專利名稱：電動(dòng)車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)車輛(Electric Vehicles, EVs)領(lǐng)域，并可用于裝備有自備電源的EVs和與外部電源連接的EVs (有軌電車、無(wú)軌電車、城際列車)。
更具體地，本發(fā)明涉及運(yùn)輸車輛制動(dòng)過(guò)程中電能回收(存儲(chǔ))方面的技術(shù)決策。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中已知有各種各樣的用于提高電動(dòng)車輛制動(dòng)過(guò)程中回收電能的使用效率的策略。
例如，已知“Battery-fed vehicle traction motor with capacitor boost，，(專利FR2757806Al，B60Lll/00，
公開(kāi)日期1998年7月3日)。該裝置包括一電機(jī)，該電機(jī)與具有電子控制的電動(dòng)車輛的車輪相連，該電子控制由蓄電池、電容器組和邏輯單元供電。邏輯單元的輸出與繼電器線圈相連，該繼電器線圈的觸點(diǎn)將電容器組與蓄電池串聯(lián)。基本上，在再生制動(dòng)期間和運(yùn)輸車輛加速過(guò)程中，將電容器組連接起來(lái)。如果再生制動(dòng)沒(méi)有使電容器組充滿電，則使用獨(dú)立的依靠電池的充電器。
現(xiàn)有技術(shù)裝置的缺點(diǎn)包括，當(dāng)蓄電池與電容器組串聯(lián)時(shí)，由于過(guò)壓供電而造成電源單元的功率尺寸比高，和由于使用了附加電池充電單元而造成裝置的復(fù)雜性過(guò)高。
此外，在再生制動(dòng)期間，與電池充電率相等的電容器組充電率僅由所述電容器組和電池的狀態(tài)以及由制動(dòng)率決定，電容器組充電率可以超出可能導(dǎo)致蓄電池壽命縮短的允許(推薦)值。
公開(kāi)在蘇聯(lián)發(fā)明人證書(shū)No. 74107中的一種“用于車輪的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)”與本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)相接近。該現(xiàn)有技術(shù)的裝置包括設(shè)計(jì)用于為電池充電的電源，該電池通過(guò)隔離二極管與分子電容器單元相連，該分子電容器單元與受控電壓型換流器并聯(lián)。旋轉(zhuǎn)的速度由上述換流器的輸出電壓的變化控制，該換流器用于以一定電壓轉(zhuǎn)換降壓比向電驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸送電力，和在制動(dòng)期間以一定電壓轉(zhuǎn)換升壓比從電驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行電力回收。在制動(dòng)過(guò)程中， 停止從電池到電機(jī)的能量輸送，所述電機(jī)轉(zhuǎn)換為發(fā)電機(jī)模式。在這種情況下，與發(fā)電機(jī)輸出過(guò)程中產(chǎn)生的電流成比例的制動(dòng)扭矩作用于車輪上，換流器處于發(fā)電機(jī)過(guò)壓工作的模式。 在進(jìn)一步的運(yùn)行過(guò)程中，電力從電容器組傳輸?shù)綋Q流器，在這種情況下，該過(guò)程將持續(xù)到電池和電容器組的電壓相等。之后，電機(jī)由電池供電。
該現(xiàn)有技術(shù)的裝置的缺點(diǎn)包括主電源和主用戶之間使用了隔離二極管，其中，主電源即是指蓄電池，而主用戶在電驅(qū)動(dòng)電機(jī)中是指換流器，當(dāng)電驅(qū)動(dòng)電機(jī)處于電機(jī)工作狀態(tài)下，該隔離二極管會(huì)造成額外損耗；隔離二極管中還使用了散熱片，該散熱片安裝在電源電路上，使電動(dòng)車輛的重量和空間節(jié)省參數(shù)惡化。制動(dòng)過(guò)程中，只要電能存儲(chǔ)在電容器組中，就會(huì)在換流器端子上積累電壓。這種情況導(dǎo)致在選擇換流器的功率放大器如功率晶體管、電源濾波器的電容器驅(qū)動(dòng)器等時(shí)，必須有進(jìn)一步的要求，這些要求通常導(dǎo)致功率尺寸比的高估和換流器成本的提高，而且由于換流器應(yīng)工作于一個(gè)具有較大變化范圍的電源電壓下，這些要求會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流器運(yùn)行的邏輯(調(diào)諧)復(fù)雜化。
