电动汽车用管理控制盒的制作方法
【专利摘要】一种管理控制盒适用于各种类型的电动汽车，其组成包括一个牵引电池组（10）和一台能驱动所述汽车的牵引电动机（20）。根据本实用新型，所述管理控制盒（1）的配置一方面用来保证对牵引电动机（20）进行功率管理和控制，另一方面保证能对制动电动机（30a）进行功率管理和控制；所述制动电动机用来驱动为汽车制动回路供电的泵（30）。
【专利说明】
电动汽车用管理控制盒
【技术领域】
[0001]此项发明旨在发明一种电动车辆用管理控制盒，其组成包括牵引电池组和能驱动所述汽车以及此类电动汽车的牵引电动机。
[0002]所述管理控制盒为适用于各种类型车辆的车载型接线盒，尤其适用于汽车、公共汽车或道路维护器械，以保证能和相同类型的紧凑型机构一起对车辆以及车辆辅助机构的功率进行管理，并对其发动机进行控制。
【背景技术】
[0003]一直以来，因为碳氢化合物的成本居高不下，在汽车领域便出现了电驱动工艺；所述工艺快速发展，从而起到能代替传统型热能发动机的目的。
[0004]所述工艺较为稀有，目前已达到一级成熟水平，这样便可以将实用型车辆投入商业化运作，尤其是将其用作市镇项目，诸如道路维护器械或城市公共汽车，但是也可以在各种类型的电动型旅游车辆上使用。
[0005]但是，如果要使热能发动机消失，则需要解决汽车中的所有能量转换问题，尤其是解决大部分靠热能发动机提供能量的辅助机构的各种能量转换问题:就此，对于诸如制动回路辅助泵、辅助转向装置或空调设备之类的机构，则需要使用电气工艺来进行能量转换。
[0006]然而，汽车电气机构的增速会导致汽车的电气结构变得异常复杂，并需要使用与每个汽车电气机构相匹配的若干功率转换和控制机构。所述机构的形状与复杂电网的形状相同，有时呈不规则外形，与电缆、转换器以及分布在汽车各个角落的其他组件的形状相同；控制和通信网内的各种包金属线同样布置在整个汽车内。
[0007]当然，可以理解为，所述结构的设计非常复杂:所述网络实际上需要较大的自由空间来放置各种不同的组件以及敷设电缆径路。该种结构同样会导致较高昂的成本，其原因在于，一方面所需的设备数量较多，尤其是所需电缆数量较多；另一方面，这样增加了组装的难度。此外，此类结构的复杂性和规模导致其维修起来十分麻烦因为维修费用昂贵。
[0008]因此，电动汽车尤其需要配置管理控制机构；如果没有配置该类机构，至少会导致前述机构出现一定的弊端。
【发明内容】
[0009]本发明涉及一种适用于各种类型的电动汽车的管理控制盒，其组成包括牵引电池组和能驱动所述汽车的牵引电动机；所述管理控制盒的配置一方面用可保证对牵引电动机进行功率管理和控制，另一方面保证能对制动电动机进行功率管理和控制；所述制动电动机用来驱动为汽车制动回路供电的泵。
[0010]在本发明中，可以将“牵引电池组”理解为容量强大的蓄电池组，建议采用能提供汽车牵引电动机供电所需电功率的高压型电池组。因此，较为典型的是，可能涉及到由若干模块组成的电池组，所述电池组能提供的电压约为640V (直流)，且具有数十千瓦时的能量，以便于能驱动汽车至少前进80km。该类牵引电池组同样可以为汽车辅助电动机构供电，诸如需要较强电功率的制动回路和转向辅助泵。
[0011]此外，在本发明中，在不对所用传动装置类型进行判断的情况下，可使用词汇“牵引电池组”和“牵引电动机”:因此，本发明无区别地适用于各类汽车:无论牵引车轮为前轮、后轮还是汽车的所有车轮。
[0012]因此，在此类管理和控制盒中集成了既能对牵引电动机也能对辅助机构进行供电和控制的各种功能。因此汽车的电气结构特别简单，因为汽车的主要强功率电气机构运行所需的这些功能均集中在单个机构上，一方面可以考虑集中在牵引电池组上的管理控制盒上，另一方面可以集中在位于牵引电动机和辅助机构之间的管理控制盒上。
[0013]此类结构的制造和生产均较为容易，因为其体积小，且对汽车的其他结构的影响要降到最低:此类管理控制盒的生产同样可以分包给具有专业电功率生产工艺的专业厂家；所述管理控制盒可以最后进行组装，或按照汽车组装方案要求在最适当的时机进行组装，并将所述管理控制盒简单地与需要供电或控制的机构进行连接。
