一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網(wǎng)回路及整車高壓回路，所述高壓線網(wǎng)回路包括高壓線網(wǎng)，高壓線網(wǎng)與DCDC隔離電源相連，DCDC隔離電源與動力電池相并聯(lián)，動力電池與電機控制器相并聯(lián)，電機控制器與電機相連，電機控制器還與制動電阻相連，該控制系統(tǒng)在運行時有兩種工作模式：在線模式和脫線模式，在整車制動時，進行制動能量回收。整車制動產(chǎn)生的制動能量一部分動力電池吸收，一部分被制動電阻消耗，機械制動器的使用頻率降低，從而提高機械制動器使用壽命。
【專利說明】—種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電電混合純電動城市客車，尤其涉及一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電電混合純電動城市客車是城市公共交通運營體系的重要組成部分，是一種被普遍采用的“綠色”交通工具，具有諸多優(yōu)點:①真正做到零排放噪聲低；③運營成本低(雖然前期投入比公共汽車線路高，但遠遠低于輕軌、地鐵，是實現(xiàn)城市公共交通電氣化投入最少的一種，后期能源消耗小，所耗電費通常不超過汽車燃油費用的2/3，機修維護費用少)；④車輛采用電傳動功率大，爬坡能力強等等。
[0003]基于以上優(yōu)勢，電電混合純電動城市客車目前在國內(nèi)很多城市都有較好的應(yīng)用，但是這些電電混合純電動城市客車基本都是傳統(tǒng)型的。而傳統(tǒng)的電電混合純電動城市客車具有如下問題:
[0004]1.其供電系統(tǒng)是一體式的直流系統(tǒng)，在實際運營中就會存在線網(wǎng)系統(tǒng)可靠性、維護性和安全性低等問題；
[0005]2.傳統(tǒng)的電電混合純電動城市客車盡管采用了雙源供電模式，但不具有制動能量回收功能，整車制動 產(chǎn)生的能量，都通過制動電阻以熱能的形式消耗掉，造成能量損失；
[0006]3.在脫線運行時，由于動力電池的電壓等級較低，會造成整車動力性不足的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)不僅可以提高供電系統(tǒng)的可靠性與維護性，還可以對制動能量進行回收，更加安全節(jié)能。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0009]一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網(wǎng)回路及整車高壓回路，所述高壓線網(wǎng)回路包括高壓線網(wǎng)，高壓線網(wǎng)與DCDC隔離電源相連，形成獨立的回路，DCDC隔離電源與動力電池相并聯(lián)，動力電池與電機控制器相并聯(lián)，電機控制器與電機相連，電機控制器還與制動電阻相連，該控制系統(tǒng)在運行時有兩種工作模式:在線模式和脫線模式，在整車制動時，進行制動能量回收。制動能量回收的技術(shù)方案屬于現(xiàn)有技術(shù)，此處不再具體描述，具體參見專利號::200910192034.4，專利名稱:一種電動汽車制動能量回收系統(tǒng)及其控制方法。
[0010]所述D⑶C隔離電源采用DC-AC-DC的變換方式，D⑶C隔離電源首先將波動的線網(wǎng)電壓逆變成可控的交流電，再經(jīng)過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現(xiàn)交流到穩(wěn)定直流的轉(zhuǎn)換。
[0011]所述動力電池和D⑶C隔離電源具有相同的電壓等級。
[0012]所述電機控制器包括逆變電路及與逆變電路相并聯(lián)的電阻和電容。電機控制器內(nèi)部的電容起到穩(wěn)壓、濾波等作用。
[0013]所述在線模式:在有高壓線網(wǎng)區(qū)，從線網(wǎng)通過Drac隔離電源取得直流電，驅(qū)動車輛，在動力電池SOC低時，線網(wǎng)通過DCDC隔離電源直接對動力電池進行充電，在整車需要大功率需求時，線網(wǎng)和動力電池一起為電機供電。
[0014]所述脫線模式:在無高壓線網(wǎng)區(qū)，動力電池為整車提供能源和進行制動能量回收，其回收方式和在線網(wǎng)模式下工作方式相同。
[0015]所述制動能量回收的方式為:在整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量首先給動力電池進行充電，當動力電池的SOC過高,吸收能力受限制時，剩余能量消耗到制動電阻上。
[0016]所述線網(wǎng)與K5開關(guān)相連，K5開關(guān)是IX:DC隔離電源內(nèi)部的一個控制開關(guān)，整車D⑶C隔離電源通過集電桿連接到高壓線網(wǎng)。
[0017]本系統(tǒng)的工作原理:
[0018]在線模式，整車連接到高壓線網(wǎng)，即有高壓線網(wǎng)區(qū)，集電器從線網(wǎng)取得直流電，不過在實際運營中該直流電波動范圍比較大，對動力電池回收制動能量的要求太高，所以本發(fā)明通過D⑶C隔離電源對線網(wǎng)進行穩(wěn)壓。
[0019]D⑶C隔離電源通過自身的DC-AC變換電路首先將不穩(wěn)定的高壓線網(wǎng)直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，再通過DCDC隔離電源的隔離變壓線圈和橋式整流電路轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流電；而D⑶C隔離電源的隔離變壓線圈就將高壓回路分成了高壓線網(wǎng)回路和整車高壓回路，這就將整車高壓線路提高了一個安全等級。