現(xiàn)有技術(shù)的方案的缺點(diǎn)還包括存儲(chǔ)在電容器組中能量的使用，例如，當(dāng)車輛速度開(kāi)始從0(最小值)變?yōu)樾碌?預(yù)設(shè))值時(shí)，電容器組的放電開(kāi)始于車輛的啟動(dòng)。在這一過(guò)程中，換能器消耗的電力及隨之產(chǎn)生的電源電流，從0(最小值)變?yōu)榕c車輛最大速度相應(yīng)的最大值。因此，可取的方法為將存儲(chǔ)在電容器組中的電力用于加速到中間速度值和更高的速度值，從而降低電源負(fù)載并減少電源的最大輸入電流。
題為"Sealed Lead-Acid Batteries，，的文章(www.powerinfo.ru/ accumulatortype. php)提出鉛酸電池使用壽命和放電深度的關(guān)系。如曲線所示，放電深度的雙倍降低會(huì)增加周期數(shù)，例如電池使用壽命。相似的關(guān)系也適用于其它類型的電池。
當(dāng)將2個(gè)獨(dú)立的輪轂電驅(qū)動(dòng)電機(jī)用于一輛EV的一根車軸或每根車軸上時(shí)，會(huì)產(chǎn)生獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)電機(jī)上的合理控制問(wèn)題。
RU2048309C1中公開(kāi)的一種“電動(dòng)車””接近于本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)。現(xiàn)有技術(shù)的裝置包括混合電源；用于選擇移動(dòng)方向的開(kāi)關(guān)設(shè)備“前后”，工作模式包括后輪驅(qū)動(dòng)、前輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)；分別與可變電阻器耦合的驅(qū)動(dòng)和制動(dòng)踏板；以及前后輪的可逆電驅(qū)動(dòng)電機(jī)。
為了提供同樣的速度值，前后輪的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)成對(duì)地串聯(lián)耦合。
現(xiàn)有技術(shù)的裝置的缺點(diǎn)包括不能對(duì)速度值和/或車軸的車輪的扭矩進(jìn)行分路控制。
在EV轉(zhuǎn)彎期間，全部4個(gè)車輪的速度通常是不同的，轉(zhuǎn)彎半徑越小，速度差越大。 并且，車軸電機(jī)的總電流在車軸上引起相同的車輪扭矩。同時(shí)，一般來(lái)說(shuō)，車軸上的阻力車輪扭矩不同，車軸上所需的電機(jī)扭矩或制動(dòng)扭矩也應(yīng)該不同。例如，當(dāng)一個(gè)車輪與泥漿接觸，其它的車輪與浙青接觸，則不同車輪上的牽引系數(shù)有η階程度的差異，現(xiàn)有技術(shù)的方案中的第一車輪將以最大速度旋轉(zhuǎn)，而與此同時(shí)第二車輪仍然是靜止的，與具有機(jī)械差動(dòng)裝置的情況相同。轉(zhuǎn)彎過(guò)程中，當(dāng)EV的車輪設(shè)置為同樣的速度，卻以不同的實(shí)際速度運(yùn)行時(shí)， 將導(dǎo)致電機(jī)的不同負(fù)載。同時(shí)，速度預(yù)設(shè)值的選擇非常重要。如果實(shí)際車輪速度大于預(yù)設(shè)值，驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)換為制動(dòng)(發(fā)電機(jī))模式，車輪開(kāi)始制動(dòng)EV。這樣會(huì)導(dǎo)致EV喪失穩(wěn)定性。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)裝置的上述一些缺點(diǎn)，從而提高制動(dòng)中回收的能量的利用率，降低EV重量和空間節(jié)省參數(shù)和成本，提高自備可逆電源的使用壽命，改善EV性能特點(diǎn)，例如機(jī)動(dòng)性、路感、節(jié)油效率、一次充電續(xù)航里程。
