一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在線充電電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，包括：電機(jī)控制器1，所述電機(jī)控制器1用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器1至少還包含一個(gè)功率開關(guān)Va；防反二極管D1，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動(dòng)電阻R2；電池BT；所述制動(dòng)電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va一起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器（1）的正極母線M+與負(fù)極母線M－之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。本方案原理簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，在沒(méi)有增加能源轉(zhuǎn)換裝置的情況下，利用電池直接將線網(wǎng)模式運(yùn)行時(shí)的電機(jī)制動(dòng)能量進(jìn)行回收，充分節(jié)約能源，降低運(yùn)營(yíng)成本。
【專利說(shuō)明】一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電動(dòng)汽車制動(dòng)能量回收裝置，特別是一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在線充電式電動(dòng)車是在傳統(tǒng)的無(wú)軌電車上增加了電池作為輔助電源。由線網(wǎng)直接向電機(jī)提供電源或電池直接向電機(jī)提供電源，單獨(dú)采用電池供電行車時(shí)，簡(jiǎn)稱輔源模式；單獨(dú)采用線網(wǎng)供電行車時(shí)，簡(jiǎn)稱線網(wǎng)模式。當(dāng)有線網(wǎng)的路段采用線網(wǎng)模式，無(wú)線網(wǎng)或脫線時(shí)采用輔源模式，由電池供電繼續(xù)運(yùn)行，兩種模式交替運(yùn)行。車輛在線網(wǎng)模式行駛中，線網(wǎng)除了直接向電機(jī)提供電源外，還通過(guò)高壓車載充電機(jī)給電池在線充電，此模式下電池不與電機(jī)運(yùn)行電路接通。
[0003]電動(dòng)汽車在行駛中可以通過(guò)電機(jī)進(jìn)行輔助制動(dòng)，以降低機(jī)械制動(dòng)的能量損耗。在輔源模式下，電機(jī)制動(dòng)的能量可以回饋到電池組中，通過(guò)電池組回收；在線網(wǎng)模式下，電機(jī)制動(dòng)的能量不允許回饋到線網(wǎng)中，所以通常在線網(wǎng)主回路中增加防反二極管，防止電流反向流動(dòng)對(duì)線網(wǎng)造成干擾，車輛制動(dòng)時(shí)，電機(jī)控制器的直流母線電壓高于輸入電壓，由于線網(wǎng)主回路中防反二極管的作用，電流不能反向流動(dòng)，隨著制動(dòng)能量累加，電機(jī)控制器的直流母線電壓不斷升高，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定電壓閥值時(shí)，電機(jī)控制器與制動(dòng)電阻回路中開始斬波，制動(dòng)能量通過(guò)與電機(jī)控制器串聯(lián)的制動(dòng)電阻釋放，以保證電機(jī)控制器直流側(cè)電壓不會(huì)過(guò)壓，保證電機(jī)制動(dòng)有效地進(jìn)行。
[0004]然而線網(wǎng)模式通過(guò)制動(dòng)電阻釋放制動(dòng)能量至少有二個(gè)不足之處:一是制動(dòng)能量完全浪費(fèi)，得不到回收利用；二是通過(guò)制動(dòng)電阻釋放制動(dòng)能量時(shí)，制動(dòng)電阻會(huì)產(chǎn)生巨大的熱量，需要對(duì)制動(dòng)電阻做專門防護(hù)處理，且容易損壞，使用壽命較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題之一，為此，本發(fā)明提出一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，包括:電機(jī)控制器1，所述電機(jī)控制器I用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器I的正極母線或負(fù)極母線一端至少還包含一個(gè)功率開關(guān)Va ;防反二極管D1，所述防反二極管Dl的陽(yáng)極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動(dòng)電阻R2 ;電池BT，所述制動(dòng)電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va —起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線M+與負(fù)極母線M—之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。
[0006]將電池BT與制動(dòng)電阻R2串聯(lián)后，電機(jī)制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電阻R2上的壓降等于電機(jī)控制器I斬波電壓與電池組當(dāng)前電壓的壓差，制動(dòng)電阻R2的壓降相對(duì)較小，因此制動(dòng)電阻R2消耗的能量也較小，另一方面電池處于充電狀態(tài)，可以吸收大部分制動(dòng)能量。與現(xiàn)有技術(shù)中的制動(dòng)回路相比，不單獨(dú)用制動(dòng)電阻來(lái)消耗制動(dòng)能量，而是利用電池將制動(dòng)能量吸收加以利用，一方面節(jié)約了能源，另一方面減小了制動(dòng)電阻R2的發(fā)熱量。本方案原理簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，在沒(méi)有增加能源轉(zhuǎn)換裝置的情況下，利用電池直接將線網(wǎng)模式下電機(jī)制動(dòng)能量回收，使在線充電式電動(dòng)車在線網(wǎng)條件運(yùn)行時(shí)，節(jié)約了能源，降低了運(yùn)營(yíng)成本。
[0007]進(jìn)一步地，所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器I之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽(yáng)極連接到所述電機(jī)控制器1，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。
[0008]進(jìn)一步地，還包括與防反二極管D2并聯(lián)的預(yù)充電電阻R3，還包括電容Cl，所述電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽(yáng)極，另一端連接到所述電池的負(fù)極。
[0009]進(jìn)一步地，在電池BT正極與防反二極管D2、預(yù)充電電阻R3之間設(shè)置有開關(guān)K3。
