括热泵回路14，其(特别是)设置有压缩机15和与热调节液进行换热(即，可以加热和冷却热调节液)的换热器16。显然，热泵回路14可用电加热器和传统的冷却回路替换。热调节系统13优选还包括与热泵回路14组合或替换地可用于(在环境条件正确的情况下)冷却热调节液的散热器17。
车辆1包括由电力储存系统6的车载充电器构成的部件18；即，部件18仅在车辆1泊车时使用，以使用通过电缆连接的外部电源为电力储存系统6充电。
车辆1包括由为车辆1自身的低压公用设施供电的DC/DC变换器构成的第二部件19；即，仅在车辆1使用时，DC/DC变换器将电力储存系统6中高压(标称几百伏)储存的一部分电力送入到与车辆1的一系列的低压公用设施连接的额外的低压电路(通常为标称12伏并且通常设置有其自身的备用电池)中。
车辆1包括由电控主动悬挂系统使用的液压回路构成的部件20；即，主动悬挂系统使用液压回路中流动的加压油来调节悬挂响应。
部件18、19和20全部设置在电力储存系统6的(即，容器7的)后壁9的后方的后部位置，因此被设置为与热调节系统13(其位于前部)相对。
车辆1包括副热调节回路21，其设置在电力储存系统6的(即，容器7的)后壁9的后方的后部位置并且耦合至三个部件18、19和20来冷却部件18、19和20自身(在需要时)。重要的是应强调部件18、19和20在它们的内部温度较高时必须如何被冷却，但是它们必须从不被加热，因为它们不具有超过之后使它们的性能恶化的最小使用温度(考虑到可以合理地使用车辆1的气候)。
主热调节回路10包括穿过电力储存系统6的(即，容器7的)后壁9并且将热调节液供应给副热调节回路21的抽取点22；另外，主热调节回路10包括穿过电力储存系统6的(即，容器7的)后壁9并且从副热调节回路21接收热调节液的返回点23。两个点22和23优选沿着主热调节回路10设置为彼此相对靠近，即，在抽取点22与返回点23之间热调节回路10仅具有不与电力储存系统6内的任何部件进行换热的一个(短的)连接管。
因此，副热调节回路21使用已经过热调节系统13处理(即，冷却或加热)并且从主热调节回路10抽取的(临时的，即，“借用的”)热调节液用于其自身的操作。实际上，副热调节回路21完全不具有被设计为冷却热调节液的部件，因为副热调节回路21仅具有使从主热调节回路10抽取的(“借用的”)并且被热调节系统13处理的(即，冷却或加热的)热调节液循环的功能。
热调节系统13包括泵24(显然设置在前部位置)，其被配置为使热调节液通过主热调节回路10循环。另外，副热调节回路21包括泵25(显然设置在后部位置)，其被配置为通过从抽取点22吸取热调节液而使热调节液通过副热调节回路21循环。实际上，不用从泵25充足地吸取，仅热调节液的最少的可忽略不计的部分从抽取点21通过副热调节回路21自然地流到返回点22。
副热调节回路21具有分支部26，其中副热调节回路21分支为仅有部件18沿着设置的分支27以及部件20和19前后串联地沿着设置的分支28。两个分支27、28在部件18、19、20的下游彼此汇合，从而一起流入到返回点23中。泵25设置在分支部26的上游，即，其设置在抽取点22与分支部26之间。
沿着分支27设置有电控停止阀29，其被设计为打开或关闭穿过分支27的通道；类似地，沿着分支28设置有电控停止阀30，其被设计为打开或关闭穿过分支28的通道。
特别地，部件20(即，电控主动悬挂系统使用的液压回路)包括换热器31，其中在液压回路中流动的加压油向沿着副热调节回路21的分支28流动的热调节液传递热量。
车辆1包括监控热调节回路10和21的操作的控制单元32。特别地，控制单元32被配置为总是仅使一个停止阀28或29打开，而保持另一个停止阀29或28关闭。实际上，部件18仅在车辆1泊车时要求热调节(特别是冷却)，而部件19和20仅在车辆1运动时要求热调节(特别是冷却)，因此很明显相应的冷却要求是互斥的。另外，控制单元32被配置为仅在热调节系统13冷却热调节液时并且仅在需要冷却部件18、19和20时驱动泵25。实际上，当外部温度较低并且电力储存系统6需要加热(因此，热调节液比外部环境更热)时，也完全无需加热部件18、19和20。
根据一个优选实施方式，副热调节回路21具有的热调节液的标称流速(例如，8-10升/分钟)为主热调节回路10的热调节液的标称流速(例如，45-55升/分钟)的10％至35％。这种情况能够确保副热调节回路21的存在对主热调节回路10的影响较小并因此是可接受的；换句话说，副热调节回路21的使用整体上使热调节液的温度升高几摄氏度，并且这种几摄氏度的升高不会对主热调节回路10所确保的冷却的均匀性产生显著影响。换句话说，由于存在副热调节回路21，热调节液在返回点23处的温度比热调节液在抽取点22处的温度高出几摄氏度；在任何情况下，热调节液的温度的这种几摄氏度的升高都不会对主热调节回路10所确保的冷却的均匀性产生显著影响。
本文描述的实施方式可在不脱离本发明的保护范围的情况下彼此组合。
上述的车辆1具有许多优点。
