專利名稱：帶有能量回收裝置的電動(dòng)汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種帶有一能量回收裝置的電動(dòng)汽車，具體說(shuō)涉及這樣一種汽車，它帶有用以回收在汽車電制動(dòng)期間所產(chǎn)生之能量的裝置。
電動(dòng)汽車，諸如文件DE4011291中所述汽車，是已知的。這類汽車包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，機(jī)械地制動(dòng)所述輪的裝置，至少一個(gè)與所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)械連接的電機(jī)，一可充電的電能蓄能器和連接于蓄能器及電機(jī)的能量控制和傳輸裝置，該裝置包括允許所述電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作的電制動(dòng)裝置。
某些這類汽車包括一個(gè)混合制動(dòng)系統(tǒng)，其中首先通過(guò)使電機(jī)以進(jìn)一步允許蓄能器充電的發(fā)電機(jī)模式工作而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，然后借助于剎車盤以傳統(tǒng)方式在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。
盡管如此，已經(jīng)注意到電制動(dòng)期間所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度很容易達(dá)到較高的值，在約幾百安培的范圍內(nèi)，這比蓄能器所能夠吸收的充電電流大得多，對(duì)于在這類場(chǎng)合所普遍使用的大多數(shù)蓄能器來(lái)說(shuō)，最大充電電流的強(qiáng)度通常是蓄能器在一小時(shí)內(nèi)能產(chǎn)生之電流強(qiáng)度的十分之一左右。
結(jié)果，在蓄能器充電不足的情況下，電制動(dòng)期間產(chǎn)生的電能就會(huì)使蓄能器不適當(dāng)?shù)爻潆姡@樣會(huì)損害蓄能器并大大減少其預(yù)期壽命。
此外，當(dāng)蓄能器接近其最大充電量時(shí)，電制動(dòng)期間所產(chǎn)生的電能就會(huì)使蓄能器過(guò)度充電，這會(huì)導(dǎo)致這樣一種情況，即蓄能器電極上的電壓將大致等于充電電路所輸送的電壓，或者換句話說(shuō)導(dǎo)致限制或抑制電流在蓄能器中循環(huán)，結(jié)果導(dǎo)致大為降低甚至消除所需的電制動(dòng)效果。
一種方案包括提供一種電路，它能限制以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)作的電機(jī)所產(chǎn)生的電流強(qiáng)度。盡管如此，這種限制顯著減小了電制動(dòng)的效率，所以這類制動(dòng)失去了大部分優(yōu)點(diǎn)。
混合驅(qū)動(dòng)的汽車也是已知的，它包括電力驅(qū)動(dòng)和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的組合，例如US4306156中所描述的，這種汽車也存在同樣的問(wèn)題。
本發(fā)明的主要目的是通過(guò)提供一種電動(dòng)汽車克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，這種汽車包括一混合制動(dòng)系統(tǒng)，其中電制動(dòng)期間所產(chǎn)生的電能至少不會(huì)損害蓄能器并可以一種有利的方式用來(lái)例如為蓄能器充電。
所以，本發(fā)明的主題是一種電動(dòng)汽車，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，機(jī)械地制動(dòng)所述輪的裝置，至少一個(gè)與所述驅(qū)動(dòng)輪機(jī)械連接的電機(jī)，一個(gè)可充電的電能蓄能器和連接于蓄能器及電機(jī)的能量控制和傳輸裝置，所述能量控制和傳輸裝置包括允許所述電機(jī)以發(fā)電機(jī)模式工作的電制動(dòng)裝置，其特征在于它還包括用以消耗電制動(dòng)期間所產(chǎn)生之電能的裝置，所述耗能裝置包括一個(gè)流體循環(huán)冷卻回路和一個(gè)至少間接地與所述冷卻回路配合的耗能電阻。
