包括用冷却液冷却的电子耗散元件的车辆的电传动系制造技术

用于车辆的电传动系，上述传动系包括电线（６１），产生电能的装置，该装置连接在电线（６１）上，该装置具有使用冷却液的第一冷却回路（１），电能管理部件（６），至少一个电机（４）连接到至少一个驱动轮（４０）上，其通过用于电机的电控模块连接到电线（６１）上，电机（４）连接到独立于第一冷却回路（１）的第二冷却回路（２）上，冷却液在第二冷却回路（２）中循环，电子耗散元件（８），其能电连接到上述电线上，电子耗散元件（８）浸入到第一冷却回路（１）中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用燃料电池的机动车。具体地说，本专利技术涉及在某些过渡阶段中对电能的管理。
技术介绍
在车辆上产生电能而不仅满足于在车辆上储存电能的倾向性的原因无需进行重复，众所周知，产生这种电能的可行方法之一是使用燃料电池。另一种已知可行的方法是通过使用矿物燃料的发动机例如内燃机来驱动电机(electrical machine)。在后者的情况中，所谓的“串联式混合动力”结构和“并联式混合动力”结构都是公知的。从而，用来在车辆上产生电能的装置也是多样的。在一些结构中，很难突然地消除这些装置所产生的电力。燃料电池尤其会出现这种情况，因为它们在工作的时候通常是通过实时地压缩周围空气来提供氧气，据推测，压缩机的惯性会使其产生一定的惯量。在一些结构中，可以观察到燃料电池对动力改变的反应并不是十分动态的，其动态性比内燃机小得多。当电力需求增加和电力需求减少的时候，这种情况都会出现。在某些情况下，例如就在车辆驾驶员要求全力加速之前，当他需要突然减速的时候，一个串联式混合动力车辆或一个使用燃料电池车辆所吸收的电能会非常突然地下降，比装置所产生的电力要更快。但是，可能碰巧无法储存电能，例如因为没有蓄电池或者因为即使车辆带有蓄电池，蓄电池也已经充满了。结果就必须耗散掉装置所产生的多余的电能。此外，众所周知，电机是可逆的。这样，在电力牵引车辆中，当将电能供给到电机时，机械地连接在驱动轮上的电机就可以作为用来提供车辆推动力的电动机。电机还可以在车辆刹车阶段用作发电机(electrical generator)，在该情况下它将可能被热耗散的机械制动能转变成车辆必须吸收的电能。这种操作模式通常可以称为“电制动”。虽然通常的目标是尽可能多地回收在车辆制动过程中的能量，但是众所周知这种回收会与当前已知的电能储存装置的性能相违背。如果电机要在其能达到的最大扭矩的时候作为发电机，那么就会输送通过电线一个非常强的电流。但是，大多数电池都无法吸收大充电电流。只有电容可以吸收与放电电流一样大的充电电流，但是它们的存储能力仍然很小。超级电容技术的优势就使其可以用于车辆上，因为其每单位质量的存储能力(也就是能量密度)大于电容，而且其允许比电池更大的充电电流。无论如何，对于相同的技术来说，安装蓄电池总是随着储存能力的增加而成比例地增加重量，另外，对于任何用来储存电能的技术来说，都会遇到的问题是当装置处于最大充电状态的时候，都无法再继续储存电能。但是无论如何，如果仅仅要减轻车辆机械制动器上的应力，优选继续用一个或多个电机作为发电机，以便能给车辆提供减速或制动。实际上，优选，只有在紧急操作或更急的制动的时候才采用这样的装置，以避免在日常应用中的显著过热。此外，电制动与在传统车辆中通过发动机制动提供的感觉相比，驾驶更容易，电制动会使得由于驾驶传统车辆而导致反射有错觉的司机很容易控制车辆。因为上述全部原因，优选是能将在电子元件中的多余电能耗散掉。怎样使用电子耗散元件是公知的。通过将电能转化成热能，就可以在元件中发生耗散这就是焦耳效应。问题就转到要有效地冷却这个或多个电子耗散元件。在公知的布置中，一个或多个电子耗散元件的尺寸和安装位置形成为使得能通过空气循环来有效地冷却。为此，使一个或多个电子元件相对于车身突起，或者，如果电子元件是更为集成的，那么就需要提供获得一定气流的孔，以便将气流引导到元件，然后将其排放到外面，如同在任何液体冷却热机的车辆中用来冷却散热器的方法一样。遗憾的是，在所有的情况中，这必然会引起车辆空气动力性的退化。在其它公知的布置中，例如，通过在DISS.ETH No.11672第21页和DISS ETH No.11784第30、60页所公开的“Hybrid III”的那样，混合动力传动系使用一个浸入热机冷却系统的液体中的电子元件，以便提高电热的耗散效率，并使热机即使在没有输送动力的时候也保持在一个理想的工作温度。而且，一个或多个电机和连接在它们上面的一个或多个电控模块自身必须尽可能有效地被冷却，因为它们的效率不可能达到100％。