電動汽車用管理控制盒的制作方法
【專利摘要】一種管理控制盒適用于各種類型的電動汽車，其組成包括一個牽引電池組（10）和一臺能驅動所述汽車的牽引電動機（20）。根據本實用新型，所述管理控制盒（1）的配置一方面用來保證對牽引電動機（20）進行功率管理和控制，另一方面保證能對制動電動機（30a）進行功率管理和控制；所述制動電動機用來驅動為汽車制動回路供電的泵（30）。
【專利說明】
電動汽車用管理控制盒
【技術領域】
[0001]此項發明旨在發明一種電動車輛用管理控制盒，其組成包括牽引電池組和能驅動所述汽車以及此類電動汽車的牽引電動機。
[0002]所述管理控制盒為適用于各種類型車輛的車載型接線盒，尤其適用于汽車、公共汽車或道路維護器械，以保證能和相同類型的緊湊型機構一起對車輛以及車輛輔助機構的功率進行管理，并對其發動機進行控制。
【背景技術】
[0003]一直以來，因為碳氫化合物的成本居高不下，在汽車領域便出現了電驅動工藝；所述工藝快速發展，從而起到能代替傳統型熱能發動機的目的。
[0004]所述工藝較為稀有，目前已達到一級成熟水平，這樣便可以將實用型車輛投入商業化運作，尤其是將其用作市鎮項目，諸如道路維護器械或城市公共汽車，但是也可以在各種類型的電動型旅游車輛上使用。
[0005]但是，如果要使熱能發動機消失，則需要解決汽車中的所有能量轉換問題，尤其是解決大部分靠熱能發動機提供能量的輔助機構的各種能量轉換問題:就此，對于諸如制動回路輔助泵、輔助轉向裝置或空調設備之類的機構，則需要使用電氣工藝來進行能量轉換。
[0006]然而，汽車電氣機構的增速會導致汽車的電氣結構變得異常復雜，并需要使用與每個汽車電氣機構相匹配的若干功率轉換和控制機構。所述機構的形狀與復雜電網的形狀相同，有時呈不規則外形，與電纜、轉換器以及分布在汽車各個角落的其他組件的形狀相同；控制和通信網內的各種包金屬線同樣布置在整個汽車內。
[0007]當然，可以理解為，所述結構的設計非常復雜:所述網絡實際上需要較大的自由空間來放置各種不同的組件以及敷設電纜徑路。該種結構同樣會導致較高昂的成本，其原因在于，一方面所需的設備數量較多，尤其是所需電纜數量較多；另一方面，這樣增加了組裝的難度。此外，此類結構的復雜性和規模導致其維修起來十分麻煩因為維修費用昂貴。
[0008]因此，電動汽車尤其需要配置管理控制機構；如果沒有配置該類機構，至少會導致前述機構出現一定的弊端。
【發明內容】
[0009]本發明涉及一種適用于各種類型的電動汽車的管理控制盒，其組成包括牽引電池組和能驅動所述汽車的牽引電動機；所述管理控制盒的配置一方面用可保證對牽引電動機進行功率管理和控制，另一方面保證能對制動電動機進行功率管理和控制；所述制動電動機用來驅動為汽車制動回路供電的泵。
[0010]在本發明中，可以將“牽引電池組”理解為容量強大的蓄電池組，建議采用能提供汽車牽引電動機供電所需電功率的高壓型電池組。因此，較為典型的是，可能涉及到由若干模塊組成的電池組，所述電池組能提供的電壓約為640V (直流)，且具有數十千瓦時的能量，以便于能驅動汽車至少前進80km。該類牽引電池組同樣可以為汽車輔助電動機構供電，諸如需要較強電功率的制動回路和轉向輔助泵。
[0011]此外，在本發明中，在不對所用傳動裝置類型進行判斷的情況下，可使用詞匯“牽引電池組”和“牽引電動機”:因此，本發明無區別地適用于各類汽車:無論牽引車輪為前輪、后輪還是汽車的所有車輪。
[0012]因此，在此類管理和控制盒中集成了既能對牽引電動機也能對輔助機構進行供電和控制的各種功能。因此汽車的電氣結構特別簡單，因為汽車的主要強功率電氣機構運行所需的這些功能均集中在單個機構上，一方面可以考慮集中在牽引電池組上的管理控制盒上，另一方面可以集中在位于牽引電動機和輔助機構之間的管理控制盒上。
[0013]此類結構的制造和生產均較為容易，因為其體積小，且對汽車的其他結構的影響要降到最低:此類管理控制盒的生產同樣可以分包給具有專業電功率生產工藝的專業廠家；所述管理控制盒可以最后進行組裝，或按照汽車組裝方案要求在最適當的時機進行組裝，并將所述管理控制盒簡單地與需要供電或控制的機構進行連接。
