制动系统、燃料电池系统和包括燃料电池系统的车辆技术方案

本发明专利技术涉及制动系统、燃料电池系统和包括燃料电池系统的车辆，其中一种用于至少部分地由电牵引马达驱动的车辆的制动系统(100)包括：电机(102)，该电机(102)电连接到电源(104)；空气流产生单元(106)，该空气流产生单元(106)机械地连接到电机(102)并且通过电机(102)运行；电制动电阻器布置(108)，该电制动电阻器布置(108)以流体连通方式定位在空气流产生单元(106)和周围环境之间，所述电制动电阻器布置(108)被电连接到所述电源并且被布置用以通过从所述电源接收的电功率来加热从空气流产生单元(106)供应的空气，并且用以将加热的空气供应到周围环境。热的空气供应到周围环境。热的空气供应到周围环境。

【技术实现步骤摘要】
制动系统、燃料电池系统和包括燃料电池系统的车辆


[0001]本专利技术涉及一种用于至少部分地由电牵引马达驱动的车辆的制动系统。本专利技术还涉及一种包括这种制动系统的燃料电池系统，以及一种包括这种燃料电池系统的车辆。尽管本专利技术将主要针对使用燃料电池为电牵引马达产生电功率的卡车形式的车辆，但是本专利技术也可适用于至少部分地由电牵引马达驱动的其它类型的车辆，诸如例如电动车辆、包括电机以及用于驱动的内燃机的混合动力车辆等。

