專利名稱：電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種全新的電動輪驅(qū)動或驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能 源系統(tǒng)和整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，屬于新能源汽車車載能源及電氣控制技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
全球范圍內(nèi)愈發(fā)嚴(yán)峻的石油資源和環(huán)境保護(hù)問題，是當(dāng)今世界各國和人 民最為關(guān)注的主題。全世界都在尋求方法、途徑來解決這影響人類生存的兩
大憂患。尤其是近段時間油價的迅猛飆升，到2008年6月份原油價格每桶已 經(jīng)突破140美元，而且還在一直攀升不斷。有不少業(yè)內(nèi)人士預(yù)測，到今年年 底，原油價格每桶將突破200美元。各國家、政府都在采取措施降低石油的 消耗，控制石油的使用范圍。在我國， 一噸柴油的價格由兩個月前的7000元 人民幣飆升到9000元人民幣，而且是常常供應(yīng)不足。
為了應(yīng)對迅猛上漲的石油價格和降低生產(chǎn)成本，同時為了減少污染排放， 遏止生態(tài)環(huán)境的日益惡化，全世界都在客車和卡車驅(qū)動技術(shù)上將以燃油為動 力的車輛改造成以電能為動力的電動車輛。
例如我國，目前重型卡車仍以燃油為主，尤其是在露天煤礦使用的重型 卡車，以730E重型運煤卡車為例， 一天燃油就有4-6噸，排放3噸多廢氣物， 不但成本高，而且污染嚴(yán)重。許多煤礦試圖改造、改裝重型卡車成電力運行 模式，在卡車頂部裝受電弓，持續(xù)接觸空中架線，利用外接電源持續(xù)供能行 駛。但該方式不但成本高，而且車輛運行時有很大局限性，較難以適應(yīng)礦區(qū) 工況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于解決上述將燃油驅(qū)動改變?yōu)殡婒?qū)動的問題，提供一種全 新的節(jié)能、環(huán)保、高效、充電速度快，維護(hù)成本低、使用壽命長的電動輪驅(qū) 動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，本發(fā)明也適用于驅(qū)動 電機(jī)驅(qū)動的電動車輛。
本發(fā)明的電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源，特殊之處在于包括防爆 箱體6，防爆箱體6內(nèi)安置由超級電容器1單體通過串并聯(lián)組合而成的車載 儲能部件，防爆箱體6之間再串聯(lián)相接作為整車的驅(qū)動用車載能源系統(tǒng)，防
爆箱體6內(nèi)每1 3個超級電容器單體加裝設(shè)有電壓檢測及監(jiān)控系統(tǒng)2的一個 檢測及監(jiān)控點，用于檢測電容器電壓的變化，并在面板上顯示異常情況，溫 度檢測及監(jiān)控系統(tǒng)3的溫度檢測探頭安裝在防爆箱體6內(nèi)的不同點位，超溫 啟動空調(diào)或報警，溫度監(jiān)控顯示安裝在操作面板上；能量均衡管理系統(tǒng)4安 裝在防爆箱體6內(nèi)，根據(jù)均衡電壓的不同與10 20個串聯(lián)電容單體并聯(lián)；防 爆箱體6內(nèi)設(shè)有空調(diào)冷卻散熱通道5，防爆箱體6外設(shè)有防爆接線插頭7;
所述超級電容器1為牽引型超級電容器或牽引型超級電容器和啟動型超 級電容器的組合，電容器間組合方式為串并聯(lián)組合，安裝在一個或幾個防爆 箱體6內(nèi)，構(gòu)成驅(qū)動車載能源系統(tǒng)的基本儲能部件；
所述空調(diào)冷卻散熱通道5由鐵或鋁管道加工組成，圍繞在防爆箱內(nèi)部； 所述防爆接線插頭7由高功率、大電流的接觸插排組成，安裝在防爆箱 體6外側(cè)，與箱體內(nèi)電容器的正負(fù)極相連。
采用上述車載能源的整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特殊之處在于包括安裝 在車體上的電控箱，由上述車載能源分別連接電控箱內(nèi)所設(shè)與電動輪或驅(qū)動 電機(jī)相連的電機(jī)直流斬波控制總成8、液壓系統(tǒng)控制電氣總成9、用于控制車 輛氣壓系統(tǒng)的氣泵變頻機(jī)組10、空調(diào)變頻機(jī)組ll、除霜電氣系統(tǒng)12、 DC—DC 電源13，通過先進(jìn)的直流斬波機(jī)組等電控系統(tǒng)控制驅(qū)動電動車輛，完成前進(jìn)、 后退等工作。