当这些电机和/或电子模块的比功率升高的时候，这个问题就更为紧要。无论怎样选择电机或电子模块的材料和结构，但是众所周知无法避免的是，当使强电流通过这些机器的定子的时候，必须排出由于损耗(由于焦耳效应等)而产生的热量。为了保证尽可能有效地排出这些热量，已知通过热传递液体的冷却要比用空气冷却有效。大多数时间，热传递液体所流通的冷却回路是一个闭合回路，与需要被冷却的部件接触，并依靠散热器来排放掉热量。这种方法效率很高，并且能很好地调节发电系统部件的工作温度。驱动车辆的一个或多个驱动轮的一个或多个电机和这些电机的大部分电控模块通常也是通过冷却液来冷却的。这就保证了所有这些电子元件具有良好的可靠性和良好的紧凑性。例如，专利申请US2003/0001440和专利US 6,087,744公开了一种电机，其包括一个用于冷却液循环的管子，管子位于电机的外壳上。专利申请US2002/0027027公开了一种冷却回路，其尤其为电力牵引机、燃料电池和用来控制电力牵引机的电子模块所共有。专利申请WO96/41393公开了一种用于车辆的燃料电池，其中一个电子元件浸入到燃料电池冷却回路的液体中，以便能非常快地加热燃料电池。在必需的场合下可以向电子元件供给电流，同时在车辆制动过程中产生电能以便加速加热电池或保持其温度。专利US 6,448,535还公开了一种车用燃料电池，其中一个电子元件浸入到燃料电池初级冷却回路的液体中，以便能防止液体冻结，因为根据该专利，其必须是去离子水。该初级冷却回路是通过能交换热量的液体热连接到一个次级冷却回路上。次级冷却回路独自带有一个散热器来与大气进行交换，并也用来冷却电动机。所述方案的多样性说明，要设计具有下述特点的用于车辆的能管理大电力的电传动系不是如此简单的其不仅仅要使用相当紧凑的结构，同时提供对驾驶员的命令尽可能动态的反应，特别是对于快速制动和彻底安全方面，同时还能保持所有部件的工作温度，不会影响部件的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种非常适用于机动车的解决方案，在无法快速减少输送的电力的时候，和/或在车辆在进行电制动的过程中，可以耗散例如燃料电池等电能产生装置产生的多余电能。本专利技术提出一种车辆的电传动系，上述传动系包括一根电线；一个在车上产生电能的装置，该装置连接在电线上，该装置具有第一冷却回路，第一冷却回路用第一热传递液体来给装置提供冷却，该第一冷却回路包括用来向周围大气耗散热量的第一散热器；一个电能管理部件；至少一个电机，其连接到至少一个驱动轮上，该电机通过控制电机的电子模块连接到电线上，电机连接到一个第二冷却回路上，第二冷却回路包括用来向周围大气耗散热量的第二散热器，第二冷却回路使用与第一冷却回路中所使用的第一热传递液体无关的第二热传递液体，第二冷却回路还可以与第一冷却回路热分离；一个电子耗散元件，其能电连接到上述电线上，电子耗散元件浸入到第一冷却回路中。在本专利技术的一个特别有利的应用中，上述装置包括一个燃料电池。关于氧化剂，或者将压缩的大气提供给燃烧池并且将氧气比例已经减小的过剩气体排放到燃料电池下游，或者将纯氧提供给燃料电池。后者的方案具有很多优点，特别是电池能更加动态地响应当前命令，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于车辆的电传动系，上述传动系包括：电线（６１）；在车上产生电能的装置，该装置连接在电线（６１）上，该装置具有第一冷却回路（１），第一冷却回路（１）用第一热传递液体来给装置提供冷却，第一冷却回路（１）包括用来向周围大气耗 散热量的第一散热器（１０）；电能管理部件（６）；至少一个电机（４），其连接到至少一个驱动轮（４０）上，该电机通过控制电机（４）的电子模块连接到电线（６１）上，电机连接到一个第二冷却回路（２）上，第二冷却回路（２）包括用来向周 围大气耗散热量的第二散热器（２０），第二冷却回路（２）使用与第一冷却回路中所使用的第一热传递液体无关的第二热传递液体，第二冷却回路还与第一冷却回路（１）热分离；电子耗散元件（８），其能电连接到上述电线上，电子耗散元件（８）浸入到第一 冷却回路中（１）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：P瓦雷纳，
申请(专利权)人：米其林研究和技术股份有限公司，保罗舍雷尔研究院，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]