[0014]此外，电气结构以及汽车的电气机构可以直接和简单地进行控制和检查，因为该管理控制盒集成有汽车主要机构的控制装置:因此还可以大大地缩减管理控制盒和驾驶室以及导线之间的通信通道和通信电缆数量。
[0015]此外，汽车电气结构的维护同样非常简单，因为技术人员只需对一个地方进行维修；技术人员可以优选选择易于通达的地方进行维护，比如罩壳下方。而且，还可以避免车辆出现移动，并需要准备一定数量的备用盒子，以便于能对有故障的盒子进行更换；在汽车上无备用件的情况下，可以将其送往车间进行维修。
[0016]因此，此类盒子中可以放置重要的具有伸缩性和可操作性的可靠管道，但是其体积和质量不宜太大；自其设计时起直至进行维护操作期间，均应在汽车的整个使用寿命期限内使用小体积和小重量的管道。
[0017]在某些实施模式下，所述管理控制盒的配置，能额外保证对汽车的辅助电气机构进行功率管理和控制。因此，还可以集中地布置汽车的结构，并在综合利用前述优点的基础上来缩小其体积和重量。
[0018]在某些实施模式下，所述管理控制盒的配置能保证对驱动汽车转向辅助液压机组的导向电动机进行功率管理和控制。而且，在改良前文所述优点的基础上，还能缩减汽车的电气结构的体积和重量。
[0019]在某些实施模式下，所述管理控制盒的配置能保证对驱动汽车空调的空调电动机进行功率管理和控制。电动汽车的空调作为高电功率能耗产品，能保证和其他电气机构一起尤其是能和牵引电动机一起进行功率管理和控制，并且能将重要的管道安装在前述的不同平面上。
[0020]根据电动机的类型不同，电动机的供电电流为单相电流或三相电流。其控制类型可以为纯量型、U/f控制型、矢量型，或者其他能与电动机以及所期望用途匹配的知名类型。此外，如果所考虑的发动机为直流电发动机，则可以使用直流/直流型转换器来在与电动机匹配电压范围内降低或者可以升高牵引电池组的电压；变速器，优先选用削波器型变速器，可以用来控制发动机供电从而起到控制发动机的作用。
[0021]在某些实施模式下，所述管理控制盒包括直流/交流转换器，用来对牵引电池组产生的功率进行管理，并对转向电动机进行控制。
[0022]在某些实施模式下，所述管理控制盒包括直流/交流转换器，用来对牵引电池组产生的功率进行管理，并对空调电动机进行控制。
[0023]在某些实施模式下，汽车的若干电气机构可以共用一台转换器。如果不同机构所要求的电压范围能够兼容，则可以使用此类互利互惠的方法:该种方法可以减少元件的数量，从而达到缩小体积和重量的目的。
[0024]在某些实施模式下，所述管理控制盒的配置可以用来回收汽车减速时牵引电动机所产生的制动能量，并将所述制动能用于为牵引电池组充电。
[0025]在某些实施模式下，管理控制盒的配置能对牵引电池组充电情况进行管理，并能在车辆与外部电网相连时能转换出充电所需的功率。就此，管理控制盒内可以包含有含整流器的充电器。但是，无需使用外部电源适配器的充电器。
[0026]在某些实施模式下，牵引电池组包含有若干电池模块；在车辆与外部电网相连时管理控制盒可以选择性地为电池模块充电。
[0027]在某些实施模式下，管理控制盒的配置能额外保证在汽车和用户之间进行双边信息交流，以及通过控制器局域网路总线在管理控制盒和汽车机构之间进行信息传输。除电气结构外，汽车的通信机构也集成在管理控制盒内:该结构只需要布置一根总线，从而起到降低汽车底座内电缆数量的目的，以便于能控制和监督汽车设备、含驾驶舱的通信设备以及集成在管理控制盒内的导线。
[0028]在某些实施模式下，管理控制盒的配置能额外保证对汽车的自动化变速器进行控制。就此，管理控制盒内可以包含有变速器电子控制电路板。
[0029]在某些实施模式下，管理控制盒的配置能额外保证对汽车的车载电池组进行供电，车载电池所供应电压小于牵引电池组的电压。所述电池组为传统型汽车热能电能，能为汽车中电功率消耗较小的设备供电，比如:收音机、照明设备或雨刮器。就此，管理控制盒内可以有直流/直流转换器，尤其是削波器，以便于将牵引电池组的电压降低至车载电池组的电压。
[0030]在某些实施模式下，管理控制盒能进行高压交流点辅助电压电气输出，优先选用400V交流电压，和/或低压直流电压输出，优先考虑12或24V直流电压。