所述電機(jī)直流斬波控制總成8主電路為大功率的IGBT斬波系統(tǒng)，控制電 路采用集成芯片或微處理器為主控制器，用于控制車輛行駛、制動、前進(jìn)后 退、能量回收；
液壓系統(tǒng)控制電氣總成9以直流或交流電機(jī)驅(qū)動作為驅(qū)動器，直流電機(jī) 或交流電機(jī)由斬波器或逆變器輸出直流電或交流電，控制車輛助力轉(zhuǎn)向、駐 車制動、卸載等功能；
氣泵變頻機(jī)組10以氣泵控制車輛氣壓系統(tǒng)，氣泵由逆變器供給交流電源， 分布在卡車的底盤部分；
空調(diào)變頻機(jī)組ll兩組，空調(diào)調(diào)節(jié)駕駛室和防爆箱體的溫度，分別安裝在 駕駛室內(nèi)和與冷卻通道5相連的防爆箱體6內(nèi)，空調(diào)變頻機(jī)組由逆變器供給 交流電源；
駕駛室除霜電氣系統(tǒng)12安裝在駕駛室內(nèi)部前控制臺，與超級電容器電源 相連，駕駛室除霜電氣系統(tǒng)由DC-DC變換器供給電源；DC—DC電源13與超級 電容器電源相連，通過DC-DC變換器轉(zhuǎn)換成24伏或48伏電壓連接至蓄電池， 給低壓蓄電池、低壓電路供電。
本發(fā)明全新的電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控制
系統(tǒng)，使用以超級電容器為能源，配備相應(yīng)的電控系統(tǒng)，使得車輛具有節(jié)能 效益突出，工作方式更為靈活的優(yōu)勢所在，具有以下優(yōu)點
1、 節(jié)能效益突出；與傳統(tǒng)的燃油驅(qū)動車輛相比，節(jié)能高達(dá)75%以上；
2、 環(huán)保、減排效果明顯；因為采用超級電容器為車載電源，因而實現(xiàn)車 輛驅(qū)動零排放，無污染，有效減少了環(huán)境的污染。
3、 具有高效再生制動能量回饋蓄能功能，大大降低了設(shè)備故障率，提高 了電動輪驅(qū)動或驅(qū)動車輛的工作效率；
4、 可以避免對燃油的依賴；
5、 充電速度快，維護(hù)成本低，使用壽命長。


圖1:本發(fā)明實施例1車載能源結(jié)構(gòu)主視圖； 圖2:圖1的車載能源結(jié)構(gòu)俯視圖3:本發(fā)明實施例l整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)連接方框圖； 圖4:本實用新型應(yīng)用在重型卡車示意圖。
1、超級電容器，2、電壓檢測及監(jiān)控系統(tǒng)，3、溫度檢測及監(jiān)控系統(tǒng)，4、 能量均衡管理系統(tǒng)，5、空調(diào)冷卻散熱通道，6、防爆箱體，7、防爆接線插頭， 8、電動輪或驅(qū)動電機(jī)直流斬波控制總成，9、液壓系統(tǒng)控制電氣總成、10、 氣泵變頻機(jī)組、11、空調(diào)變頻機(jī)組、12、除霜電氣系統(tǒng)、13、 DC—DC電源。
具體實施例方式
以下參照附圖，給出本發(fā)明的具體實施方式
，用來對本發(fā)明的構(gòu)成進(jìn)行進(jìn) 一步說明。 實施例1
本實施例全新的電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控 制系統(tǒng)，參照圖l-4，包括防爆箱體6，防爆箱體6內(nèi)安置由超級電容器l單 體通過串并聯(lián)組合而成的車載儲能部件，防爆箱體6之間再串聯(lián)相接作為整 車的車載能源系統(tǒng)，防爆箱體6內(nèi)每1 3個超級電容器單體加裝設(shè)有電壓檢 測及監(jiān)控系統(tǒng)2的一個檢測及監(jiān)控點，用于檢測電容器電壓的變化，并在面 板上顯示異常情況，溫度檢測及監(jiān)控系統(tǒng)3的溫度檢測探頭安裝在防爆箱體6 內(nèi)的不同點位，超溫啟動空調(diào)或報警，在操作面板上顯示監(jiān)控溫度；能量均 衡管理系統(tǒng)4主要作用是當(dāng)電容器不工作時，將單體電容器的電壓進(jìn)行均衡， 使單體電容器電壓趨于一致，安裝在防爆箱體6內(nèi)，根據(jù)均衡電壓的不同與 10 20個串聯(lián)電容單體并聯(lián)；防爆箱體6內(nèi)設(shè)有空調(diào)冷卻散熱通道5，防爆箱
體6外設(shè)有防爆接線插頭7;
