Электромобиль и зарядное устройство бортового аккумулятора для этого электромобиля

Электромобиль и зарядное устройство бортового аккумулятора для этого электромобиля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к электромобилям и зарядной системе для них, а в частности - к бортовому двигатель-генератору для зарядки аккумуляторных батарей. Транспортное средство имеет расширенный рабочий диапазон с подключенным двигателем внутреннего сгорания, вследствие чего изобретение касается гибридного электромобиля с последовательной схемой, соответствующего директивам Европейского союза.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Известны электромобили, имеющие аккумуляторные батареи, приводящие в действие электродвигатель, который, в свою очередь, осуществляет привод колес транспортного средства. Известны два типа транспортных средств, в которых применяются электродвигатели, и первым из них является гибридный электромобиль, включающий в себя электродвигатель и бортовой двигатель, работающий на топливе, причем этот двигатель используется для привода колес при определенных обстоятельствах эксплуатации транспортного средства.

Электромобиль другого типа также имеет бортовой двигатель, работающий на топливе, но этот двигатель используется лишь для привода генератора, который, в свою очередь, заряжает аккумуляторы. Компоновку последнего типа называют расширителем диапазона, поскольку бортовой двигатель-генератор расширяет диапазон, в котором транспортное средство может двигаться, работая на аккумуляторной батарее до полной разрядки.

В гибридном транспортном средстве этого типа, также называемом электромобилем с расширителем диапазона, двигатель внутреннего сгорания подключен к электрической машине, работающей как генератор. Двигатель внутреннего сгорания подводит свою мощность к генератору, который преобразует вращательное движение в электрическую энергию и подает ее на аккумулятор, расширяя диапазон (пробег транспортного средства без внешней зарядки). В альтернативном варианте, возможна подача электрической энергии на тяговый электродвигатель транспортного средства. Таким образом, двигатель внутреннего сгорания может работать с очень хорошим кпд при любых аспектах эксплуатации, что оказывает положительное влияние на выбросы CO₂ и потребление топлива агрегата. В этой заявке уделяется внимание многочисленным аспектам конструкции и эксплуатации расширителя диапазона в транспортном средстве.

Первым фактором таких агрегатов является подключение двигателя внутреннего сгорания к генератору, потому что высокая мощность сгорания топлива двигателя вызывает существенные дисбалансы вращения и деформацию коленчатого вала. Вообще говоря, для того, чтобы подключить генератор к двигателю внутреннего сгорания, сегодня известны несколько решений, в которых конструкция генератора играет важную роль. Известные решения, например - соответствующие документу DE 19735021 A1 или DE 102007024126 A1, касаются приложений в так называемых гибридных транспортных средствах с параллельной схемой, имеющих сложную систему подключения, в которой подключаемые части сочленены в осевом направлении.

Можно предвидеть различные решения для соединения вала генератора с коленчатым валом, например, можно предусмотреть эластомерную муфту, которая, однако, требует очень много места, как в осевом направлении, так и в радиальном направлении, и приходится выбирать очень большие допуски. Эти муфты также не могут поглощать требуемый растущий динамический крутящий момент.

Другие соединения включают в себя соединение валов посредством конической или конусной муфты. Эти соединения обеспечивают жесткое соединение, но нуждаются в пространстве по длине и диаметру, чтобы иметь достаточную жесткость. Кроме того, проблемными являются осевые допуски, поскольку во время сборки не удается точно определить положение монтажа в зависимости от крутящего момента затяжки. Также затрудняются сборка и демонтаж.

Другие соединения включают в себя соединение валов посредством внутренних зубьев. Однако эти соединения сложны в изготовлении; генерируемое количество движения провоцирует механический люфт и шум при движении, если используется допуск на осевую нагрузку; сборка и демонтаж при обжимных соединениях являются проблематичными, а требования к длине или пространству для сборки являются относительно высокими.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

На основании состояния уровня техники, задача изобретения состоит в том, чтобы разработать гибридный электромобиль с последовательной схемой, в котором соединение между двигателем внутреннего сгорания и генератором является очень точно регулируемым и имеет конструкцию, стойкую к моменту кручения, и обеспечивающую сокращение веса и простую сборку.