首先，上述的车辆1能够在需要时使用设置在后部位置(即，远离部件18、19和20设置)的热调节系统13产生的冷却来冷却位于后部位置的部件18、19和20，因此无需在后部位置安装散热器。
另外，上述的车辆1不具有从前部流向后部的跨过乘坐室的空间的大型液压管道，显著地节省了重量和体积。这是通过将整个电力储存系统6用作用于从前部到后部承载已被热调节系统13处理(即，冷却或加热)的热调节液的少量部分的大型“管道”而实现的。
最后，上述的车辆1具有大大减小的成本和制造复杂性，因为仅有的改变是在电力储存系统6的(即，容器7的)后壁9处形成点22和23。
附图标记列表
1 车辆
2 车轮
3 动力传动系统
4 电机
5 传动装置
6 电力储存系统
7 容器
8 前壁
9 后壁
10 主热调节回路
11 入口
12 出口
13 热调节系统
14 热泵回路
15 压缩机
16 散热器
17 换热器
18 部件
19 部件
20 部件
21 副热调节回路
22 抽取点
23 返回点
24 泵
25 泵
26 分支部
27 分支
28 分支
29 停止阀
30 停止阀
31 换热器
32 控制单元
D 前进方向

Claims (11)

1.一种车辆(1)，其包括：
至少一个电机(4)；
电力储存系统(6)，其设置在中心位置、具有面向所述车辆(1)的前部的前壁(8)以及与所述前壁(8)相对且面向所述车辆(1)的后部的后壁(9)；
主热调节回路(10)，其设置在所述电力储存系统(6)内、被配置为在所述电力储存系统(6)内分配热调节液并且具有用于所述热调节液的入口(11)和用于所述热调节液的出口(12)；
热调节系统(13)，其设置在所述电力储存系统(6)的所述前壁(8)的前方的前部位置并且被配置为通过将所述热调节液引入到所述入口(11)中并且从所述出口(12)接收所述热调节液而使所述热调节液在所述主热调节回路(10)中循环；
至少一个部件(18，19，20)，其设置在所述电力储存系统(6)的所述后壁(9)的后方的后部位置；以及
副热调节回路(21)，其设置在所述电力储存系统(6)的所述后壁(9)的后方的后部位置并且与所述部件(18，19，20)耦合，
所述车辆(1)的特征在于，所述主热调节回路(10)包括：
抽取点(22)，其穿过所述电力储存系统(6)的所述后壁(9)并且将所述热调节液供应给所述副热调节回路(21)；以及
返回点(23)，其穿过所述电力储存系统(6)的所述后壁(9)并且从所述副热调节回路(21)接收所述热调节液。
2.根据权利要求1所述的车辆(1)，其中，所述副热调节回路(21)没有设置被设计为冷却所述热调节液的部件。
3.根据权利要求1或2所述的车辆(1)，其中：
所述热调节系统(13)包括第一泵(24)，其被配置为使所述热调节液通过所述主热调节回路(10)循环；并且
所述副热调节回路(21)包括第二泵(25)，其被配置为通过从所述抽取点(22)吸取所述热调节液而使所述热调节液通过所述副热调节回路(21)循环。
4.根据权利要求3所述的车辆(1)，其包括控制单元(32)，其被配置为仅在所述热调节系统(13)冷却所述热调节液时并且仅在需要冷却所述部件(18，19，20)时操作所述第二泵(25)。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的车辆(1)，其包括：
由所述电力储存系统(6)的车载充电器构成的第一部件(18)；
由为低压公用设施供电的DC/DC变换器构成的第二部件(19)。
6.根据权利要求5所述的车辆(1)，其中，在分支部(26)中，所述副热调节回路(21)分支为第一分支(27)和第二分支(28)，所述第一部件(18)沿着第一分支设置，所述第二部件(19)沿着第二分支设置。
7.根据权利要求6所述的车辆(1)，其中，所述副热调节回路(21)包括第二泵(25)，其设置在所述分支部(26)的上游并且被配置为通过从所述抽取点(22)吸取所述热调节液而使所述热调节液通过所述副热调节回路(21)循环。
8.根据权利要求6或7所述的车辆(1)，其包括：
沿着所述第一分支(27)设置的第一停止阀(29)和沿着所述第二分支(28)设置的第二停止阀(30)；以及
控制单元(32)，其被配置为在保持另一个停止阀(29；28)关闭时使单一的停止阀(28；29)总是打开。
9.根据权利要求6、7或8所述的车辆(1)，其包括第三部件(20)，所述第三部件沿着所述第二分支(28)与所述第一部件(18)串联地设置并且由电控主动悬挂系统使用的液压回路构成。
10.根据权利要求6-9中任一项所述的车辆(1)，其中，所述两个分支(27，28)在所述部件(18，19，20)的下游彼此汇合，从而一起流入到所述返回点(23)中。
11.根据权利要求1-10中任一项所述的车辆(1)，其中，所述副热调节回路(21)具有的热调节液的标称流速为所述主热调节回路(10)的热调节液的标称流速的10％至35％。
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