本發(fā)明的電動(dòng)車輛中可實(shí)現(xiàn)上述目的。該車輛包括至少1個(gè)電機(jī)，其通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)(或沒(méi)有該傳動(dòng))與車輛的車輪耦合；控制系統(tǒng)，其包括1個(gè)或多個(gè)可逆換流器，該換流器使其可控制上述電機(jī)的速度和/或扭矩，高容量電容器和具有放電鍵的穩(wěn)流電阻器，該控制系統(tǒng)還包括至少1個(gè)具有控制系統(tǒng)的可逆直流升壓/降壓變壓器，2個(gè)電流傳感器，2 個(gè)電壓傳感器，用于電機(jī)的速度傳感器，其中，1個(gè)或多個(gè)換流器固定地連接于所述電源端子，電容器通過(guò)上述可逆換流器連接于電源端子；第一電流傳感器用于指示可逆電源的電流值和方向，第二電流傳感器測(cè)量作為換流器的元件的電感扼流圈的電流。第一電壓傳感器測(cè)量電源端子上的電壓，第二電壓傳感器測(cè)量電容器端子上的電壓。上述傳感器的輸出連接于可逆換流器控制系統(tǒng)的輸入，該控制系統(tǒng)的輸出連接于可逆換流器和放電鍵的控制輸入。
當(dāng)使用自備可逆電源時(shí)，優(yōu)選地的是使用這樣一種電源，即蓄電池，一般而言，可選地，該裝備有使用燃料電池的電化學(xué)發(fā)電機(jī)。
可逆換流器由4個(gè)旁路二極管分流的4個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)和電感扼流圈構(gòu)成其基礎(chǔ)， 其中，第一晶體管集電極連接于電源端子，第一晶體管發(fā)射極與第二晶體管集電極和扼流圈的第一輸出耦合；第三晶體管集電極連接于電容器端子；第三晶體管發(fā)射極與第四晶體管集電極和扼流圈的第二輸出耦合；第二晶體管發(fā)射極與第四晶體管發(fā)射極、電容器第二端子和電源第二端子耦合。
可逆換流器用于使用預(yù)設(shè)電流將電容器預(yù)充電至最大電壓，和在再生電力不足條件下的再充電。
本發(fā)明的車輛中的控制系統(tǒng)決定車輛啟動(dòng)期間的靜態(tài)電流值，該靜態(tài)電流值與起步扭矩有關(guān)，該起步扭矩基于從速度傳感器接收的信息獲得。
控制系統(tǒng)還用于提供由電容器中的能量?jī)?chǔ)備的消耗所限制的電源電流。
控制系統(tǒng)用于消耗在第一電流傳感器的輸出信號(hào)極性發(fā)生變化的運(yùn)輸車輛制動(dòng)期間回收的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)能量，對(duì)電容器的充電。
控制系統(tǒng)提供通過(guò)將可逆電源充電電流限制在預(yù)設(shè)水平的方式對(duì)電容器的充電。
控制系統(tǒng)提供在可逆電源端子上的電壓超出預(yù)設(shè)值的條件下，將穩(wěn)流電阻器與電源端子連接，并將穩(wěn)流電阻器電流從0逐步調(diào)整至最大值。
當(dāng)車輛處于車輛中間速度值(0值和最大值之間)，控制系統(tǒng)在電容器中提供一電壓水平，其足夠用于產(chǎn)生從中間速度值至最大速度值的加速期間的車輛起動(dòng)電流，并支持將在從中間速度值至完全停止的車輛制動(dòng)期間回收的能量存儲(chǔ)在電容器中。
此外，在耦合了外部電源或包括自備電源的本發(fā)明的EV中的一個(gè)或每個(gè)車軸上， 使用了 2個(gè)獨(dú)立的輪轂電驅(qū)動(dòng)電機(jī)時(shí)，可使用由所述具有扼流圈和超級(jí)電容器的可逆換流器形成的能量回收裝置用于設(shè)定扭矩和移動(dòng)速度的控制，用于設(shè)定制動(dòng)扭矩的控制，移動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)，2個(gè)或4個(gè)分別與2個(gè)或4個(gè)車輪耦合的輪電驅(qū)動(dòng)電機(jī)，2個(gè)或4個(gè)用于調(diào)整電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩的可逆換流器，并裝備有轉(zhuǎn)向角度傳感器和頂層控制系統(tǒng)(Top Level Control System, TLCS)，其中，除轉(zhuǎn)向角度傳感器之外，所述設(shè)定移動(dòng)速度和扭矩的控制和制動(dòng)扭矩的控制和移動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)與TLCS輸入相連，TLCS輸出與可逆換流器的控制輸入相連，該可逆換流器包括具有電機(jī)中的電流限制水平和制動(dòng)工作條件的分離設(shè)定的相互設(shè)計(jì)。