Еще одна задача состоит в том, чтобы обеспечить эффективное регулирование длины вала генератора и коленчатого вала в случае изменений температуры.

Еще одна задача состоит в том, чтобы обеспечить возможность службы генератора в качестве массы махового колеса двигателя со снижением и стоимости, и веса.

Еще одна задача состоит в том, чтобы придать двигателю минимальный вес за счет исключения таких периферийных компонентов, как традиционный маслонасос. Вернее, здесь продемонстрирован способ обеспечения «насоса» в результате всасывания, создаваемого во время такта сжатия.

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать внутренние компоненты двигателя, требующие минимальной смазки.

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать конструкцию двигателя, имеющую состояние «готовности к работе».

Еще одна задача состоит в том, чтобы разработать оптимизированную систему нагревания/охлаждения для расширителя диапазона и транспортного средства.

За счет данной конструкции в соответствии с чертежами, генератор пригоден для монтажа на разные двигатели, вследствие чего подключение можно в принципе осуществить посредством любого выбранного соединения валов и корпуса. Двигатель и генератор являются независимыми и соединенными соединительным элементом. Для одноцилиндрового двигателя с очень коротким коленчатым валом, эта конструкция является наиболее благоразумным решением, поскольку отдельный подшипник ротора генератора обеспечивает поддержание малого воздушного зазора в генераторе, чтобы достичь высокого кпд. При надлежащей компоновке, подшипник генератора может поддерживать изгибающий момент на коленчатом валу во время сгорания, а также зазоры в подшипниках при малом расстоянии между подшипниками, тем самым, предотвращая контакт ротора и корпуса.

В зависимости от конструкции и стабильности соединения между двигателем внутреннего сгорания и генератором, генератор может служить в качестве массы махового колеса для двигателя внутреннего сгорания, что, однако, не исключает затруднения ввиду генерируемого количества движения, но это затруднение устранимо посредством предлагаемого решения.

Данное изобретение относится к двигателю/генератору и механизму управления для двигателя расширителя диапазона.

В одном варианте осуществления, гибридный электромобиль с последовательной схемой оснащен двигателем внутреннего сгорания, который служит для расширения рабочего диапазона. Двигатель внутреннего сгорания подключен к генератору расширителя диапазона посредством самоцентрирующейся цилиндрической зубчатой передачи.

В еще одном варианте осуществления изобретения, гибридный электромобиль с последовательной схемой оснащен двигателем внутреннего сгорания, который служит для расширения рабочего диапазона. Коленчатый вал двигателя неподвижно соединен с валом генератора. На стороне генератора находятся неподвижный подшипник и первый плавающий подшипник, а подшипники на стороне двигателя имеют конфигурацию плавающих подшипников для поглощения удлинений валов, обуславливаемых влиянием температуры.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; шатун, связывающий поршень с коленчатым валом; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; канал, ограниченный между маслосборником и коленчатым валом; при этом, когда поршень движется из положения нижней мертвой точки в положение верхней мертвой точки, создается вакуум, приводящий к сифонированию масла через канал для смазки, по меньшей мере, части коленчатого вала.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; шатун, связывающий поршень c коленчатым валом; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; отверстие, обеспечивающее сообщение между картером двигателя и камерой цепи привода распределительного вала; и клапан, обеспечивающий поток нагнетания газов и сжатых газов в камеру цепи привода распределительного вала, когда поршень движется из положения верхней мертвой точки в положение нижней мертвой точки.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания входит в состав транспортного средства, содержащего: узел привода электрической тяги; первый контур охлаждения для узла привода электрической тяги; двигатель, включающий в себя картер двигателя, имеющий маслосборник, и подогреватель для маслосборника, гидравлически сообщающийся с первым контуром охлаждения для подогрева масла двигателя.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит картер двигателя, имеющий маслосборник, и подогреватель для подогрева масла двигателя в маслосборнике, выполненный как единое целое с маслосборником картера двигателя.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; и маслораспределительный механизм для распределения масла, находящегося в маслосборнике, на цепь привода распределительного вала для подачи смазочного масла в головку.