[0031]在某些实施模式下，管理控制盒需配置汽车电气加热系统。所述电气加热系统可以由牵引电池组通过直流/直流转换器进行供电；该直流/直流转换器可以单独使用，或与管理控制盒的其他功能元件共同。
[0032]在某些实施模式下，管理控制盒需配置汽车流体冷却系统。管理控制盒中集成有较大数量的电子功率元件，用于产生大量的热能和流体冷却能量，并易于将所产生能量排除。得益于该结构的袖珍体积，可以很容易地对该流体冷却装置进行设计和安装。
[0033]在某些实施模式下，流体冷却系统的泵和散热器均集成在所述管理控制盒内。
[0034]在某些实施模式下，管理控制盒中包括带牵引电动机的流体冷却回路。
[0035]在某些实施模式下，管理控制盒在封闭罩壳内部设置有电缆径路或连接器径路，用于将管理控制盒与汽车所述机构连接起来。管理控制盒为一个完整的黑色盒子，可便于技术人员甚至非电气专业人士也能简便地进行操作。此外，管理控制盒上还有整齐美观的精加工层；所述层位于汽车罩壳下方，会给用户带来很强的优质质感。
[0036]本发明同样涉及到一种电动汽车；其包括牵引电池组和电动机，以及根据前述实施方式其中之一所述的管理控制盒。
[0037]前述特征和优点以及其他内容均将在附于所建议的管理控制盒和汽车的实施示例后的详细说明中予以列举。该详细说明参考附图拟制而成。
【专利附图】
【附图说明】
[0038]附图为示意图，用于列举本发明的主要原理。
[0039]图1为根据本发明及其背景给出的管理控制实施示例的示意图。
【具体实施方式】
[0040]为便于更详细地阐述本发明，下文将参照所附图纸详细地说明管理控制盒和汽车的示例。需注意的是，本发明不是仅限于本示例中所述类型。
[0041]图1为背景管理控制盒I以及背景车辆机构的实施示例方块图。
[0042]所述汽车包含有一个牵引电池组10 ;举例来说，所述电池组可由总充电电量为42千瓦时的48个锂离子模块组成，其与续航时间对应的里程约为一百公里左右。所述电池组的配置，能使其接线柱具有640V直流电压。
[0043]所述牵引电池组10，可在汽车通过连接器12与400V交流三相外部电网11相连后进行充电。就此，所述管理控制盒I包含有充电器13，能在外部电网11和牵引电池组10之间形成界面。所述充电器13特别包含有能将来自外部电网11的三相电压转换为与牵引电池组10的电压相对应的640V升高直流电压。此外，所述充电器13能将外部电网11所提供的充电量在牵引电池组10的不同模块之间进行分配，并且尤其能根据其直流充电量情况来优化该配电电量。
[0044]汽车则包含有牵引电动机20，所述电动机能通过变速器70来提供牵引力偶，并将力偶传输至牵引车轮，从而起到驱动汽车的目的。牵引车轮可以不用区分是否为前轮、后轮还是其他各种车轮或者车轮的系统分总成。在另一种实施模式下，汽车可以包含若干牵引电动机，每台电动机均能直接举动牵弓I车轮。
[0045]牵引电动机20为异步电动机，能提供400V三相交流电压和270Nm的力偶。为便于为所述牵引电动机20供电，管理控制盒I包含一台换流器型直流/交流初级转换器21 (第一台)，所述转换器能将来自牵引电池组10产生的640V直流电压降压后将其转换成能与牵引电动机20电压相匹配的400V交流三相电压。第一台转换器的控制装置21可以为矢量型控制装置，能较好地控制牵引电动机20的力偶和速度，从而起到控制汽车动力的目的。
[0046]在本实施模式下，转换器21在汽车减速期间为可逆型转换器，可以回收牵引电动机20所产生的制动电能；所述牵引电动机则包括两台发电动机:尤其是，转换器21包括交流/直流转换器，对来自牵引电动机20的电压起到整流作用，并且能将电压升高至640V直流电压，以便于能对牵引电池组10进行充电。
[0047]所述汽车同样包括汽车制动系统运行所需的排空泵30。所述汽车可由0.5kW异步制动电动机30a来进行驱动；所述电动机能提供400V交流三相电压。为便于对所述制动电动机30a进行供电，管理控制盒I包括第二台整流器型直流/交流转换器31 ;所述转换器能将来自牵引电池组10产生的640V直流电压降压后将其转换成能与制动电动机30a电压相匹配的400V交流三相电压。第二台转换器31的控制装置为U/F型；制动电动机30a的转速可根据所获得的负压水平来进行调节，以便于优化能耗水平。