技术介绍

[0002]车辆的驱动系统不断发展以满足市场的需求。特定方面涉及对环境有害的排气的排放。因此，特别是对于卡车和其它重型车辆而言，由电机和/或从氢燃料电池接收电功率的电机驱动的车辆越来越受欢迎。
[0003]与仅由内燃机(ICE)驱动的车辆相比，由电机驱动的车辆通常难以获得期望的辅助制动功能。对于ICE运行的车辆而言，辅助制动可以通过减速器等来实现。然而，对于电动车辆，辅助制动功能会是冷却系统的尺寸因素，这是因为例如燃料电池电动车辆(FCEV)以及蓄电池电动车辆(BEV)的冷却能力是限制因素。原因是对于这种类型的车辆而言，辅助制动会在冷却系统中放置大量能量。
[0004]因此，期望提供一种用于车辆的制动系统，该制动系统至少部分地由电牵引马达驱动，该制动系统对车辆冷却系统造成的负担较小。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术的一个目的是至少部分地克服上述缺陷。
[0006]根据第一方面，提供了一种用于至少部分地由电牵引马达驱动的车辆的制动系统，该制动系统包括：电机，该电机电连接到电源；空气流产生单元，该空气流产生单元机械地连接到电机并且通过该电机运行；以及电制动电阻器布置，该电制动电阻器布置以流体连通方式定位在空气流产生单元和周围环境之间，该电制动电阻器布置电连接到电源并且被布置用以通过从电源接收的电功率来加热从空气流产生单元供应的空气，以及用以向周围环境供应加热的空气。
[0007]电源应该被解释为例如连接到电机的蓄电池。电源也可以是布置用以产生电功率的燃料电池堆、电容器、逆变器或布置用以与电机连接的发电机等。此外，措辞“向周围环境供应加热的空气”应该被解释为使得加热的空气被排放到周围环境中。
[0008]此外，电制动电阻器布置应被解释为至少包括电制动电阻器。然而，电制动电阻器布置可以包括另外的部件，诸如例如热交换器，例如形成液冷电阻器的热交换器。如从空气流产生单元在空气流方向上所看到的，这种热交换器可以定位在电制动电阻器的上游或下游，和/或集成在电阻器中。电制动电阻器布置也可以包括其它部件，诸如例如湍流器和/或导流器等。如下文还将进一步描述的，电制动电阻器布置可以与空气流动限制布置和/或消音器一体地形成。因此可以想到各种电制动电阻器布置。
[0009]更进一步，空气流产生单元应解释为被布置用以接收空气并且将空气吹向电制动电阻器布置的单元。例如，空气流产生单元可以是风扇，该风扇被布置用以接收被吹向电制动电阻器布置的空气。作为替代并且根据示例实施例，空气流产生单元可以是空气压缩机，该空气压缩机被布置用以压缩接收的空气并且将压缩空气传输到电制动电阻器布置。
[0010]专利技术人已经认识到，通过使用从空气流产生单元接收空气的电制动电阻器布置，来自电源的能量可以被供应到空气流产生单元以及被供应到电制动电阻器布置，该电制动电阻器布置通过所接收的电来加热空气并且将经加热的空气释放到周围环境中。接收到电制动电阻器布置中的空气因此被加热，并且制动动作由制动系统执行。加热的空气又可以用于降低车辆冷却系统的冷却需求，从而甚至进一步辅助冷却系统。因此，通过将空气引导到制动系统中，可以冷却加热的冷却剂，例如可以降低车辆的冷却系统的冷却剂的温度，从而将加热的空气排放到周围环境中。进气也可以被布置用于直接冷却车辆部件，或供应到例如热交换过程。
[0011]因此，本专利技术有利地“烧掉”电能量以执行车辆的制动操作，由此在这种事件期间获得的电能量被置于电制动电阻器布置中升高的空气温度中。当例如车辆蓄电池充满并且冷却系统已达到其极限时(即冷却系统不能提供任何冷却时)，本专利技术特别有利。因此，另一个优点是可以缩小现有冷却系统的尺寸。
[0012]此外，在使用空气压缩机作为空气流产生单元的上述实施例中，空气压缩机还可以接收置于增加的空气压力以及增加的空气温度水平中的电能量。此外，空气压缩机可以提供合适的高压水平的空气，这可以减小电阻器布置的封装尺寸，这是因为进气和制动电阻器布置之间的热传递增加了。此外，随着压力水平和空气流动速度的提高，热传递也会增加。此外，比热传递系数将会随着温度水平的升高而增加。空气压缩机也可以作为相对较小的部件提供，从而满足产生足够增加的压力和质量流量的需要。空气压缩机在压缩空气时也消耗相对较高水平的功率，从而改善能量耗散。
[0013]根据一示例实施例，制动系统还可以包括空气加热布置，该空气加热布置被定位成与空气流产生单元流体连通并且位于该空气流产生单元的上游，以加热供应到空气流产生单元的空气。
[0014]专利技术人还意外地认识到，通过在空气到达空气流产生单元之前提高空气的温度，将使得空气流产生单元以及电制动电阻器布置能够供应和“烧掉”来自电源的甚至更多的电能量的量，从而进一步增加制动能力，因为冷却系统在制动事件期间将不太容易不堪重负。如上所述，车辆的整体冷却需求由此可以减少。
[0015]根据一示例实施例，空气加热布置可以由电机形成，其中空气被电机接收和加热，并且被供应到空气流产生单元。因此，电机又将被冷却，从而呈现出综合的技术优势。作为替代并且根据一示例实施例，空气加热布置可以由连接到液体冷却系统的热交换器形成。此外，风扇或额外的压缩机可以定位在电机的上游。因此，空气在被供应到电机之前由风扇或附加压缩机接收。产生空气的预增压，这使得电机的潜在功率密度更高效，即增加，由此也可以缩小上述空气流产生单元的尺寸。
[0016]根据一示例实施例，电制动电阻器布置可以是空气冷却的电制动电阻器。因此，电制动电阻器布置在接收电功率时由其从空气流产生单元接收的空气冷却。其它替代方案也是可以想到的，诸如例如从例如车辆的液体冷却系统等接收液体冷却的液体冷却制动电阻
器布置。根据非要求保护的实施例，电阻器可以布置在压缩机的上游。作为另一替代方案，制动系统可以包括压缩机上游的一个电阻器和压缩机下游的一个电阻器。
[0017]根据一示例实施例，制动系统还可以包括定位在电制动电阻器布置下游的空气流限制布置。此处的空气流限制布置帮助制动系统将空气压力水平保持在合适的压力水平以获得期望的制动效果。
[0018]根据一示例实施例，空气流限制布置可以包括消音器。消音器可以有利地结合在制动系统中以降低排气的温度和噪音。消音器可以用作静态流限制部件，或者它可以串联布置到的另外的流限制。流限制布置和消音器可以形成在单个部件中。此外，电制动电阻器布置在消音器内。此外，消音器可以优选地包括温度管理布置，以便降低排气到周围环境的温度水平。这种温度管理布置可以包括热绝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于至少部分地由电牵引马达驱动的车辆的制动系统(100)，所述制动系统包括：
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电机(102)，所述电机(102)电连接到电源(104)；
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空气流产生单元(106)，所述空气流产生单元(106)机械地连接到所述电机(102)并且通过所述电机(102)运行；以及
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电制动电阻器布置(108)，所述电制动电阻器布置(108)以流体连通方式定位在所述空气流产生单元(106)和周围环境之间，所述电制动电阻器布置(108)被电连接到所述电源并且被布置用以通过从所述电源接收的电功率来加热从所述空气流产生单元(106)供应的空气，并且用以将加热的空气供应到所述周围环境。2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述空气流产生单元(106)是空气压缩机，所述空气压缩机被布置用以压缩所接收的空气并且将所述压缩空气传输到所述电制动电阻器布置。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的制动系统，其中，所述制动系统还包括空气加热布置(110)，所述空气加热布置(110)被定位成与所述空气流产生单元(106)流体连通并且位于所述空气流产生单元(106)的上游，以加热供应到所述空气流产生单元(106)的空气。4.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述空气加热布置由所述电机形成，其中空气被所述电机接收并加热，然后被供应到所述空气流产生单元。5.根据权利要求3所述的制动系统，其中，所述空气加热布置由连接到液体冷却系统的热交换器形成。6.根据前述权利要求中的任一项所述的制动系统，其中，所述制动系统还包括空气流限制布置(112)，所述空气流限制布置(112)位于所述电制动电阻器布置(108)的下游。7.根据权利要求6所述的制动系统，其中，所述电制动电阻器布置(108)与所述空气流限制布置(112)一体地形成。8.根据前述权利要求中的任一项所述的制动系统，其中，所述制动系统还包括控制单元(114)，所述控制单元(114)连接到所述电源(104)和所述电机(102)，所述控制单元被配置用以：
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从所述电源接收指示当前能量耗散请求的信号，并且当所述电源请求能量耗散时：
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控制所述电机以驱动所述空气流产生单元，以产生到所述电制动电阻器布置的空气流；以及
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控制所述电源以向所述电制动电阻器布置供应电功率，以加热由所述电制动电阻器接收的空气。9.根据权利要求8所述的制动系统，其中，所述当前能量耗散请求基于在即将到来的行驶位置处所述车辆的所述电源的期望能量水平，其中，在所述车辆到达所述即将到来的行驶位置之前，所述控制单元被配置用以：
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控制所述电机以驱动所述空气流产生单元，以产生到所述电制动电阻器布置的空气流；以及
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控制所述电源以向所述电制动电阻器...

【专利技术属性】
技术研发人员：托弗，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：