В еще одном варианте осуществления изобретения, двигатель внутреннего сгорания содержит: картер двигателя, определяющий опорную область и маслосборник; цилиндр, сообщающийся с картером двигателя; камеру цепи привода распределительного вала, отделенную от картера двигателя; коленчатый вал, опертый в опорной области картера двигателя и имеющий первый конец, проходящий в камеру цепи привода распределительного вала, и второй конец, проходящий через картер двигателя; поршень, расположенный в цилиндре; головку над цилиндром, имеющую внутри, по меньшей мере, один распределительный вал, приводящий в действие клапаны в головке; первое зубчатое колесо, расположенное на первом конце коленчатого вала и находящееся в камере цепи привода распределительного вала; второе зубчатое колесо, находящееся на конце распределительного вала; цепь, охватывающую вокруг первое и второе зубчатое колесо; и маслораспределительный элемент внутри головки для подачи масла на рабочие выступы кулачков.

В еще одном варианте осуществления изобретения, предложена система управления для электромобиля, причем этот электромобиль включает в себя ведущую ось, связанную с шасси. Система управления содержит: двигатель-генератор, включающий в себя электрическую машину, привод которой осуществляет двигатель, при этом двигатель-генератор сконфигурирован с возможностью генерирования электрической мощности; контроллер, сконфигурированный с возможностью электронного управления двигателем двигателя-генератора; электродвигатель, сконфигурированный с возможностью привода ведущей оси электромобиля; аккумулятор, сконфигурированный с возможностью привода электродвигателя и приема электрической мощности, генерируемой двигателем-генератором; и устройство для выбора режима, осуществляющее связь с контроллером, для выбора одного из множества рабочих режимов двигателя-генератора, при этом множество рабочих режимов обеспечивает изменяемые скорости генерирования электрической энергии.

Предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется бортовым аккумулятором, включает в себя этапы, на которых: осуществляют контроль скорости движения электромобиля; запускают двигатель электромобиля, когда скорость движения увеличивается до первого предварительно определенного порогового значения; генерируют с помощью генератора электрическую энергию для использования электромобилем; и останавливают двигатель электромобиля, когда скорость движения уменьшается до второго предварительно определенного порогового значения.

Предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется бортовым аккумулятором, включает в себя этапы, на которых: обеспечивают блок управления транспортного средства для управления электрической системой электромобиля, причем эта электрическая система включает в себя электродвигатель и аккумулятор; осуществляют привод электродвигателя с помощью аккумулятора; осуществляют контроль множества параметров аккумулятора с помощью блока управления транспортного средства, при этом множество параметров включает в себя, по меньшей мере, один из уровня напряжения, уровня заряда и уровня температуры; запускают двигатель электромобиля, когда каждый из множества параметров аккумулятора оказывается ниже предварительно определенного минимального порогового значения; генерируют с помощью генератора электрическую энергию для использования электромобилем; и заряжают аккумулятор электромобиля с помощью генерируемой электрической энергии.

Предлагаемый способ зарядки аккумулятора электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, и электродвигатель, привод которого осуществляется аккумулятором, причем электродвигатель сконфигурирован с возможностью привода ведущей оси электромобиля для движения электромобиля. Способ включает в себя этапы, на которых: обеспечивают систему рекуперативного торможения электромобиля, причем система рекуперативного торможения сконфигурирована с возможностью передачи кинетической энергии электромобиля электродвигателю для вращения электродвигателя в обратном направлении; вращают электродвигатель в прямом направлении с помощью электрической энергии из аккумулятора для движения электромобиля; генерируют первый электрический ток с помощью генератора, причем первый электрический ток направляют к аккумулятору; вращают электродвигатель в обратном направлении с помощью системы рекуперативного торможения для замедления движения электромобиля и для генерирования второго электрического тока, причем второй электрический ток направляют к аккумулятору; заряжают аккумулятор с помощью первого и второго электрических токов; осуществляют контроль первого и второго электрических токов во время этапа зарядки, чтобы определить суммарный электрический ток, подаваемый в аккумулятор; и отводят первый электрический ток из аккумулятора, когда суммарный электрический ток превышает первое предварительно определенное пороговое значение.

В еще одном варианте осуществления, электромобиль содержит: шасси; ведущую ось, связанную с шасси; электродвигатель, сконфигурированный с возможностью привода ведущей оси; аккумулятор, сконфигурированный с возможностью привода электродвигателя; двигатель-генератор, сконфигурированный с возможностью генерирования электрической энергии и обеспечения генерируемой электрической энергии в аккумулятор; и массу, поддерживаемую двигателем, для амортизации вибраций двигателя.