超級電容器1為牽引型超級電容器或牽引型超級電容器和啟動型超級電 容器的組合，超級電容器是介于傳統(tǒng)電容器和蓄電池之間的一種新型儲能元 件，主要是利用電極和電解質(zhì)界面電荷分離形成的雙電層或借助電極表面快 速的氧化還原反應(yīng)所產(chǎn)生的法拉第"準(zhǔn)電容"來實現(xiàn)電荷和能量的存儲，具 有使用壽命長、大功率快速充放電、綠色環(huán)保等特點，電容器間組合方式為
串并聯(lián)組合，安裝在一個或幾個防爆箱體6內(nèi)，構(gòu)成車載能源系統(tǒng)的基本儲 能部件；空調(diào)冷卻散熱通道5由鐵或鋁管道加工組成，圍繞在防爆箱內(nèi)部； 防爆箱體6為箱體、基座、冷卻通道和連接插頭組成，裝配后成密封結(jié)構(gòu)； 防爆接線插頭7由高功率、大電流的接觸插排組成，安裝在防爆箱體6外側(cè)， 與箱體內(nèi)電容器的正負(fù)極相連。
采用以上車載能源的整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，包括安裝在車體上的電 控箱，由上述車載能源分別連接電控箱內(nèi)所設(shè)與電動輪或驅(qū)動電機(jī)相連的電 機(jī)直流斬波控制總成8、液壓系統(tǒng)控制電氣總成9、用于控制車輛氣壓系統(tǒng)的 氣泵變頻機(jī)組10、空調(diào)變頻機(jī)組11、駕駛室除霜電氣系統(tǒng)12、 DC—DC電源 13，通過先進(jìn)的直流斬波機(jī)組等電控系統(tǒng)驅(qū)動電動輪驅(qū)動或驅(qū)動電機(jī)驅(qū)動車 輛，完成前進(jìn)、后退工作。
電動輪或驅(qū)動電機(jī)直流斬波控制總成8主要由大功率的IGBT斬波系統(tǒng)組 成，用于控制車輛行駛、制動、前進(jìn)后退、能量回收；液壓系統(tǒng)控制電氣總 成9采用直流或交流電機(jī)驅(qū)動，控制車輛助力轉(zhuǎn)向、駐車制動、卸載等功能； 氣泵變頻機(jī)組10控制車輛氣壓系統(tǒng)，分布在卡車的底盤部分；空調(diào)變頻機(jī)組 安裝在駕駛室內(nèi)一組，對駕駛室進(jìn)行調(diào)溫；另一組空調(diào)變頻機(jī)組與防爆箱體6 內(nèi)冷卻通道5相連，對電容器1進(jìn)行冷卻、散熱；駕駛室除霜電氣系統(tǒng)12， 安裝在駕駛室前控制臺內(nèi)部，冬季駕駛室除霜；DC—DC電源13與超級電容器 電源相連，通過逆變成24伏或48伏電壓，給蓄電池充電。
本實施例全新的電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控 制系統(tǒng)，使用以超級電容器為能源，配備相應(yīng)的電控系統(tǒng)，節(jié)能效益突出； 與傳統(tǒng)的燃油驅(qū)動車輛相比，節(jié)能高達(dá)75%以上；環(huán)保、減排效果明顯；因 為采用超級電容器為驅(qū)動用車載電源，而實現(xiàn)車輛驅(qū)動零排放，無污染，有 效減少了環(huán)境的污染；具有高效再生制動能量回饋蓄能功能，大大降低了設(shè) 備故障率，提高了電動車輛的工作效率；可以避免對燃油的依賴；充電速度 快，維護(hù)成本低，使用壽命長。
權(quán)利要求
1、電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源，特征在于包括防爆箱體(6)，防爆箱體(6)內(nèi)安置由超級電容器(1)單體組合而成的車載儲能部件，防爆箱體(6)之間再串聯(lián)相接，防爆箱體(6)內(nèi)每1～3個超級電容器單體加裝設(shè)有電壓檢測及監(jiān)控系統(tǒng)(2)的一個檢測及監(jiān)控點，溫度檢測及監(jiān)控系統(tǒng)(3)的溫度檢測探頭安裝在防爆箱體(6)內(nèi)的檢測點位，能量均衡管理系統(tǒng)(4)安裝在防爆箱體(6)內(nèi)，與10～20個串聯(lián)電容單體并聯(lián)；防爆箱體(6)內(nèi)設(shè)有空調(diào)冷卻散熱通道(5)，防爆箱體(6)外設(shè)有防爆接線插頭(7)。
2、 按照權(quán)利要求1所述電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源，特征在于 所述超級電容器(l)為牽引型超級電容器或牽引型超級電容器和啟動型超級 電容器的組合，電容器間組合方式為串并聯(lián)組合。
3、 按照權(quán)利要求1所述電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源，特征在于 所述空調(diào)冷卻散熱通道(5)由鐵或鋁管道加工組成，圍繞在防爆箱內(nèi)部。
