純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)。所述純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)至少包括：并聯(lián)在電源線路上的多個(gè)分布式功率變換器，每一分布式功率變換器連接電機(jī)的一相，且各分布式功率變換器還通過通訊總線連接。可見，本實(shí)用新型采用分布式架構(gòu)，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等特點(diǎn)，易于維護(hù)和擴(kuò)展，并有助于形成統(tǒng)一的電機(jī)控制技術(shù)平臺(tái)，可有效推動(dòng)下一代純電動(dòng)客車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。
【專利說明】純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電機(jī)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在當(dāng)今能源危機(jī)和環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻的背景下，對(duì)汽車節(jié)能減排的要求也日益漸增，因此，發(fā)展純電動(dòng)車輛是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。
[0003]電機(jī)控制系統(tǒng)是純電動(dòng)客車關(guān)鍵核心技術(shù)，其性能決定著電動(dòng)客車運(yùn)行性能的好壞，現(xiàn)有的純電動(dòng)客車多采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?01320252607.X的中國專利文獻(xiàn)中，公開了一種純電動(dòng)客車的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。該電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)包括兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，每一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)連接電機(jī)控制器，電機(jī)控制器與差速控制模塊交互式連接，差速控制模塊連接采集客車驅(qū)動(dòng)扭矩信息的第一采集模塊及采集方向盤轉(zhuǎn)向與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)速的第二采集模塊。采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)雖然能保證客車在行使中的動(dòng)力性，但電機(jī)之間的耦合和協(xié)調(diào)控制比較困難。故也有部分客車采用單臺(tái)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?01120439816.6的中國專利文獻(xiàn)中，公開了一種直驅(qū)式純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)。該直驅(qū)式純電動(dòng)客車動(dòng)力系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)控制器、動(dòng)力電池組、電池組管理系統(tǒng)、地面充電機(jī)、整車控制器；其中，驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接驅(qū)動(dòng)半軸上的主減速器，直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)變速和差速轉(zhuǎn)換，電機(jī)控制器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)電氣連接，并且通過高速控制器局域網(wǎng)絡(luò)總線連接整車控制器，從而獲取整車控制器的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制。又例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?01220265399.2的中國專利文獻(xiàn)中公開了一種純電動(dòng)客車用直驅(qū)電機(jī)系統(tǒng)。該直驅(qū)電機(jī)系統(tǒng)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)及電機(jī)控制器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)直接與車輛驅(qū)動(dòng)軸相連并驅(qū)動(dòng)車輛，電機(jī)控制器連接并控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)。該種單電機(jī)驅(qū)動(dòng)雖然結(jié)構(gòu)簡單，但由于控制系統(tǒng)采用集中式控制結(jié)構(gòu)，會(huì)出現(xiàn)控制系統(tǒng)容錯(cuò)性較差，冗余性不高，研制周期長，在線維護(hù)性、在線擴(kuò)展性和產(chǎn)品的升級(jí)換代都不方便等問題。
[0004]因此，迫切需要對(duì)現(xiàn)有純電動(dòng)客車的電機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種易于維護(hù)和擴(kuò)展的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其至少包括:
[0007]并聯(lián)在電源線路上的多個(gè)分布式功率變換器，每一分布式功率變換器連接電機(jī)的一相，且各分布式功率變換器還通過通訊總線連接。
[0008]優(yōu)選地，每一分布式功率變換器包括:連接電機(jī)一相且用于直流轉(zhuǎn)交流的功率單元以及與所述功率單元連接的控制器。
[0009]更為優(yōu)選地，各控制器通過SERCOS通訊總線連接。[0010]更為優(yōu)選地，所述功率單元包括耐壓級(jí)1200V的半橋型功率電路。
[0011]更為優(yōu)選地，所述半橋型功率電路由兩個(gè)互補(bǔ)工作的功率管串聯(lián)而成。
[0012]更為優(yōu)選地，所述功率管為絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)。
[0013]優(yōu)選地，所述電機(jī)為設(shè)置在純電動(dòng)客車內(nèi)的單電機(jī)或雙電機(jī)。
[0014]如上所述，本實(shí)用新型的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，具有以下有益效果:采用分布式架構(gòu)，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等特點(diǎn)，易于維護(hù)和擴(kuò)展，并有助于形成統(tǒng)一的電機(jī)控制技術(shù)平臺(tái)，可有效推動(dòng)下一代純電動(dòng)客車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1顯示為本實(shí)用新型的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2顯示為本實(shí)用新型的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)的分布式功率變換器示意圖。