И, наконец, предлагаемый способ управления двигателем электромобиля, включающего в себя генератор, привод которого осуществляется двигателем, электродвигатель, привод которого осуществляется аккумулятором, и коробку передач, имеющую множество передач, при этом способ включает в себя этапы, на которых: осуществляют контроль скорости движения электромобиля; переключают коробку передач электромобиля на нейтральную передачу; принимают входное воздействие пользователя, сконфигурированное с возможностью активации двигателя электромобиля; запускают двигатель электромобиля при приеме входного воздействия пользователя и при значении скорости движения электромобиля на уровне предварительно определенного порогового значения или меньшей; генерируют электрическую энергию с помощью генератора; направляют электрическую энергию к аккумулятору; и заряжают аккумулятор электромобиля генерируемой электрической энергией.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает типичный вид примерной электрической системы электромобиля в соответствии с одним вариантом осуществления;

фиг. 2 изображает примерный логический алгоритм управления, предназначенный для управления расширителем диапазона электрической системы согласно фиг. 1;

фиг. 3 изображает график, иллюстрирующий зависимость скорости движения от скорости двигателя и выражаемой в процентах площади отверстия дроссельной заслонки в возможном режиме стабилизации аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 4 изображает график, иллюстрирующий примерное потребление мощности привода транспортного средства и примерный режим стабилизации аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 5 изображает график, иллюстрирующий примерный режим расширения диапазона и примерный режим зарядки аккумулятора расширителя диапазона согласно фиг. 1;

фиг. 6 изображает схематический вид системы охлаждения транспортного средства;

фиг. 7 изображает общий вид двигателя согласно данному варианту осуществления;

фиг. 8 изображает общий вид противоположной стороны двигателя, показанного на фиг. 7;

фиг. 9 изображает вид сбоку двигателя, показанного на фиг. 7;

фиг. 10 изображает поперечное сечение по зигзагообразным линиям 10-10 согласно фиг. 9;

фиг. 11A изображает общий вид маслосборника;

фиг. 11В изображает общий вид маслосборника снизу с частичным разделением деталей;

фиг. 12 изображает поперечное сечение по линиям 12-12 согласно фиг. 11A;

фиг. 13 изображает поперечное сечение по линиям 13-13 согласно фиг. 11A;

фиг. 14 изображает вид сверху с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны опоры генератора;

фиг. 15 изображает вид снизу с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны опоры генератора;

фиг. 16 изображает вид сверху с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны привода цепи привода распределительного вала;

фиг. 17 изображает вид снизу с частичным разделением деталей картера двигателя со стороны привода цепи привода распределительного вала;

фиг. 18 изображает общий вид в частичном разрезе кривошипа в сборе;

фиг. 19 изображает общий вид сверху в частичном разрезе кривошипа в сборе;

фиг. 20 изображает общий вид сверху узла головки и клапанной крышки;

фиг. 21 изображает общий вид части отливки головки;

фиг. 22 изображает поперечное сечение по линиям 22-22 согласно фиг. 9;

фиг. 23 изображает внутренняя полость цепи привода распределительного вала со снятой крышкой;

фиг. 24 изображает поперечное сечение по линиям 24-24 согласно фиг. 22;

фиг. 25 изображает общий вид снизу клапанной крышки;

фиг. 26 и 27 изображают общие виды маслораспределительного механизма, находящегося внутри клапанной крышки;

фиг. 28 изображает общий вид возможной ориентации и конструкции опор для расширителя диапазона внутри транспортного средства;

фиг. 29 изображает вид в увеличенном масштабе камеры привода распределительного вала, где показан маслосборный скребок, расположенный между звеньями цепи привода распределительного вала;

фиг. 30 изображает общий вид клапанной крышки в сборе, при этом внешняя часть крышки срезана для того, чтобы показать внутренний маслораспределительный механизм;

фиг. 31 изображает общий вид, аналогичный фиг. 30, на котором показан весь маслораспределительный механизм внутри клапанной крышки;