[0020]如果電池SOC過低，D⑶C隔離電源就會對動力電池進行充電，直到動力電池SOC達到一定值，這是設(shè)定的一個值，不需要具體到哪一個數(shù)值，主要是為了保證脫線狀態(tài)下的續(xù)駛里程，同時為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅(qū)動車輛運行。
[0021]如果電池SOC已經(jīng)達到一定值，D⑶C隔離電源只為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅(qū)動車輛運行。
[0022]如果整車需要大功率需求，線網(wǎng)通過D⑶C隔離電源和動力電池一起為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅(qū)動車輛運行。
[0023]當整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量首先給動力電池進行充電，這個充電的過程就是制動能量回收，當動力電池的SOC過高，吸收能力受限制時，剩余能量消耗到制動電阻上。這樣即可以實現(xiàn)制動能量的回收，又減少了機械制動器的磨損。
[0024]脫線模式，整車無法連接到高壓線網(wǎng)，即無高壓線網(wǎng)區(qū)，本發(fā)明轉(zhuǎn)變成標準的純電動城市客車，由動力電池為整車提供能源和進行制動能量回收，其回收方式和在線網(wǎng)模式下工作方式相同；又由于動力電池和DCDC隔離電源具有相同的電壓等級，能滿足整車的動力性需要。
[0025]脫線后，DCDC隔離電源便不再起作用，只有動力電池為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅(qū)動車輛運行。
[0026]當整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量對動力電池進行充電，這個充電的過程就是制動能量回收。
[0027]本發(fā)明可從線網(wǎng)和動力電池分別取電，驅(qū)動車輛。本發(fā)明中的Drac隔離電源采用了 DC-AC-DC的變換方式。具體電路中，DCDC隔離電源首先將波動的線網(wǎng)電壓逆變成可控的交流電，再經(jīng)過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現(xiàn)交流到穩(wěn)定直流的轉(zhuǎn)換。
[0028]本發(fā)明中的動力電池直接與DCDC隔離電源后的母線相連，不僅起到二次穩(wěn)壓的作用，在動力電池SOC較低時，線網(wǎng)可通過DCDC隔離電源直接對動力電池進行充電，在整車需要大功率需求時，還可以和DCDC隔離電源一起為電機供電。
[0029]本發(fā)明的有益效果:
[0030]1、安全:傳統(tǒng)的電電混合純電動城市客車線網(wǎng)供電部分是一體式的，可靠性及安全性差，而本發(fā)明在Drac隔離電源中采用了隔離變壓線圈，該隔離變壓線圈使整車高壓供電系統(tǒng)與線網(wǎng)隔離，形成獨立的回路，提高了系統(tǒng)的絕緣和抗干擾能力，安全性好。
[0031]2、節(jié)能:相比于傳統(tǒng)的電電混合純電動城市客車，本發(fā)明不僅在有線網(wǎng)的情況下進行制動能量回收，在無線網(wǎng)的情況也可以進行能量回收，大大提高了能源利用率，特別在啟停頻繁的公交路況下，節(jié)能效果顯著。
[0032]3、環(huán)保:本發(fā)明采用的兩種能源皆為電能，零排放，無污染。又可進行制動能量回收，減少能源的消耗，從而降低對環(huán)境的影響。
[0033]4、動力性好:在車輛運行的高峰期，線網(wǎng)電壓會急劇下降，從而造成傳統(tǒng)電電混合純電動城市客車的動力性不足，而本系統(tǒng)可通過制動能量回收，由動力電池提供部分能源，動力性好。
[0034]5.提高機械制動器使用壽命:整車制動產(chǎn)生的制動能量一部分動力電池吸收，一部分被制動電阻消耗，機械制動器的使用頻率降低，從而提高機械制動器使用壽命。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)電路示意圖；
[0036]圖2本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)拓撲示意圖；
[0037]圖3本發(fā)明的在線制動能量回收時的原理框圖；
[0038]圖4脫線運行時的原理框圖；
[0039]I高壓線網(wǎng)，2D⑶C隔離電源，3動力電池，4電機控制器，5電機，6制動電阻。【具體實施方式】:
[0040]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
[0041]如圖1-2所示，一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其控制電路包括高壓線網(wǎng)1、D⑶C隔離電源2、動力電池3、電機控制器4、電機5、制動電阻6等。其特征是高壓線網(wǎng)I與D⑶C隔離電源2相連，D⑶C隔離電源2與動力電池3和電機控制器4分別相連，電機控制器4外連制動電阻6,最后與電機5相連。