[0014]此外，電氣結構以及汽車的電氣機構可以直接和簡單地進行控制和檢查，因為該管理控制盒集成有汽車主要機構的控制裝置:因此還可以大大地縮減管理控制盒和駕駛室以及導線之間的通信通道和通信電纜數量。
[0015]此外，汽車電氣結構的維護同樣非常簡單，因為技術人員只需對一個地方進行維修；技術人員可以優選選擇易于通達的地方進行維護，比如罩殼下方。而且，還可以避免車輛出現移動，并需要準備一定數量的備用盒子，以便于能對有故障的盒子進行更換；在汽車上無備用件的情況下，可以將其送往車間進行維修。
[0016]因此，此類盒子中可以放置重要的具有伸縮性和可操作性的可靠管道，但是其體積和質量不宜太大；自其設計時起直至進行維護操作期間，均應在汽車的整個使用壽命期限內使用小體積和小重量的管道。
[0017]在某些實施模式下，所述管理控制盒的配置，能額外保證對汽車的輔助電氣機構進行功率管理和控制。因此，還可以集中地布置汽車的結構，并在綜合利用前述優點的基礎上來縮小其體積和重量。
[0018]在某些實施模式下，所述管理控制盒的配置能保證對驅動汽車轉向輔助液壓機組的導向電動機進行功率管理和控制。而且，在改良前文所述優點的基礎上，還能縮減汽車的電氣結構的體積和重量。
[0019]在某些實施模式下，所述管理控制盒的配置能保證對驅動汽車空調的空調電動機進行功率管理和控制。電動汽車的空調作為高電功率能耗產品，能保證和其他電氣機構一起尤其是能和牽引電動機一起進行功率管理和控制，并且能將重要的管道安裝在前述的不同平面上。
[0020]根據電動機的類型不同，電動機的供電電流為單相電流或三相電流。其控制類型可以為純量型、U/f控制型、矢量型，或者其他能與電動機以及所期望用途匹配的知名類型。此外，如果所考慮的發動機為直流電發動機，則可以使用直流/直流型轉換器來在與電動機匹配電壓范圍內降低或者可以升高牽引電池組的電壓；變速器，優先選用削波器型變速器，可以用來控制發動機供電從而起到控制發動機的作用。
[0021]在某些實施模式下，所述管理控制盒包括直流/交流轉換器，用來對牽引電池組產生的功率進行管理，并對轉向電動機進行控制。
[0022]在某些實施模式下，所述管理控制盒包括直流/交流轉換器，用來對牽引電池組產生的功率進行管理，并對空調電動機進行控制。
[0023]在某些實施模式下，汽車的若干電氣機構可以共用一臺轉換器。如果不同機構所要求的電壓范圍能夠兼容，則可以使用此類互利互惠的方法:該種方法可以減少元件的數量，從而達到縮小體積和重量的目的。
[0024]在某些實施模式下，所述管理控制盒的配置可以用來回收汽車減速時牽引電動機所產生的制動能量，并將所述制動能用于為牽引電池組充電。
[0025]在某些實施模式下，管理控制盒的配置能對牽引電池組充電情況進行管理，并能在車輛與外部電網相連時能轉換出充電所需的功率。就此，管理控制盒內可以包含有含整流器的充電器。但是，無需使用外部電源適配器的充電器。
[0026]在某些實施模式下，牽引電池組包含有若干電池模塊；在車輛與外部電網相連時管理控制盒可以選擇性地為電池模塊充電。
[0027]在某些實施模式下，管理控制盒的配置能額外保證在汽車和用戶之間進行雙邊信息交流，以及通過控制器局域網路總線在管理控制盒和汽車機構之間進行信息傳輸。除電氣結構外，汽車的通信機構也集成在管理控制盒內:該結構只需要布置一根總線，從而起到降低汽車底座內電纜數量的目的，以便于能控制和監督汽車設備、含駕駛艙的通信設備以及集成在管理控制盒內的導線。
[0028]在某些實施模式下，管理控制盒的配置能額外保證對汽車的自動化變速器進行控制。就此，管理控制盒內可以包含有變速器電子控制電路板。
[0029]在某些實施模式下，管理控制盒的配置能額外保證對汽車的車載電池組進行供電，車載電池所供應電壓小于牽引電池組的電壓。所述電池組為傳統型汽車熱能電能，能為汽車中電功率消耗較小的設備供電，比如:收音機、照明設備或雨刮器。就此，管理控制盒內可以有直流/直流轉換器，尤其是削波器，以便于將牽引電池組的電壓降低至車載電池組的電壓。
[0030]在某些實施模式下，管理控制盒能進行高壓交流點輔助電壓電氣輸出，優先選用400V交流電壓，和/或低壓直流電壓輸出，優先考慮12或24V直流電壓。
[0031]在某些實施模式下，管理控制盒需配置汽車電氣加熱系統。所述電氣加熱系統可以由牽引電池組通過直流/直流轉換器進行供電；該直流/直流轉換器可以單獨使用，或與管理控制盒的其他功能元件共同。