фиг. 32 изображает поперечное сечение двигателя и генератора согласно фиг. 28;

фиг. 33 изображает в увеличенном масштабе сечение части, обозначенной на фиг. 32;

фиг. 34 изображает в общем виде коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания;

фиг. 35A и 35B изображают подшипники на валах;

фиг. 36 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, предназначенной для использования с вышеупомянутым двигателем;

фиг. 37 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, представляющей собой альтернативу варианта, показанного на фиг. 36; и

фиг. 38 изображает схематический эскиз системы амортизации двигателя, представляющей собой альтернативу варианта, показанного на фиг. 36.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Описываемые здесь варианты осуществления не следует считать исчерпывающе характеризующими изобретение или определяющими его точными формами, описываемыми в нижеследующем подробном описании. Скорее, варианты осуществления выбраны и описаны так, что другие специалисты в данной области техники смогут воспользоваться приводимыми положениями.

Обращаясь сначала к фиг. 1, отмечено, что здесь показана электрическая система 10 для управления работой электромобиля. Электромобиль может быть легковым автомобилем, вездеходом, спортивным легковым автомобилем, гидроциклом или любым другим подходящим транспортным средством. В иллюстрируемом варианте осуществления, электрическая система 10 сконфигурирована для использования с легковым автомобилем. Электрическая система 10 включает в себя аккумулятор 36 транспортного средства, который обеспечивает электрическую энергию для электродвигателя 48 транспортного средства с целью привода ведущей оси 50 электромобиля. Для генерирования электрической энергии с целью использования в электрической системе 10, например - с целью зарядки аккумулятора 36 транспортного средства или питания двигателя 48 транспортного средства, представляющего собой электромобиль, служит расширитель 16 диапазона. Электрическая система 10 включает в себя блок 12 управления транспортного средства (БУТС), осуществляющий связь с электронным блоком 14 управления (ЭБУ). В иллюстрируемом варианте осуществления, ЭБУ 14 представляет собой электронный контроллер, сконфигурированный с возможностью управления работой двигателя расширителя 16 диапазона. В качестве иллюстрации, отметим, что ЭБУ 14 выдает сигналы управления в двигатель расширителя 16 диапазона посредством системы 18 электронного управления. ЭБУ 14 может управлять, например, положением дроссельной заслонки, скоростью двигателя, установкой угла опережения зажигания и другими параметрами двигателя расширителя 16 диапазона. Расширитель 16 диапазона включает в себя электрический генератор 17, подключенный к двигателю, который осуществляет его привод. Например, расширитель 16 диапазона, имеющий генератор 17 и двигатель, как показано на фиг. 7-31 и описывается здесь.

БУТС 12 представляет собой электронный контроллер, сконфигурированный с возможностью управления электрическими системами и подсистемами электромобиля. Например, БУТС 12 может управлять электродвигателями вентилятора и водяного насоса, управлять скоростью движения и скоростью электродвигателя транспортного средства и контролировать эти скорости, принимать и отрабатывать входные воздействия и команды водителя, а также управлять системой обогрева и охлаждения электромобиля. В одном варианте осуществления, БУТС 12 включает в себя микропроцессор, имеющий программное обеспечение, которое содержит команды для управления запуском и рабочим режимом расширителя 16 диапазона. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 сконфигурирован с возможностью подачи переключаемого напряжения в ЭБУ 14 в соответствии с логическим алгоритмом управления, проиллюстрированным на фиг. 2, для запуска расширителя 16 диапазона. В одном варианте осуществления, ЭБУ 14 управляет двигателем расширителя 16 диапазона с помощью параметров транспортного средства, выдаваемых посредством БУТС 12. В альтернативном варианте, ЭБУ 14 может включать в себя микропроцессор, имеющий программное обеспечения для выполнения логического алгоритма управления согласно фиг. 2 и для управления расширителем 16 диапазона.

Для осуществления связи между БУТС 12 и различными компонентами и устройствами электрической системы 10 предусмотрена сеть 40 связи. В качестве иллюстрации, отметим, что сеть 40 связи использует протокол локальной сети контроллеров (шины CAN), хотя можно использовать другие подходящие протоколы связи между компонентами электрической системы 10. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 осуществляет связь с ЭБУ 14, системой 20 кондиционирования, интерфейсом 22 водителя, аккумулятором 36 транспортного средства, выпрямителем 42, инвертором 44, зарядным устройством 52 и преобразователем 54 через сеть 40 связи.