由于這些特征，由制動(dòng)產(chǎn)生的未加使用的電能以一種簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的方式被消耗掉，也就是說(shuō)借助于一簡(jiǎn)單的電阻，使之與冷卻回路的一個(gè)管道保持有限的熱接觸，而不必對(duì)汽車作成本高昂的改造。該汽車的優(yōu)點(diǎn)是能以最有效率的方式利用電制動(dòng)能量而不存在損害蓄能器的危險(xiǎn)，其原因是冷卻回路能很容易地消耗來(lái)自電制動(dòng)的峰值電能。
根據(jù)本發(fā)明的有利特征，冷卻回路包括一在汽車外部的第一熱交換器和一個(gè)由管道連接在一起的第一泵，所述耗能電阻被設(shè)置成與其中一個(gè)所述管道保持有限的熱接觸。
這樣，即使在汽車處于工作狀態(tài)(這導(dǎo)致電阻升溫)下，也有可能迅速并有效地消耗由電阻產(chǎn)生的熱能。
根據(jù)本發(fā)明的一最佳實(shí)施例，電動(dòng)汽車還包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)，一個(gè)至少間接地連接于所述內(nèi)燃機(jī)以為所述蓄能器充電的電能發(fā)電機(jī)，以及一個(gè)內(nèi)燃機(jī)冷卻回路，其特征在于形成所述耗能裝置的一部分的所述冷卻回路由所述內(nèi)燃機(jī)冷卻回路形成。
這樣本發(fā)明就可以特別有利地應(yīng)用于電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的汽車，這是因?yàn)樵谶@種情況下利用已在位的內(nèi)燃機(jī)冷卻回路是很簡(jiǎn)單且經(jīng)濟(jì)的，只需作很小的改動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明該最佳實(shí)施例的有利特征，冷卻回路還包括一個(gè)與第一熱交換器并聯(lián)的分流管道和一個(gè)在汽車內(nèi)部的第二熱交換器，它連接在耗能電阻和所述分流管道之間。
這樣，在純使用電力牽引的市內(nèi)行駛情況下，并當(dāng)需加熱客艙時(shí)，該實(shí)施例允許顯著地提高汽車的獨(dú)立性，這是因?yàn)橐患訜嵫b置的電力消耗可很容易地達(dá)到這類值，此值接近電力牽引發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗的值。
根據(jù)本發(fā)明最佳實(shí)施例的一有利特征，冷卻回路包括一個(gè)與內(nèi)燃機(jī)機(jī)械連接的第二泵。
此外，與發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作無(wú)關(guān)的第一泵可使冷卻流體在冷卻系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)而與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)作無(wú)關(guān)，這樣當(dāng)汽車停止以為蓄能器充電時(shí)，就不用附加元件而允許內(nèi)燃機(jī)預(yù)熱。
從以下對(duì)本發(fā)明實(shí)施例(純粹作為示意性及非限定性的例子給出)的描述中可更清楚地看出本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，該描述將結(jié)合附圖進(jìn)行，附圖中

圖1是一示意性示圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的一輛汽車的第一實(shí)施例;和圖2是一示意性示圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的一輛汽車的第二實(shí)施例。
圖1中示意性示出的并以參考號(hào)1表示的汽車包括一個(gè)例如異步電機(jī)之類的電機(jī)2，其轉(zhuǎn)子(未示出)機(jī)械地連接于汽車4的一驅(qū)動(dòng)輪。在該圖中，電機(jī)2和車輪4是分開(kāi)的，并以一雙斷開(kāi)線表示它們之間的機(jī)械連接。當(dāng)然該電機(jī)和車輪可以并排設(shè)置，或者可以通過(guò)一傳動(dòng)軸和/或一齒輪鏈系連接。
汽車還包括一可充電的電能蓄能器6，它通過(guò)一能量控制和傳輸電路8連接于未單獨(dú)示出的電機(jī)2的定子，設(shè)置此能量控制和傳輸電路8是為了以一電壓和一交流電流的形式從一電能為電機(jī)2的運(yùn)作提供所需的能量，該電能是電路8從蓄能器6接收的，或從下文將描述的一電路接收的。
汽車還包括一制動(dòng)控制電路10，它響應(yīng)使用者對(duì)一控制踏板12的操作首先作用在例如一盤式制動(dòng)裝置之類的機(jī)械制動(dòng)裝置14上，然后通過(guò)能量控制和傳輸電路8作用在電制動(dòng)裝置上，該電制動(dòng)裝置允許電機(jī)以發(fā)電機(jī)的模式運(yùn)作。