此外，TLCS輸入還可用于與傳輸關(guān)于電驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流和速度的信息的換流器的輸出相連。TLCS根據(jù)轉(zhuǎn)向與加速和制動(dòng)踏板的位置產(chǎn)生電機(jī)的速度(扭矩)設(shè)定。
為了提供通過(guò)設(shè)定在初始位置的加速踏板的EV加速的所需(可控)的舒適度， TLCS設(shè)定0電流(扭矩)值和最小速度值。隨著加速踏板被踏下，首先電流(扭矩)設(shè)定的值隨著為常量(最小)的速度設(shè)定而增加。在電流限制水平的峰值之后，加速踏板的進(jìn)一步踏下使速度設(shè)定增加。
為了避免車輪抓地力的損失(車輪滑轉(zhuǎn))，TLCS在加速期間控制驅(qū)動(dòng)的車輪速度， 當(dāng)超出預(yù)設(shè)值的時(shí)候，限制電流(扭矩)水平，例如，其提供防滑(牽引力控制)條件。
為了提供調(diào)整性能，為了提供所需(可控)的減速率和急剎穩(wěn)定性，在速度設(shè)定信號(hào)減弱，駕駛隨著制動(dòng)踏板被踏至原始位置而進(jìn)入制動(dòng)模式的條件下，TLCS設(shè)定制動(dòng)電流 (扭矩)值如下0值(滑行模式)或某值，預(yù)設(shè)值(與車輛中的電機(jī)制動(dòng)相同)，隨著制動(dòng)踏板被踏下，增加電流(扭矩)設(shè)定。該情況下，基于車輪速度相關(guān)的信息的TLCS控制“下坡”制動(dòng)率，并且需要的話，限制制動(dòng)扭矩值，或產(chǎn)生防止車輪抱死的脈沖扭矩成分。
為了有效的增強(qiáng)轉(zhuǎn)向舒適度和穩(wěn)定性，而使用橫向加速傳感器，其輸出與TLCS輸入相連，在該情況下起到確保車輛在不同道路行駛的安定性能的作用。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示出沒(méi)有TLCS的本發(fā)明的EV ；
圖2說(shuō)明了用于可逆換流器的示意電路圖的一個(gè)實(shí)施例；
圖3表示本發(fā)明的EV的功能圖4表示用于設(shè)定速度和扭矩的TLCS輸出信號(hào)和加速踏板位置的關(guān)系。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
圖1示出本發(fā)明的EV的示意性電路，其包括自備(車載)可逆電源或通過(guò)端子1 和2耦合于外部可逆電源，端子1和2上的電壓通過(guò)電壓傳感器測(cè)量，電流通過(guò)電流傳感器測(cè)量。
端子1和2用于將穩(wěn)流電阻器R(與旁路二極管⑶并聯(lián))、放電鍵(DK)串聯(lián)，可逆換流器(RCl至RCi)用于調(diào)整通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)或沒(méi)有傳動(dòng)(電機(jī)-車輪)(圖1中未標(biāo)示) 而耦合于EV車輪上的電機(jī)(EMl至EMi)的速度和/或扭矩。
該電路圖還表示了超級(jí)電容器(SC)，其電壓通過(guò)傳感器2Sv測(cè)量。SC與可逆換流器(RC)的輸出端子4和2相連，可逆換流器的輸出端子3和2與電源1的端子1和2相連。
圖2說(shuō)明了可逆換流器(RC)的一個(gè)實(shí)施例，可逆換流器由與4個(gè)旁路二極管 D1-D4并聯(lián)的4個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)S1-S4和電感扼流圈L構(gòu)成其基礎(chǔ)，該感應(yīng)線圈L的電流通過(guò)傳感器2 測(cè)量。
包括與一個(gè)電機(jī)相連的速度傳感器的輸出的上述傳感器的輸出，與控制系統(tǒng) (Control System, CS)相連。