[0042]一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網(wǎng)回路及整車高壓回路，所述高壓線網(wǎng)回路包括高壓線網(wǎng)，高壓線網(wǎng)與DCDC隔離電源相連，DCDC隔離電源與動力電池相并聯(lián),動力電池與電機控制器相并聯(lián)，電機控制器與電機相連，電機控制器還與制動電阻相連，該控制系統(tǒng)在運行時有兩種工作模式:在線模式和脫線模式，在整車制動時，進行制動能量回收。
[0043]所述D⑶C隔離電源采用DC-AC-DC的變換方式，D⑶C隔離電源首先將波動的線網(wǎng)電壓逆變成可控的交流電，再經(jīng)過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現(xiàn)交流到穩(wěn)定直流的轉(zhuǎn)換。
[0044]所述動力電池和D⑶C隔離電源具有相同的電壓等級。
[0045]所述在線模式:在有高壓線網(wǎng)區(qū)，從線網(wǎng)通過Drac隔離電源取得直流電，驅(qū)動車輛，在動力電池SOC低時，線網(wǎng)通過DCDC隔離電源直接對動力電池進行充電，在整車需要大功率需求時，線網(wǎng)和動力電池一起為電機供電。
[0046]所述脫線模式:在無高壓線網(wǎng)區(qū)，動力電池為整車提供能源和進行制動能量回收，其回收方式和在線網(wǎng)模式下工作方式相同。
[0047]所述制動能量回收的方式為:在整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量首先給動力電池進行充電，當動力電池的SOC過高,吸收能力受限制時，剩余能量消耗到制動電阻上。
[0048]本發(fā)明中的D⑶C隔離電源采用了 DC-AC-DC的變換方式。具體電路中，D⑶C隔離電源首先將波動的線網(wǎng)電壓逆變成可控的交流電，再經(jīng)過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現(xiàn)交流到穩(wěn)定直流的轉(zhuǎn)換。
[0049]本發(fā)明中的動力電池直接與DCDC隔離電源后的母線相連，不僅起到二次穩(wěn)壓的作用，在動力電池SOC較低時，線網(wǎng)可通過DCDC隔離電源直接對動力電池進行充電，在整車需要大功率需求時，還可以和DCDC隔離電源一起為電機供電。
[0050]如附圖3所示，本發(fā)明在線網(wǎng)模式下，整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量首先給動力電池充電，當動力電池的SOC過高,吸收能力受限制時，剩余能量才消耗到制動電阻上，這樣即可以實現(xiàn)制動能量的回收，又減少了機械制動器的磨損。
[0051]如附圖4所示，在脫線模式時，即無高壓線網(wǎng)區(qū)，本發(fā)明轉(zhuǎn)變成標準的純電動城市客車。
【權(quán)利要求】
1.一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網(wǎng)回路及整車高壓回路，所述高壓線網(wǎng)回路包括高壓線網(wǎng)，高壓線網(wǎng)與D⑶C隔離電源相連，形成獨立的回路，DCDC隔離電源與動力電池相并聯(lián)，動力電池與電機控制器相并聯(lián)，電機控制器與電機相連，電機控制器還與制動電阻相連，該控制系統(tǒng)在運行時有兩種工作模式:在線模式和脫線模式，在整車制動時，進行制動能量回收。
2.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述DCDC隔離電源采用DC-AC-DC的變換方式，DCDC隔離電源首先將波動的線網(wǎng)電壓逆變成可控的交流電，再經(jīng)過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現(xiàn)交流到穩(wěn)定直流的轉(zhuǎn)換。
3.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述動力電池和DCDC隔離電源具有相同的電壓等級。
4.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述電機控制器包括逆變電路及與逆變電路相并聯(lián)的電阻和電容。
5.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述在線模式:在有高壓線網(wǎng)區(qū)，從線網(wǎng)通過DCDC隔離電源取得直流電，驅(qū)動車輛，在動力電池SOC低時，線網(wǎng)通過DCDC隔離電源直接對動力電池進行充電，在整車需要大功率需求時,線網(wǎng)和動力電池一起為電機供電。
6.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述脫線模式:在無高壓線網(wǎng)區(qū)，動力電池為整車提供能源和進行制動能量回收，其回收方式和在線網(wǎng)模式下工作方式相同。
7.如權(quán)利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統(tǒng)，其特征是，所述制動能量回收的方式為:在整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉(zhuǎn)化為電能，該反饋的制動能量首先給動力電池進行充電，當動力電池的SOC過高，吸收能力受限制時，剩余能量消耗到制動電阻上。
【文檔編號】B60L9/00GK103754124SQ201410036171
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】劉國慶, 崔紅雨, 薛云鴻, 亓永 申請人:中國重汽集團濟南動力有限公司