根據(jù)本發(fā)明，汽車還包括用以消耗在電制動(dòng)的過(guò)程所產(chǎn)生之電能的裝置16，包括一個(gè)流體循環(huán)冷卻回路18和一個(gè)至少間接地與冷卻回路配合的耗能電阻20。
冷卻回路18包括一個(gè)在汽車外部的熱交換器22和一個(gè)通過(guò)管道26連接在它們之間的泵。
在所述例子中，耗能電阻20被設(shè)置成與冷卻回路18之管道26的一部分28熱態(tài)接觸。電阻20最好繞部分28纏繞在為此而設(shè)于所涉及之管道部分外面的螺旋槽內(nèi)。為了在電阻20和冷卻流體之間獲得有效的熱交換，直接與電阻20接觸的部分28由具有高導(dǎo)熱性的材料構(gòu)成，例如鋁或類似材料。電阻20例如可以是DIN17470型的電阻。
熱交換器22是一種傳統(tǒng)的輻射器，它最好位于汽車的前部并與外界空氣配合排去冷卻流體所積蓄的熱量。關(guān)于泵24，它響應(yīng)一控制信號(hào)而工作，該控制信號(hào)來(lái)自能量控制和傳輸裝置并允許冷卻流體在管道26及熱交換器22內(nèi)循環(huán)，以使冷卻效果最佳。
在這方面應(yīng)注意到電路8包括產(chǎn)生一個(gè)表示蓄能器6充電程度的信號(hào)的裝置(對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的)和控制裝置，該控制裝置響應(yīng)表示蓄能器完全電的檢測(cè)信號(hào)從耗能裝置20中得到至少一部分充電電流并啟動(dòng)泵24。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一輛汽車，其中與圖1所示元件相同的元件以同樣的參考號(hào)表示。
該第二實(shí)施例涉及一種電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)混合驅(qū)動(dòng)的汽車。
至于與結(jié)合圖1所描述之汽車之間的不同之處，此汽車還包括一個(gè)與交流電壓發(fā)電機(jī)32的轉(zhuǎn)子(未示出)機(jī)械連接的內(nèi)燃機(jī)30。發(fā)電機(jī)32的定子(未示出)通過(guò)能量控制和傳輸電路8連接于蓄能器6，以便從發(fā)電機(jī)32所產(chǎn)生之交流電壓提供一個(gè)與由蓄能器6所產(chǎn)生之電壓大致相等的電壓。
此外，內(nèi)燃機(jī)30包括一個(gè)冷卻回路34，根據(jù)本發(fā)明冷卻回路34形成耗能器16的一部分。在該實(shí)施例中，冷卻回路18包括交換器22和另一個(gè)在汽車內(nèi)部的第二熱交換器36，兩者串聯(lián)連接。
熱交換器22和交換器36在內(nèi)燃機(jī)30的冷卻入口38和冷卻出口40之間通過(guò)管道26連接。
和前面的例子一樣交換器22位于汽車的前部，而交換器36則與客艙連接并與一風(fēng)扇(未示出)配合以利用由冷卻流體所積蓄的余熱。
冷卻回路34還包括一個(gè)與第一交換器22并聯(lián)的分流管道42，位于冷卻出口40側(cè)的分流管道端部連接于一分流葉片，它作為冷卻流體溫度的函數(shù)和汽車操縱模式的函數(shù)阻止冷卻流體通過(guò)交換器22循環(huán)。
在該實(shí)施例中，泵24最好位于冷卻入口38的上游并且內(nèi)燃機(jī)包括一個(gè)在其冷卻入口下游的自己的冷卻流體泵46，用以在內(nèi)燃機(jī)38工作時(shí)從冷卻入口38朝冷卻出口40經(jīng)內(nèi)燃機(jī)循環(huán)冷卻流體，泵46可以例如機(jī)械地連接于內(nèi)燃機(jī)30。
根據(jù)本發(fā)明的汽車操作現(xiàn)描述如下。
當(dāng)汽車1不動(dòng)并連接于一個(gè)外部電源時(shí)，來(lái)自該電源的所有能量均用于給蓄能器6充電。
當(dāng)充電程度檢測(cè)裝置顯示蓄能器已完全充電時(shí)，能量控制和傳輸裝置8可以根據(jù)適當(dāng)?shù)某绦蚧蚴呛?jiǎn)單地停止充電或是停止充電并利用充電電流使耗能電阻20工作并在冷卻流體中儲(chǔ)存一定數(shù)量的能量。問(wèn)題在于控制裝置8可以根據(jù)第二實(shí)施例啟動(dòng)汽車客艙的加熱風(fēng)扇或者逐漸預(yù)熱待啟動(dòng)的內(nèi)燃機(jī)，這不僅可顯著延長(zhǎng)其壽命，也可大為降汽車啟動(dòng)時(shí)有害氣體的排放。
當(dāng)汽車運(yùn)行以及蓄能器完全充電時(shí)，或在過(guò)度充電的情況下，能量控制和傳輸裝置8將所述電制動(dòng)期間產(chǎn)生的電能導(dǎo)向耗能電阻20。