В качестве иллюстрации, отметим, что система 20 кондиционирования включает в себя нагревательную систему 76 и систему 78 кондиционирования воздуха. В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 управляет работой нагревательной системы 76 и системы 78 кондиционирования воздуха. Интерфейс 22 водителя может включать в себя пользовательские входы, которые дают пользователю возможность регулировать уставки системы 20 кондиционирования электромобиля.

Электрическая система 10 дополнительно включает в себя входы 24 для входных воздействий водителя и переключатель 26 передач. В качестве иллюстрации, отметим, что входы 24 для входных воздействий водителя включают в себя вход 72 тормозов, вход 73 дроссельной заслонки и переключатель 74 режимов. Вход 72 тормозов выдает в БУТС 12 сигнал, который заставляет БУТС 12 замедлять или останавливать движение электромобиля, например, за счет торможения колес электромобиля. В иллюстрируемом варианте осуществления, электромобиль включает в себя систему рекуперативного торможения, которая работает совместно с механическим тормозом. В частности, механический тормоз сконфигурирован с возможностью содействия торможению, когда рекуперативный тормоз не способен прикладывать адекватное тормозное усилие для удовлетворения потребности включения тормозов. Вход 73 дроссельной заслонки выдает в БУТС 12 сигнал, характеризующий положение входного дросселирующего устройства, такого, как педаль, рычаг или устройство поворотного захвата. В ответ, БУТС 12 управляет скоростью и крутящим моментом электродвигателя 48 транспортного средства на основании сигнала, обеспеченного с помощью входа 73 дроссельной заслонки.

Переключатель 74 режимов обеспечивает в БУТС 12 сигнал, характеризующий выбранный рабочий режим электромобиля. Примерные рабочие режимы включают в себя экономичный режим и спортивный режим. В экономичном режиме, рабочие параметры транспортного средства ограничены, так что срок службы и рабочие параметры аккумулятора 36 максимизируются. Например, в экономичном режиме может быть ограничено быстрое ускорение транспортного средства. Спортивный режим обеспечивает максимальные рабочие параметры колес (например, быстрое ускорение и мощность) при затратах энергии аккумулятора 36 транспортного средства со скоростью, потенциально большей, чем в экономичном режиме.

Переключатель 26 передач обеспечивает в БУТС 12 сигнал, характеризующий передачу, выбранную для эксплуатации электромобиля. В иллюстрируемом варианте осуществления, переключатель 26 передач включает в себя передачу переднего хода, передачу заднего хода и нейтральную передачу. Переключатель 26 передач и переключатель 74 режимов могут быть выполнены в виде коммутационного механизма, кнопки, рычага или другого подходящего устройства, сконфигурированного с возможностью приема входного воздействия пользователя для выбора режима или передачи при эксплуатации транспортного средства.

Интерфейс 22 водителя включает в себя вход 82 выбора режимов, который обеспечивает сигнал в БУТС 12, характеризующий выбранный рабочий режим расширителя 16 диапазона. Вход 82 выбора режимов также сконфигурирован с возможностью пуска и останова расширителя 16 диапазона. Примерные рабочие режимы расширителя 16 диапазона включают в себя режим стабилизации аккумулятора, режим расширения диапазона и режим зарядки аккумулятора, которые проиллюстрированы на фиг. 4-5 и описываются здесь. В режиме стабилизации аккумулятора, расширитель 16 диапазона работает, поддерживая заряд аккумулятора 36 транспортного средства, по существу, на постоянном уровне. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, приблизительно такую же, как средняя потребляемая во время эксплуатации транспортного средства, или превышающую ее. В режиме зарядки аккумулятора, расширитель 16 диапазона работает, увеличивая заряд аккумулятора 36 транспортного средства. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, которая существенно больше, чем средняя отбираемая из аккумулятора 36 транспортного средства во время эксплуатации транспортного средства. В режиме расширения диапазона, расширитель 16 диапазона работает, расширяя диапазон или «срок службы» аккумулятора 36 транспортного средства. В частности, расширитель 16 диапазона генерирует электрическую энергию, которая меньше, чем отбираемая в среднем из аккумулятора 36 транспортного средства во время эксплуатации транспортного средства. В одном варианте осуществления, в интерфейсе 22 водителя предусмотрены и входы 24 для входных воздействий водителя, и переключатель 26 передач, и переключатель 82 выбора режимов.