CS輸出與RC和DK的控制輸入相連。
圖3所示的為EV的頂層控制系統(tǒng)，該頂層控制系統(tǒng)用于轉(zhuǎn)向角度傳感器的信號(hào)、 加速踏板的位置(設(shè)定電機(jī)的速度和/或扭矩)，和制動(dòng)踏板(設(shè)定制動(dòng)扭矩)、手(駐車) 剎的位置、從RCl至RCi的模式選擇開(kāi)關(guān)(前向-后向等)的相互交互。
本發(fā)明的裝置工作如下。
作為對(duì)操作者(駕駛員)轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)火開(kāi)關(guān)的響應(yīng)，CS通過(guò)RC執(zhí)行從電源1對(duì)SC的充電。首先，將晶體管Kl相對(duì)脈沖持續(xù)時(shí)間(連接時(shí)間)從0變?yōu)?，使得電源1向SC充電。然后，通過(guò)晶體管Kl的啟動(dòng)和運(yùn)行，SC充電至最大電壓(Uscmax)。
啟動(dòng)EV過(guò)程中，控制系統(tǒng)通過(guò)電流傳感器1 控制可逆電源1的電流，在EV起步 (其扭矩通過(guò)來(lái)自速度傳感器的信號(hào)確定)過(guò)程中，控制系統(tǒng)指定與EV靜態(tài)時(shí)刻相應(yīng)的電源1的電流水平。從這一時(shí)刻(起步)開(kāi)始，CS開(kāi)始將SC放電至可逆換流器(ECl-ECi) 中，從而將電源1的電流維持在固定水平。因此，實(shí)現(xiàn)電源1啟動(dòng)電流的限制。
在EV制動(dòng)和在電流傳感器ISc的輸出上回收電力的過(guò)程中，輸出信號(hào)極性發(fā)生變化。當(dāng)所述信號(hào)超出與可逆電源(SB)的標(biāo)稱(容許)充電率相應(yīng)的預(yù)設(shè)值時(shí)，CS開(kāi)始對(duì) SC充電，同時(shí)將電源1的充電電流維持在預(yù)設(shè)水平。
SC中的電壓值通過(guò)電壓傳感器2Sv測(cè)量。SC電容值根據(jù)EV動(dòng)能存儲(chǔ)的吸收來(lái)選擇，與最大速度和EV最大載重，例如最大值相應(yīng)。當(dāng)達(dá)到SC中的最大電壓(Uscmax)時(shí)，CS 終止為SC充電。如果這時(shí)候電力回收過(guò)程沒(méi)有停止(例如制動(dòng)過(guò)程沒(méi)有完成)，例如EV在長(zhǎng)距離下坡，則電壓開(kāi)始在端子1和2上逐漸積累。對(duì)來(lái)自2Sv的信號(hào)作出響應(yīng)，CS向放電鍵(DK)發(fā)出控制信號(hào)。這種情況下，CS通過(guò)穩(wěn)流電阻器R逐步改變DK電流，該穩(wěn)流電阻器R用于對(duì)電源(端子1和2)分流，并逐步限制在端子1和2上的電壓。
如果制動(dòng)結(jié)束后SC端子上的電壓水平不足，則CS通過(guò)RC從電源1對(duì)SC再次充 H1^ ο
由此，本發(fā)明的EV提供預(yù)充電，并在需要的時(shí)候，在停車處對(duì)SC再次充電至所需電壓水平，在EV加速期間，SC放電至負(fù)載中。在該情況下，將電源電流限制在EV靜態(tài)電流 (扭矩)水平。由于可逆換流器，SC(需要時(shí))放電至低于電源1的電壓的最大值化(^擬。 在以中間速度(小于EV最大速度)移動(dòng)期間，SC存儲(chǔ)足夠用于電源的啟動(dòng)電流的能量?jī)?chǔ)備，需要時(shí)，可加速至最大速度，SC還可以接收(存儲(chǔ))從中間速度制動(dòng)至停止期間回收的電能。
回收能量的一部分按照電源充電條件的要求，上傳至可逆電源。
本發(fā)明的裝置通過(guò)增加回收能量利用率而降低調(diào)整損失，提高自備可逆電源的壽命(該電源的成本構(gòu)成EV總成本的很大部分)，并且，由于SC端子上的電壓變化范圍的擴(kuò)大，和按照電源充電條件將回收能量的一部分反饋至可逆電源，降低了 SC的重量和成本參數(shù)，節(jié)省了空間。
本發(fā)明的裝置可用于具有自備電源的電動(dòng)車輛，和具有外部(耦合)電源的市政電力運(yùn)輸工具(有軌電車、無(wú)軌電車、城際列車)。后者中，可逆性可通過(guò)在EV輸入(端子 1和2)上安裝電容器組來(lái)實(shí)現(xiàn)。致動(dòng)電機(jī)可以是任何類型，DC或AC。