[0032]在某些實施模式下，管理控制盒需配置汽車流體冷卻系統。管理控制盒中集成有較大數量的電子功率元件，用于產生大量的熱能和流體冷卻能量，并易于將所產生能量排除。得益于該結構的袖珍體積，可以很容易地對該流體冷卻裝置進行設計和安裝。
[0033]在某些實施模式下，流體冷卻系統的泵和散熱器均集成在所述管理控制盒內。
[0034]在某些實施模式下，管理控制盒中包括帶牽引電動機的流體冷卻回路。
[0035]在某些實施模式下，管理控制盒在封閉罩殼內部設置有電纜徑路或連接器徑路，用于將管理控制盒與汽車所述機構連接起來。管理控制盒為一個完整的黑色盒子，可便于技術人員甚至非電氣專業人士也能簡便地進行操作。此外，管理控制盒上還有整齊美觀的精加工層；所述層位于汽車罩殼下方，會給用戶帶來很強的優質質感。
[0036]本發明同樣涉及到一種電動汽車；其包括牽引電池組和電動機，以及根據前述實施方式其中之一所述的管理控制盒。
[0037]前述特征和優點以及其他內容均將在附于所建議的管理控制盒和汽車的實施示例后的詳細說明中予以列舉。該詳細說明參考附圖擬制而成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0038]附圖為示意圖，用于列舉本發明的主要原理。
[0039]圖1為根據本發明及其背景給出的管理控制實施示例的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]為便于更詳細地闡述本發明，下文將參照所附圖紙詳細地說明管理控制盒和汽車的示例。需注意的是，本發明不是僅限于本示例中所述類型。
[0041]圖1為背景管理控制盒I以及背景車輛機構的實施示例方塊圖。
[0042]所述汽車包含有一個牽引電池組10 ;舉例來說，所述電池組可由總充電電量為42千瓦時的48個鋰離子模塊組成，其與續航時間對應的里程約為一百公里左右。所述電池組的配置，能使其接線柱具有640V直流電壓。
[0043]所述牽引電池組10，可在汽車通過連接器12與400V交流三相外部電網11相連后進行充電。就此，所述管理控制盒I包含有充電器13，能在外部電網11和牽引電池組10之間形成界面。所述充電器13特別包含有能將來自外部電網11的三相電壓轉換為與牽引電池組10的電壓相對應的640V升高直流電壓。此外，所述充電器13能將外部電網11所提供的充電量在牽引電池組10的不同模塊之間進行分配，并且尤其能根據其直流充電量情況來優化該配電電量。
[0044]汽車則包含有牽引電動機20，所述電動機能通過變速器70來提供牽引力偶，并將力偶傳輸至牽引車輪，從而起到驅動汽車的目的。牽引車輪可以不用區分是否為前輪、后輪還是其他各種車輪或者車輪的系統分總成。在另一種實施模式下，汽車可以包含若干牽引電動機，每臺電動機均能直接舉動牽弓I車輪。
[0045]牽引電動機20為異步電動機，能提供400V三相交流電壓和270Nm的力偶。為便于為所述牽引電動機20供電，管理控制盒I包含一臺換流器型直流/交流初級轉換器21 (第一臺)，所述轉換器能將來自牽引電池組10產生的640V直流電壓降壓后將其轉換成能與牽引電動機20電壓相匹配的400V交流三相電壓。第一臺轉換器的控制裝置21可以為矢量型控制裝置，能較好地控制牽引電動機20的力偶和速度，從而起到控制汽車動力的目的。
[0046]在本實施模式下，轉換器21在汽車減速期間為可逆型轉換器，可以回收牽引電動機20所產生的制動電能；所述牽引電動機則包括兩臺發電動機:尤其是，轉換器21包括交流/直流轉換器，對來自牽引電動機20的電壓起到整流作用，并且能將電壓升高至640V直流電壓，以便于能對牽引電池組10進行充電。
[0047]所述汽車同樣包括汽車制動系統運行所需的排空泵30。所述汽車可由0.5kW異步制動電動機30a來進行驅動；所述電動機能提供400V交流三相電壓。為便于對所述制動電動機30a進行供電，管理控制盒I包括第二臺整流器型直流/交流轉換器31 ;所述轉換器能將來自牽引電池組10產生的640V直流電壓降壓后將其轉換成能與制動電動機30a電壓相匹配的400V交流三相電壓。第二臺轉換器31的控制裝置為U/F型；制動電動機30a的轉速可根據所獲得的負壓水平來進行調節，以便于優化能耗水平。