В иллюстрируемом варианте осуществления, БУТС 12 управляет работой электродвигателей 28 и 32 вентиляторов и электродвигателей 30 и 34 водяных насосов. Электродвигатели 28 и 32 вентиляторов могут быть однофазными или трехфазными электродвигателями. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 28 вентилятора осуществляет привод вентилятора 84 двигателя для охлаждения двигателя расширителя 16 диапазона, когда двигатель достигает высоких уровней температуры. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 32 вентилятора и электродвигатель 30 водяного насоса осуществляет привод вентилятора 88 аккумулятора и водяного насоса 86 аккумулятора, соответственно, для охлаждения аккумулятора 36 транспортного средства и связанных с аккумулятором схем электрической системы 10. В качестве иллюстрации, отметим, что электродвигатель 34 водяного насоса осуществляет привод водяного насоса 90 для охлаждения электрических компонентов и схем электрической системы 10, включая выпрямитель 42, инвертор 44, ЭБУ 14, БУТС 12, генератор 17, преобразователь 54 и электродвигатель 48 транспортного средства. В одном варианте осуществления, электрическая цепь электрической системы 10 поддерживается при температуре примерно 60 градусов или менее. В иллюстрируемом варианте осуществления, электродвигатель 34 водяного насоса также используется для подогрева масла двигателя расширителя 16 диапазона.

Аккумулятор 36 транспортного средства сконфигурирован с возможностью подвода энергии к электродвигателю 48 транспортного средства для привода электромобиля. В качестве иллюстрации, отметим, что аккумулятор 36 транспортного средства представляет собой аккумулятор, рассчитанный на напряжения от 404 В до 280 В постоянного тока, хотя - в зависимости от требований к транспортному средству - можно использовать и другие аккумуляторы с подходящими напряжениями в качестве аккумулятора 36 транспортного средства. Аккумулятор 36 транспортного средства подключен к электродвигателю 48 транспортного средства через распределитель 46 напряжения. В качестве иллюстрации, отметим, что распределитель 46 напряжения представляет собой распределительную коробку высокого напряжения (РКВН), сконфигурированную с возможностью направления напряжения, принимаемого из аккумулятора 36 транспортного средства и из расширителя 16 диапазона, к подходящим устройствам в электрической системе 10. В иллюстрируемом варианте осуществления, распределитель 46 напряжения подключен к аккумулятору 36 транспортного средства посредством проводов 64, к выпрямителю 42 - посредством проводов 66, к инвертору 44 - посредством проводов 80, к зарядному устройству 52 - посредством проводов 68, и к преобразователю 54 постоянный ток/постоянный ток (DC/DC-преобразователю) - посредством проводов 70. В качестве иллюстрации, отметим, что провода 64, 66, 68, 70 и 80 включают в себя пары находящихся под напряжением и заземляющих проводов, выполненных с возможностью передачи высокого напряжения между соответствующими компонентами.

Распределитель 46 напряжения направляет электрическую энергию, принимаемую от аккумулятора 36 транспортного средства, к инвертору 44 постоянный ток/переменный ток (DC/AC-инвертор). Инвертор 44 преобразует напряжение постоянного тока из распределителя 46 напряжения в напряжение переменного тока и обеспечивает напряжение переменного тока электродвигателю 48 транспортного средства посредством кабелей 62 электродвигателя. В иллюстрируемом варианте осуществления, электродвигатель 48 транспортного средства представляет собой трехфазный электродвигатель переменного тока. В одном варианте осуществления, система рекуперативного торможения используется для генерирования электрической энергии из кинетической энергии транспортного средства во время торможения транспортного средства. В частности, кинетическая энергия транспортного средства используется для привода электродвигателя 48 транспортного средства в противоположном направлении, чтобы таким образом заставить электродвигатель 48 транспортного средства генерировать электрическую энергию, которая подается обратно через распределитель 46 напря