換流器為電驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供了機(jī)電特性的所有4個(gè)象限的運(yùn)行，并具有可逆性，例如在制動(dòng)期間進(jìn)行能量回收。
在圖3說(shuō)明的實(shí)施例中，EV包括或連接于電源(PS)1，能量回收裝置0)，移動(dòng)速度 (扭矩)設(shè)定控制(加速踏板C3))、制動(dòng)扭矩設(shè)定控制(制動(dòng)踏板(4))、移動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān) (前向、后向、停止(5))。該裝置包含與車輛耦合或設(shè)置在車輪(電機(jī)-車輪)MWl-MWi (7) 上的電機(jī)(6)的可逆換流器RCl-RCi，轉(zhuǎn)向角度傳感器⑶和頂層控制系統(tǒng)(TLCS) (9)，其中，所述設(shè)定和模式選擇控制、轉(zhuǎn)向角度傳感器與TLCS輸入相連，而TLCS輸出與換流器 RC1-RC4的控制輸入相連。
電源(PS)可以是蓄電池(SB)和/或使用燃料電池的電化學(xué)發(fā)電機(jī)。也可以使用 “內(nèi)燃機(jī)-發(fā)電機(jī)”系統(tǒng)，其與SB結(jié)合，形成所謂的聯(lián)合動(dòng)力裝置(Combined Power Plant,CPP)。PS可以是外置的，如在無(wú)軌電車中那樣。
以上描述的能量回收裝置，其中包括能量存儲(chǔ)裝置，例如超級(jí)電容器，接受在制動(dòng) (回收)期間由電機(jī)產(chǎn)生的能量，能量存儲(chǔ)，并作為對(duì)TLCS指令的響應(yīng)，在EV加速和移動(dòng)期間反饋到電源電路。
換流器RC1-RC4提供按照TLCS的設(shè)定，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)DM1-DM4的速度和/或扭矩。 該換流器具有可逆性，例如，在制動(dòng)(發(fā)電機(jī))條件下的工作過(guò)程中，換流器將能量反饋至電源電路。
致動(dòng)電機(jī)AM1-AM4可以是各種類型，例如DC或AC，換向器或無(wú)刷伺服。特別地，它們可以為設(shè)置在車輪(電機(jī)-車輪)上的具有永磁激勵(lì)的反向同步三相電機(jī)(其轉(zhuǎn)子為外部旋轉(zhuǎn)部件，定子為內(nèi)部靜止部件)。
圖4表示用于設(shè)定速度和電流(扭矩)I (M)的TLCS輸出信號(hào)和加速踏板位置 i^accel之間的關(guān)系。在EV停止、加速踏板位于起始位置的時(shí)候，TLCS設(shè)定最小速度值min 和0電流值(扭矩)。在加速踏板被踏下的時(shí)候，操作者(駕駛員)設(shè)定由AM產(chǎn)生的扭矩。 隨著電流(設(shè)定)扭矩達(dá)到抵抗靜態(tài)扭矩的數(shù)值，EV起步并以一動(dòng)態(tài)扭矩進(jìn)行加速，該動(dòng)態(tài)扭矩由設(shè)定的扭矩和靜態(tài)扭矩之間的差值定義，例如，該設(shè)定的扭矩由操作者決定。只要 EV在其達(dá)到min水平電流速度值之后加速，則在系統(tǒng)中運(yùn)行電驅(qū)動(dòng)(ED)以維持速度的預(yù)設(shè)值，ED中的扭矩限制在Mlimit水平。由此，EV以由駕駛員決定的速率起動(dòng)(起步)。
隨著預(yù)設(shè)速度值的降低(或加速踏板完全被釋放)，ED轉(zhuǎn)入具有最小(或0)制動(dòng)扭矩的制動(dòng)模式(滑行)。該模式中最小制動(dòng)扭矩的狀態(tài)或數(shù)值預(yù)先按照駕駛員的便利 (習(xí)慣)設(shè)定，例如，與“車輛電機(jī)制動(dòng)”相同。
為了增加制動(dòng)扭矩，駕駛員踏下制動(dòng)踏板，設(shè)定制動(dòng)的所需數(shù)值并提供制動(dòng)的所需速率?；贏M速度相關(guān)的信息，TLCS追蹤制動(dòng)過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化，需要時(shí)，其限制制動(dòng)扭矩的數(shù)值從而提供防抱死模式。