[0048]所述汽車同樣包括汽車輔助轉向裝置運行所需的液壓機組40。所述汽車可由2kW異步轉向電動機40a來進行驅動；所述電動機能提供400V交流三相電壓。為便于對所述轉向電動機40a進行供電，管理控制盒I包括第三臺整流器型直流/交流轉換器41 ;所述轉換器能將來自牽引電池組10產生的640V直流電壓降壓后將其轉換成能與轉向電動機40a電壓相匹配的400V交流三相電壓。第三臺轉換器41的控制裝置為U/F型；轉向電動機40a的轉速可根據所獲得的負壓水平來進行調節，以便于優化能耗水平。
[0049]所述汽車同樣還包括能對汽車駕駛艙進行空氣調節的一臺空調50。所述汽車可由3kW異步空調電動機50a來進行驅動；所述電動機能提供400V交流三相電壓。為便于對所述空調電動機50a進行供電，管理控制盒I包括第四臺整流器型直流/交流轉換器51 ;所述轉換器能將來自牽引電池組10產生的640V直流電壓降壓后將其轉換成能與空調電動機50a電壓相匹配的400V交流三相電壓。第四臺轉換器51的控制裝置為U/F型；空調電動機50的轉速可進行調節，以便于優化能耗水平。
[0050]使用直流/交流轉換器21、31、41或51中其中一臺轉換器，管理控制盒I便可進行汽車其他大功率設備專用的400V交流輔助電壓。
[0051]此外，所述汽車包括與牽引電池組10有所區別的車載電池組60。所述車載電池組60能使其接線柱具有12V直流電壓:所述電池組能為車輛中電功率消耗量較小的設備供電:收音機、照明設施、雨刮器等等。
[0052]所述車載電池組60可以采用牽引電池組10進行充電。就此，管理控制盒I包括一臺削波器型直流/直流轉換器61 ;所述轉換器能將來自牽引電池組10的640V直流電壓降低，以便于能供應能與車載電池組60電壓相匹配的12V直流電壓。
[0053]使用直流/直流轉換器61后，管理控制盒I同樣可以為汽車的其他小功率設備提供12V直流電輔助輸出。
[0054]尤其是，所述直流/直流轉換器61或其他專用的直流/直流轉換器，可以為電氣加熱系統進行供電，以便于能加熱汽車駕駛艙。
[0055]在該種實施模式下，汽車變速器70為具有6種調節檔位的自動化變速器。管理控制盒I同樣包括變速器控制母板71，以便于能對自動化變速器70進行控制，從而能達到不同的檔位。
[0056]此外，所述汽車包括一定數量的設備和傳感器80，用于對汽車及其機構的某些變量進行監測。其中可能尤其涉及到溫度傳感器、汽車速度傳感器或者電池充電電瓶。為便于從這些設備中獲得相應數據，并在必要時進行通信，管理控制盒I還包括一個監督模塊81 ；所述模塊能采用控制器局域網路總線來實現和設備80進行信息交換。
[0057]采用同一條母線，管理控制盒I則可以將集成到監督模塊81上的各種監督診斷信息傳回到司機室專用的顯示器和儀表板指示燈90上。
[0058]所述通信信道82同樣能將司機所下發的駕駛指令通過離合器踏板、變速器手柄和儀表板上的其他控制裝置90傳輸到管理控制盒I上。就此需注意的是，所述通信信道82還包括能代替控制權局域網路總線的，邏輯型或模擬型輸入/輸出電纜。
[0059]不過，管理控制盒I需配備流體冷卻回路100:需要采用與管理控制盒的各種功率元件相接觸的方式來保證諸如乙二醇水之類的流體流動，以便于能在其通過散熱器時冷卻能自冷卻的載熱流體。
[0060]泵和流體冷卻回路用散熱器100可以為外置型，也可以嵌入管理控制盒I內。此夕卜，流體冷卻回路用散熱器100同樣可以在與牽引電動機20發生接觸時進行移動，以便于同樣能對其予以冷卻。
[0061]從外觀方面來看，管理控制盒I為黑色的封閉盒子，在罩殼2內安裝有專門用于和相關汽車機構進行連接的連接器或電纜徑路3。因此，管理控制盒I同樣可以和底座分開制造、供應和使用:在汽車設計時，底座上應考慮預留足夠的空間來放置該管理控制盒，而且，在進行組裝時，可將管理控制盒I固定在該空間內，并且能在該空間內與汽車的機構進行電纜連接。