[0048]所述汽车同样包括汽车辅助转向装置运行所需的液压机组40。所述汽车可由2kW异步转向电动机40a来进行驱动；所述电动机能提供400V交流三相电压。为便于对所述转向电动机40a进行供电，管理控制盒I包括第三台整流器型直流/交流转换器41 ;所述转换器能将来自牵引电池组10产生的640V直流电压降压后将其转换成能与转向电动机40a电压相匹配的400V交流三相电压。第三台转换器41的控制装置为U/F型；转向电动机40a的转速可根据所获得的负压水平来进行调节，以便于优化能耗水平。
[0049]所述汽车同样还包括能对汽车驾驶舱进行空气调节的一台空调50。所述汽车可由3kW异步空调电动机50a来进行驱动；所述电动机能提供400V交流三相电压。为便于对所述空调电动机50a进行供电，管理控制盒I包括第四台整流器型直流/交流转换器51 ;所述转换器能将来自牵引电池组10产生的640V直流电压降压后将其转换成能与空调电动机50a电压相匹配的400V交流三相电压。第四台转换器51的控制装置为U/F型；空调电动机50的转速可进行调节，以便于优化能耗水平。
[0050]使用直流/交流转换器21、31、41或51中其中一台转换器，管理控制盒I便可进行汽车其他大功率设备专用的400V交流辅助电压。
[0051]此外，所述汽车包括与牵引电池组10有所区别的车载电池组60。所述车载电池组60能使其接线柱具有12V直流电压:所述电池组能为车辆中电功率消耗量较小的设备供电:收音机、照明设施、雨刮器等等。
[0052]所述车载电池组60可以采用牵引电池组10进行充电。就此，管理控制盒I包括一台削波器型直流/直流转换器61 ;所述转换器能将来自牵引电池组10的640V直流电压降低，以便于能供应能与车载电池组60电压相匹配的12V直流电压。
[0053]使用直流/直流转换器61后，管理控制盒I同样可以为汽车的其他小功率设备提供12V直流电辅助输出。
[0054]尤其是，所述直流/直流转换器61或其他专用的直流/直流转换器，可以为电气加热系统进行供电，以便于能加热汽车驾驶舱。
[0055]在该种实施模式下，汽车变速器70为具有6种调节档位的自动化变速器。管理控制盒I同样包括变速器控制母板71，以便于能对自动化变速器70进行控制，从而能达到不同的档位。
[0056]此外，所述汽车包括一定数量的设备和传感器80，用于对汽车及其机构的某些变量进行监测。其中可能尤其涉及到温度传感器、汽车速度传感器或者电池充电电瓶。为便于从这些设备中获得相应数据，并在必要时进行通信，管理控制盒I还包括一个监督模块81 ；所述模块能采用控制器局域网路总线来实现和设备80进行信息交换。
[0057]采用同一条母线，管理控制盒I则可以将集成到监督模块81上的各种监督诊断信息传回到司机室专用的显示器和仪表板指示灯90上。
[0058]所述通信信道82同样能将司机所下发的驾驶指令通过离合器踏板、变速器手柄和仪表板上的其他控制装置90传输到管理控制盒I上。就此需注意的是，所述通信信道82还包括能代替控制权局域网路总线的，逻辑型或模拟型输入/输出电缆。
[0059]不过，管理控制盒I需配备流体冷却回路100:需要采用与管理控制盒的各种功率元件相接触的方式来保证诸如乙二醇水之类的流体流动，以便于能在其通过散热器时冷却能自冷却的载热流体。
[0060]泵和流体冷却回路用散热器100可以为外置型，也可以嵌入管理控制盒I内。此夕卜，流体冷却回路用散热器100同样可以在与牵引电动机20发生接触时进行移动，以便于同样能对其予以冷却。
[0061]从外观方面来看，管理控制盒I为黑色的封闭盒子，在罩壳2内安装有专门用于和相关汽车机构进行连接的连接器或电缆径路3。因此，管理控制盒I同样可以和底座分开制造、供应和使用:在汽车设计时，底座上应考虑预留足够的空间来放置该管理控制盒，而且，在进行组装时，可将管理控制盒I固定在该空间内，并且能在该空间内与汽车的机构进行电缆连接。