[0017]圖3顯示為本實(shí)用新型的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)的控制器的控制示意圖。
[0018]元件標(biāo)號(hào)說明
[0019]I純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)
[0020]11分布式功率變換器
[0021]111功率單元
[0022]112控制器
[0023]113硬件管理層
[0024]114單元控制層
[0025]115變換器控制層
[0026]116應(yīng)用層
[0027]117系統(tǒng)層
[0028]2 電機(jī)
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下由特定的具體實(shí)施例說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0030]請(qǐng)參閱圖1至圖3。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0031]本實(shí)用新型提供一種純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)。所述純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)I至少包括:多個(gè)分布式功率變換器11。[0032]各分布式功率變換器11并聯(lián)在電源線路上，每一分布式功率變換器11還連接電機(jī)2的一相，且各分布式功率變換器11還通過通訊總線連接。
[0033]其中，電機(jī)2包括任何一種交流電機(jī)，優(yōu)選地，包括但不限于設(shè)置在純電動(dòng)客車內(nèi)的電機(jī)。例如，設(shè)置在純電動(dòng)客車內(nèi)的單電機(jī)或雙電機(jī)等。
[0034]其中，所述通訊總線包括任何一種能使分布式功率變換器11進(jìn)行通信的總線，優(yōu)選地，包括但不限于=SERCOS通訊總線等。
[0035]例如，如圖1所示，各分布式功率變換器11并聯(lián)連接在直流母線上，同時(shí)，各分布式功率變換器11互連成SERCOS環(huán)形網(wǎng)絡(luò)，每一分布式功率變換器11用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的一相。
[0036]優(yōu)選地，各分布式功率變換器11基于功率單元111及控制器112來構(gòu)建，如圖2所示。
[0037]功率單元111連接電機(jī)2的某一相，用于實(shí)現(xiàn)DC/AC(直流轉(zhuǎn)交流)電力電子變換，其可采用任何能驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)一相的功率電路，優(yōu)選地，其可采用耐壓等級(jí)1200V的IGBT半橋型功率電路。該IGBT半橋型功率電路由兩個(gè)互補(bǔ)工作的IGBT上下管串聯(lián)而成，其輸入電源由鋰電池提供的高壓直流電，其輸出直接驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的某一相。
[0038]控制器112與所述功率單元111連接，用于產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)信號(hào)等。各控制器112之間采用塑料光纖構(gòu)成環(huán)網(wǎng)連接，且各控制器112內(nèi)部含有SER0C0S通訊單元。
[0039]優(yōu)選地，控制器112的控制分成為硬件管理層113、單元控制層114、變換器控制層115、應(yīng)用層116以及系統(tǒng)層117，如圖3所示。
[0040]其中，硬件管理層113采集溫度、電壓、電流等信號(hào)，并產(chǎn)生IGBT驅(qū)動(dòng)和保護(hù)信號(hào)。
[0041]其中，單元控制層114實(shí)現(xiàn)調(diào)制策略和IGBT驅(qū)動(dòng)信號(hào)邏輯。
[0042]其中，變換器控制層115實(shí)現(xiàn)分布式模塊間同步控制、坐標(biāo)變換以及電流控制等。
[0043]其中，應(yīng)用層116實(shí)現(xiàn)故障診斷、容錯(cuò)、拓?fù)渲貥?gòu)。
[0044]其中，系統(tǒng)層117用來實(shí)現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)管理功能。
[0045]由此可見，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，控制器112的控制從下至上對(duì)外部硬件的依賴性越來越小，而從上至下要求的響應(yīng)速度越來越快，高層控制已經(jīng)從較低級(jí)的任務(wù)中解放出來了，實(shí)現(xiàn)了分布式控制的集中管理，這也大大降低了高層控制的出錯(cuò)概率。
[0046]綜上所述，本實(shí)用新型的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)采用分布式控制，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化等特點(diǎn)，易于維護(hù)和擴(kuò)展，并有助于形成統(tǒng)一的電機(jī)控制技術(shù)平臺(tái)，能極大推動(dòng)下一代純電動(dòng)客車電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0047]上述實(shí)施例僅例示性說明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于，所述純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)至少包括: 并聯(lián)在電源線路上的多個(gè)分布式功率變換器，每一分布式功率變換器連接電機(jī)的一相，且各分布式功率變換器還通過通訊總線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:每一分布式功率變換器包括:連接電機(jī)一相且用于直流轉(zhuǎn)交流的功率單元以及與所述功率單元連接的控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:各控制器通過SERCOS通訊總線連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述功率單元包括耐壓級(jí)1200V的半橋型功率電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述半橋型功率電路由兩個(gè)互補(bǔ)工作的功率管串聯(lián)而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述功率管為絕緣柵雙極型晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的純電動(dòng)客車電機(jī)分布式控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)為設(shè)置在純電動(dòng)客車內(nèi)的單電機(jī)或雙電機(jī)。
【文檔編號(hào)】B60L15/20GK203611780SQ201320787679
【公開日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月3日
【發(fā)明者】劉安業(yè), 嚴(yán)帥 申請(qǐng)人:劉安業(yè), 嚴(yán)帥