4、 按照權(quán)利要求l所述電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源，特征在于所述防爆接線插頭(7)由高功率、大電流的接觸插排組成，安裝在防爆箱 體(6)外側(cè)，與箱體內(nèi)電容器的正負(fù)極相連。
5、 采用權(quán)利要求1-4中任一權(quán)利要求所述電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載 能源的整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于包括安裝在車體上的電控箱，由 上述車載能源分別連接電控箱內(nèi)所設(shè)與電動輪或驅(qū)動電機(jī)相連的電機(jī)直流斬 波控制總成(8)、液壓系統(tǒng)控制電氣總成(9)、用于控制車輛氣壓系統(tǒng)的氣泵 變頻機(jī)組(IO)、空調(diào)變頻機(jī)組(ll)、駕駛室除霜電氣系統(tǒng)(12)、 DC—DC電源 (13)。
6、 按照權(quán)利要求5所述整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于電動輪或 驅(qū)動電機(jī)直流斬波控制總成(8)主電路為大功率的IGBT斬波系統(tǒng)，控制電路 采用集成芯片或微處理器為主控制器。
7、 按照權(quán)利要求5所述整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于液壓系統(tǒng)控制電氣總成(9)以直流或交流電機(jī)驅(qū)動作為驅(qū)動器，直流電機(jī)或交流電機(jī)由斬波器或逆變器輸出直流電或交流電。
8、 按照權(quán)利要求5所述整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于氣泵變頻機(jī)組(io)以氣泵控制車輛氣壓系統(tǒng)，氣泵由逆變器供給交流電源。
9、 按照權(quán)利要求5所述整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于空調(diào)變頻機(jī)組(ll)兩組，空調(diào)調(diào)節(jié)駕駛室和防爆箱體的溫度，分別安裝在駕駛室內(nèi)和與冷卻通道(5)相連的防爆箱體(6)內(nèi)，空調(diào)變頻機(jī)組由逆變器供給交流電源。
10、 按照權(quán)利要求5所述整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，特征在于駕駛室除霜電氣系統(tǒng)(12)安裝在駕駛室內(nèi)部前控制臺，與超級電容器電源相連，駕 駛室除霜電氣系統(tǒng)由DC-DC變換器供給電源；DC—DC電源(13)與超級電容器 電源相連，通過DC-DC變換器轉(zhuǎn)換成24伏或48伏電壓連接至蓄電池。
全文摘要
本發(fā)明涉及電動輪驅(qū)動車輛的驅(qū)動用車載能源和整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)，屬于車載能源及電氣控制技術(shù)領(lǐng)域。車載能源特征防爆箱體內(nèi)安置由超級電容器單體通過串并聯(lián)組合而成的車載儲能部件，防爆箱體之間串聯(lián)相接，設(shè)電壓檢測及監(jiān)控系統(tǒng)、溫度檢測及監(jiān)控系統(tǒng)、能量均衡管理系統(tǒng)、空調(diào)冷卻散熱通道、防爆接線插頭。整車電氣及驅(qū)動控制系統(tǒng)特征包括電控箱，由車載能源分別連接電控箱內(nèi)所設(shè)電機(jī)直流斬波控制總成、液壓系統(tǒng)控制電氣總成、氣泵變頻機(jī)組、空調(diào)變頻機(jī)組、駕駛室除霜電氣系統(tǒng)、DC-DC電源。本發(fā)明節(jié)能效益突出；環(huán)保、減排效果明顯，具有高效再生制動能量回饋蓄能功能，可避免對燃油依賴，充電速度快，大大降低設(shè)備故障率，維護(hù)成本低，使用壽命長。
文檔編號H01G9/00GK101357592SQ20081004261
公開日2009年2月4日 申請日期2008年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月4日
發(fā)明者劉兆偉, 劉繼江, 崔衡新, 謝鎔安 申請人:上海中上汽車科技有限公司