同樣的技術(shù)用于控制加速度。TLCS提供防滑模式從而限制電機(jī)扭矩的數(shù)值。
通過(guò)安裝的橫向加速感應(yīng)器，如果具有所需的軟件，TLCS還能夠提供道路保持系統(tǒng)(Road-holding System)。但是與在現(xiàn)有技術(shù)的運(yùn)輸車輛中執(zhí)行所述運(yùn)行模式相比，在本發(fā)明的EV中，所述模式僅通過(guò)電子技術(shù)提供，例如，通過(guò)分別限制每個(gè)車輪的電機(jī)和/或制動(dòng)扭矩的數(shù)值，其在提供能量回收條件的情況下，顯著增加控制效率，以及一次充電EV的續(xù)航里程。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)車輛，具備一自備可逆電源(或與一外部可逆電源耦合)，包括至少一個(gè)電機(jī)，其通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)(或沒(méi)有該傳動(dòng))與車輪耦合；和控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)可逆換流器，該換流器用于控制所述電機(jī)的速度和/或扭矩；一高容量電容器和一具有放電鍵的穩(wěn)流電阻器；其特征在于，該控制系統(tǒng)還包括至少一個(gè)具有一控制系統(tǒng)的可逆直流升壓/降壓變壓器，兩個(gè)電流傳感器，兩個(gè)電壓傳感器，一用于電機(jī)的速度傳感器，其中，一個(gè)或多個(gè)換流器直接連接于電源的端子，電容器通過(guò)上述可逆換流器連接于電源的端子，第一電流傳感器用于指示可逆電源的電流值和方向，第二電流傳感器用于測(cè)量作為可逆換流器的元件的電感扼流圈的電流，第一電壓傳感器用于測(cè)量電源的端子上的電壓，第二電壓傳感器測(cè)量電容器的端子上的電壓，上述傳感器的輸出連接于可逆換流器的控制系統(tǒng)的輸入，所述控制系統(tǒng)的輸出連接于可逆換流器和放電鍵的控制輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，可逆電源為蓄電池。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，可逆電源進(jìn)一步包括使用燃料電池的電化學(xué)發(fā)電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，可逆換流器由4個(gè)旁路二極管分流的4個(gè)晶體管開(kāi)關(guān)和電感扼流圈構(gòu)成其基礎(chǔ)，其中，第一晶體管集電極連接于電源端子，第一晶體管發(fā)射極與第二晶體管集電極和電感扼流圈的第一輸出耦合；第三晶體管集電極連接于電容器端子；第三晶體管發(fā)射極與第四晶體管集電極和電感扼流圈的第二輸出耦合；第二晶體管發(fā)射極與第四晶體管發(fā)射極、電容器第二端子和可逆電源第二端子耦合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，可逆換流器用于使用預(yù)設(shè)電流將電容器預(yù)充電至最大電壓，和在再生電力水平不足時(shí)的再次充電。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其中，控制系統(tǒng)通過(guò)基于速度傳感器信息的起步扭矩， 決定車輛啟動(dòng)期間的靜態(tài)電流值，在車輛加速期間，控制系統(tǒng)還用于提供由電容器中的能量?jī)?chǔ)備的消耗所限制的電源電流。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，控制系統(tǒng)用于通過(guò)消耗在第一電流傳感器的輸出信號(hào)極性發(fā)生變化的運(yùn)輸車輛制動(dòng)期間回收的電驅(qū)動(dòng)電機(jī)能量，對(duì)電容器的充電。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其中，控制系統(tǒng)通過(guò)將可逆電源充電電流限制在預(yù)設(shè)水平的方式對(duì)電容器提供充電。