[0062]根据希望为汽车配置的特征参数，尤其是为其牵引电动机20配置的功率特征参数，可以通过其他实施方式来设计出能与功率范围相匹配的管理控制盒I。比如说，对于重量较重的道路网用车辆以及诸如旅游车之类的具有耗能更好设备的车辆而言，可以考虑使用能将牵引电池组的电压降至24V直流电压而非12V直流电压的直流/直流转换器。同样可以重新确定管理控制盒不同元件的功率电子元件尺寸以及冷却回路的尺寸，以便于能承受较高的功率水平。
[0063]因此，可以设计出一系列管理控制盒的若干模型出来，以便于能使其在使用时能与不同类型的汽车相匹配。
[0064]本发明前述内容中所述的实施模式或实施示例仅做举例使用而非详尽实施模式；专业人士可以对本
【发明内容】
中的这些实施模式或实施示例进行修改,或者对本发明范围内的其他各种实施模式加以考虑。
[0065]此外，这些实施模式或实施示例的不同特征可以单独使用，或者组合使用。在进行组合使用的情况下，这些特征可以如前文所述或与前文所述内容有所不同；本发明的内容不是仅限于本报告中所述的特殊组合情况。尤其是，如无其他明确要求，和实施模式或实施示例相关的所述特征，可以在与其他实施模式或实施示例相似的情况下加以运用。
【权利要求】
1.一种管理控制盒，其适用于各种类型的电动汽车，所述汽车包括牵引电池组(10)和能驱动所述汽车的牵引电动机(20)，其特征在于，所述管理控制盒包括能对所述牵引电池组(10)的功率进行管理并对所述牵引电动机(20)进行控制的第一直流/交流转换器，以及包括能对所述牵引电池组(10)的功率进行管理并对制动电动机(30a)进行控制的第二直流/交流转换器；所述制动电动机(30a)用来驱动为汽车制动回路供电的泵(30)。
2.根据权利要求1所述的管理控制盒，其特征在于，包括对汽车的辅助电气机构(40a、50a)进行功率管理和控制的辅助直流/交流转换器。
3.根据权利要求2所述的管理控制盒，其特征在于，包括对驱动汽车空调(50)的空调电动机(50a)进行功率管理和控制的第三直流/交流转换器。
4.根据权利要求2或3所述的管理控制盒，其特征在于，包括对驱动汽车转向辅助液压机组(40)的转向电动机(40a)进行功率管理和控制的第四直流/交流转换器。
5.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，所述第一直流/交流转换器还配置为能回收汽车减速时所述牵引电动机(20)所产生的制动能量，并将所述制动能量用于为所述牵引电池组(10)充电。
6.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括对所述牵引电池组(10)的充电情况进行管理，并在汽车与外部电网(11)相连时转换出该充电所需的功率的充电器。
7.根据权利要求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)和汽车机构之间进行信息传输的控制器局域网路总线(82)，以在汽车和用户之间进行双边信息交流。
8.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括对汽车自动化变速器(70)进行控制的电气变速器控制母板。
9.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，包括对汽车的车载电池组(60)进行供电的直流/交流转换器，车载电池组供电电压小于所述牵引电池组(10)的电压。
10.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，配备有流体冷却系统(100)。
11.根据权利要求1至3任一所述的管理控制盒，其特征在于，在封闭罩壳(2)内部设置有电缆径路或连接器径路(3)用于将管理控制盒(I)与汽车机构连接起来。
12.—种包含有牵引电池组(10)和电动机(20)的电动汽车，其特征在于，其中包含有根据前述权利要求中之一项权利要求所述的管理控制盒(I)。
【文档编号】B60L15/20GK204184210SQ201320745986
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年11月21日 优先权日:2012年11月22日
【发明者】丹尼斯·西里耶, 皮埃尔·米德奥莱特 申请人:Pvi公司