[0062]根據希望為汽車配置的特征參數，尤其是為其牽引電動機20配置的功率特征參數，可以通過其他實施方式來設計出能與功率范圍相匹配的管理控制盒I。比如說，對于重量較重的道路網用車輛以及諸如旅游車之類的具有耗能更好設備的車輛而言，可以考慮使用能將牽引電池組的電壓降至24V直流電壓而非12V直流電壓的直流/直流轉換器。同樣可以重新確定管理控制盒不同元件的功率電子元件尺寸以及冷卻回路的尺寸，以便于能承受較高的功率水平。
[0063]因此，可以設計出一系列管理控制盒的若干模型出來，以便于能使其在使用時能與不同類型的汽車相匹配。
[0064]本發明前述內容中所述的實施模式或實施示例僅做舉例使用而非詳盡實施模式；專業人士可以對本
【發明內容】
中的這些實施模式或實施示例進行修改,或者對本發明范圍內的其他各種實施模式加以考慮。
[0065]此外，這些實施模式或實施示例的不同特征可以單獨使用，或者組合使用。在進行組合使用的情況下，這些特征可以如前文所述或與前文所述內容有所不同；本發明的內容不是僅限于本報告中所述的特殊組合情況。尤其是，如無其他明確要求，和實施模式或實施示例相關的所述特征，可以在與其他實施模式或實施示例相似的情況下加以運用。
【權利要求】
1.一種管理控制盒，其適用于各種類型的電動汽車，所述汽車包括牽引電池組(10)和能驅動所述汽車的牽引電動機(20)，其特征在于，所述管理控制盒包括能對所述牽引電池組(10)的功率進行管理并對所述牽引電動機(20)進行控制的第一直流/交流轉換器，以及包括能對所述牽引電池組(10)的功率進行管理并對制動電動機(30a)進行控制的第二直流/交流轉換器；所述制動電動機(30a)用來驅動為汽車制動回路供電的泵(30)。
2.根據權利要求1所述的管理控制盒，其特征在于，包括對汽車的輔助電氣機構(40a、50a)進行功率管理和控制的輔助直流/交流轉換器。
3.根據權利要求2所述的管理控制盒，其特征在于，包括對驅動汽車空調(50)的空調電動機(50a)進行功率管理和控制的第三直流/交流轉換器。
4.根據權利要求2或3所述的管理控制盒，其特征在于，包括對驅動汽車轉向輔助液壓機組(40)的轉向電動機(40a)進行功率管理和控制的第四直流/交流轉換器。
5.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，所述第一直流/交流轉換器還配置為能回收汽車減速時所述牽引電動機(20)所產生的制動能量，并將所述制動能量用于為所述牽引電池組(10)充電。
6.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括對所述牽引電池組(10)的充電情況進行管理，并在汽車與外部電網(11)相連時轉換出該充電所需的功率的充電器。
7.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括在管理控制盒(I)和汽車機構之間進行信息傳輸的控制器局域網路總線(82)，以在汽車和用戶之間進行雙邊信息交流。
8.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括對汽車自動化變速器(70)進行控制的電氣變速器控制母板。
9.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括對汽車的車載電池組(60)進行供電的直流/交流轉換器，車載電池組供電電壓小于所述牽引電池組(10)的電壓。
10.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，配備有流體冷卻系統(100)。
11.根據權利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，在封閉罩殼(2)內部設置有電纜徑路或連接器徑路(3)用于將管理控制盒(I)與汽車機構連接起來。
12.—種包含有牽引電池組(10)和電動機(20)的電動汽車，其特征在于，其中包含有根據前述權利要求中之一項權利要求所述的管理控制盒(I)。
【文檔編號】B60L15/20GK204184210SQ201320745986
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2013年11月21日 優先權日:2012年11月22日
【發明者】丹尼斯·西里耶, 皮埃爾·米德奧萊特 申請人:Pvi公司