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其中，在可逆電源端子上的電壓超出預(yù)設(shè)值的條件下， 控制系統(tǒng)將穩(wěn)流電阻器與電源端子連接，并將穩(wěn)流電阻器電流從0逐步調(diào)整至最大值。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其中，當(dāng)處于車輛中間速度值時(shí)，控制系統(tǒng)在電容器中提供一電壓水平，其足夠用于產(chǎn)生從中間速度值至最大速度值的加速期間的車輛起動(dòng)電流，并支持將在從中間速度值至完全停止的車輛制動(dòng)期間回收的能量存儲(chǔ)在電容器中。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其中，至少一個(gè)車軸的車輪與獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)電機(jī)耦合， 其中，所述電驅(qū)動(dòng)電機(jī)的速度和扭矩的每一個(gè)調(diào)整都由獨(dú)立可逆換流器執(zhí)行，該可逆換流器包括具有電機(jī)中的電流限制水平和制動(dòng)工作條件的分離設(shè)定的相互設(shè)計(jì)，在該情況下， 該裝置包括用于設(shè)定移動(dòng)速度和扭矩的控制，和用于設(shè)定制動(dòng)扭矩的控制；移動(dòng)模式選擇開(kāi)關(guān)，轉(zhuǎn)向角度傳感器，和頂層控制系統(tǒng)，其中，所述設(shè)定移動(dòng)速度和扭矩的控制和制動(dòng)扭矩的控制，與頂層控制系統(tǒng)相連，而所述頂層控制系統(tǒng)的輸出與上述獨(dú)立可逆換流器的控制輸入相連。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，用于傳輸關(guān)于電驅(qū)動(dòng)電機(jī)電流和速度的信息的上述獨(dú)立可逆換流器的另外的輸入可與頂層控制系統(tǒng)的輸入相連。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，頂層控制系統(tǒng)根據(jù)加速踏板的初始位置，設(shè)定0移動(dòng)電流值和最小速度值，以提供電動(dòng)車輛加速的可控的舒適度。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，頂層控制系統(tǒng)在加速期間控制車輪的驅(qū)動(dòng)速度，當(dāng)超出預(yù)設(shè)值的時(shí)候，頂層控制系統(tǒng)限制電機(jī)工作條件中的水平。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，具備橫向加速傳感器，其輸出與頂層控制系統(tǒng)的輸入相連。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種電動(dòng)車輛，屬于車輛領(lǐng)域。包括一可逆電源(或與一可逆電源耦合)；1個(gè)或多個(gè)電機(jī)，其通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)(或沒(méi)有該傳動(dòng))與車輪耦合；1個(gè)或多個(gè)可逆換流器，該換流器使其可在機(jī)電特性的全部4個(gè)象限中控制上述電機(jī)的速度和/或扭矩，一高容量電容器(超級(jí)電容器)和一穩(wěn)流電阻器。該車輛具有一可逆直流升壓/降壓變壓器，2個(gè)電流傳感器，2個(gè)電壓傳感器，一車輛速度傳感器，一用于電機(jī)中的一個(gè)的速度傳感器，和一控制系統(tǒng)。技術(shù)效果為由于回收能量的增加使用，能量損失減少。
文檔編號(hào)B60L11/12GK102510815SQ201080039252
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2010年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月3日
發(fā)明者葉夫根尼·亞歷山德羅維奇·斯莫特羅夫, 奧列格·格里戈里耶維奇·達(dá)什科, 德米特里·韋尼阿米諾維奇·韋爾希寧 申請(qǐng)人:Inkar-M科研生產(chǎn)企業(yè)股份有限公司