現(xiàn)在，當(dāng)汽車運(yùn)行以及蓄能器未完全充電時(shí)，能量控制和傳輸裝置將由制動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的電能在耗能電阻20和蓄能器6之間分離，此分離取決于蓄能器的充電程度和電制動(dòng)期間產(chǎn)生之電能的數(shù)量?jī)烧?，能量控制和傳輸裝置8在任何時(shí)刻都可知充電的程度。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車(1)，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(4)，機(jī)械地制動(dòng)所述輪(4)的裝置(14)，至少一個(gè)與所述驅(qū)動(dòng)輪(4)機(jī)械連接的電機(jī)(2)，一個(gè)可充電的電能蓄能器(6)和連接于蓄能器(6)及電機(jī)(2)的能量控制和傳輸裝置(8)，所述能量控制和傳輸裝置(8)包括允許所述電機(jī)(2)以發(fā)電機(jī)模式工作的電制動(dòng)裝置，其特征在于它還包括用以消耗電制動(dòng)期間所產(chǎn)生之電能的裝置(16)，所述耗能裝置(16)包括一個(gè)流體循環(huán)冷卻回路(18)和一個(gè)至少間接地與所述冷卻回路(18)配合的耗能電阻(20)。
2.如權(quán)利要求1所述的汽車，其特征在于所述冷卻回路包括一在汽車(1)外部的第一熱交換器(22)和一個(gè)由管道(26)連接在一起的第一泵(24)，所述耗能電阻被設(shè)置成與其中一個(gè)所述管道(26)的一部分(28)保持有限的熱接觸。
3.如權(quán)利要求2所述的汽車，其特征在于所述電阻纏繞在所述部分(28)上。
4.如權(quán)利要求2或3所述的汽車，其特征在于所述能量控制和傳輸裝置(8)包括用以產(chǎn)生一個(gè)代表所述蓄能器(6)充電程度的信號(hào)的裝置和控制裝置，該控制裝置響應(yīng)表示蓄能器完全充電的檢測(cè)信號(hào)從所述耗能電阻(20)取得至少部分充電電流并操作所述第一泵(24)。
5.如上述權(quán)利要求中的任一個(gè)所述的汽車，進(jìn)一步包括一個(gè)內(nèi)燃機(jī)(30)，一個(gè)至少間接地連接于所述內(nèi)燃機(jī)(30)以為所述蓄能器(6)充電的電能發(fā)電機(jī)(32)，以及一個(gè)內(nèi)燃機(jī)冷卻回路(34)，其特征在于形成所述耗能裝置(16)的一部分的所述冷卻回路由所述內(nèi)燃機(jī)冷卻回路(34)形成。
6.如權(quán)利要求5所述的汽車，其特征在于所述冷卻回路(34)的管道(26)在所述內(nèi)燃機(jī)(30)的一個(gè)冷卻入口(38)和一個(gè)冷卻出口(40)之間延伸，并且所述第一熱交換器(22)在所述耗能電阻(20)和所述冷卻入口(38)之間延伸。
7.如權(quán)利要求6所述的汽車，其特征在于它還包括一個(gè)與所述內(nèi)燃機(jī)(30)機(jī)械連接的第二泵(46)。
8.如權(quán)利要求6或7中的一個(gè)所述的汽車，其特征在于所述冷卻回路(34)還包括一個(gè)與所述第一熱交換器(22)并聯(lián)的分流管道(42)和一個(gè)在汽車內(nèi)部的第二熱交換器(36)，它連接在耗能電阻(22)和所述分流管道(42)之間。
全文摘要
一種電動(dòng)汽車(1)，包括至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(4)，機(jī)械地制動(dòng)所述輪(4)的裝置(4)，至少一個(gè)與所述驅(qū)動(dòng)輪(4)機(jī)械連接的電機(jī)(2)，一個(gè)可充電的電能蓄能器(6)和連接于蓄能器(6)及電機(jī)(2)的能量控制和傳輸裝置(8)，所述能量控制和傳輸裝置(8)包括允許所述電機(jī)(2)以發(fā)電機(jī)模式工作的電制動(dòng)裝置。其特征在于它還包括用以消耗電制動(dòng)期間所產(chǎn)生之電能的裝置(16)，所述耗能裝置(16)包括一個(gè)流體循環(huán)冷卻回路(18)和一個(gè)至少間接地與所述冷卻回路(18)配合的耗能電阻(20)。
文檔編號(hào)B60L7/22GK1094358SQ9410195
公開(kāi)日1994年11月2日 申請(qǐng)日期1994年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月15日
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