[0010]進(jìn)一步地，所述電池BT兩端分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過(guò)開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過(guò)開關(guān)Κ2連接到電機(jī)控制器I的負(fù)極母線；當(dāng)電動(dòng)車在線網(wǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，開關(guān)Kl、Κ2斷開，線網(wǎng)可以通過(guò)外部充電機(jī)向電池充電；當(dāng)電動(dòng)車脫離線網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)Κ1、Κ2閉合，電池為電機(jī)供電。
[0011]進(jìn)一步地，所述功率開關(guān)Va可以設(shè)置在所述電機(jī)控制器I的正極，也可以設(shè)置在所述電機(jī)控制器I的負(fù)極，還可以在正極、負(fù)極分別設(shè)置功率開關(guān)Va。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1是本發(fā)明的示意圖；
[0013]圖2是本發(fā)明另一實(shí)施例示意圖；
[0014]其中，1、電機(jī)控制器；RW1、避雷器；L、電抗器；QF、斷路器；BT、電池；D1、防反二極管；D2、防反二極管；F1、線網(wǎng)熔斷器；F2、電池熔斷器；K1、電池正極開關(guān)；Κ2、電池負(fù)極開關(guān)；Κ3、電池充電開關(guān)；Κ4、電機(jī)控制器主接觸器；Κ5、電機(jī)控制器預(yù)充接觸器；R1、電機(jī)控制器的預(yù)充電電阻；R2、制動(dòng)電阻；R3、電池充電濾波電容Cl的預(yù)充電電阻；C1、濾波電容；C2、濾波電容；Va、功率開關(guān);M、電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過(guò)參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0016]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0017]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0018]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。[0019]以下結(jié)合附圖1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，包括:
[0020]防反二極管Dl、制動(dòng)電阻R2、電池BT、電機(jī)控制器主接觸器K4、電機(jī)控制器1、電機(jī)M，所述電機(jī)控制器I的正極母線一端包含一個(gè)功率開關(guān)Va ；
[0021]所述電機(jī)控制器I用于控制電機(jī)M，所述防反二極管Dl的陽(yáng)極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；所述制動(dòng)電阻R2、所述電池BT串聯(lián)連接到所述功率開關(guān)Va與電機(jī)控制器I的負(fù)極母線M—之間。
[0022]電機(jī)控制器兩側(cè)母線M+、M —間電壓為UM，電機(jī)在制動(dòng)狀態(tài)下，電機(jī)直流側(cè)電壓由于被防反二極管Dl截止，UM迅速升高，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定斬波電壓(電動(dòng)車一般取線網(wǎng)電壓波動(dòng)上限720V)時(shí)，功率開關(guān)Va導(dǎo)通，電流依次經(jīng)過(guò)M+、Va、電池組、R2、M —形成回路對(duì)電池BT進(jìn)行充電，UM的大小等于電阻電壓UR與電池電壓UB之和。當(dāng)電壓低于設(shè)定斬波電壓，Va迅速關(guān)閉。由于電池組與制動(dòng)電阻R2串聯(lián)，電池組與制動(dòng)電阻R2消耗的功率與它們的電壓成正比，合適地配置電池電壓，就可以使本發(fā)明中電池電壓UB接近斬波電壓，最大限度地回收制動(dòng)能量。
[0023]如圖2所示是本發(fā)明的又一實(shí)施例，在上一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述電機(jī)控制器I的正極、負(fù)極母線處均設(shè)置有一個(gè)功率開關(guān)Va，在所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器I正極母線M+之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽(yáng)極連接到所述電機(jī)控制器I正極母線M+處的功率開關(guān)Va，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。在電池BT —側(cè)還設(shè)置有由電容Cl、預(yù)充電電阻R3組成的濾波電路，預(yù)充電電阻R3與防反二極管D2并聯(lián)，電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽(yáng)極，另一端連接到所述電池的負(fù)極；在電池BT正極與預(yù)充電電阻R3、防反二極管D2之間還設(shè)置有開關(guān)K3，以備在電動(dòng)車沒(méi)有工作時(shí)截?cái)嚯娐?。?dāng)K3閉合時(shí)，在電動(dòng)車啟動(dòng)瞬間，電池BT通過(guò)預(yù)充電電阻R3給電容Cl充電。由于電池BT兩側(cè)并聯(lián)了濾波電容Cl，線網(wǎng)模式運(yùn)行時(shí)，開關(guān)K3閉合，通過(guò)預(yù)充電電阻R3給電容Cl充電，使電容Cl兩端電壓與電池組電壓基本相等，在電機(jī)制動(dòng)時(shí)對(duì)斬波電流進(jìn)行濾波，使斬波電流較為平穩(wěn)地向電池BT充電。
[0024]在另一實(shí)施例中，在上述又一實(shí)施例的基礎(chǔ)上，所述電池BT兩端還分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過(guò)開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過(guò)開關(guān)Κ2連接到電機(jī)控制器I負(fù)極母線M —;當(dāng)電動(dòng)車在線網(wǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，斷開Kl、Κ2，線網(wǎng)對(duì)電機(jī)控制器供電；當(dāng)電動(dòng)車脫離線網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)Κ1、Κ2閉合，電池為電機(jī)控制器供電，制動(dòng)電流直接通過(guò)Κ4、QF、KU Κ2給電池充電，電阻制動(dòng)斬波回路不工作。在所述電機(jī)控制器I內(nèi)部還設(shè)置有由電容C2組成的濾波電路，所述電容C2并聯(lián)在所述電機(jī)控制器I的正負(fù)母線之間，對(duì)電機(jī)控制器制動(dòng)時(shí)直流側(cè)電壓進(jìn)行濾波。還設(shè)置有由電機(jī)控制器預(yù)充接觸器Κ5、電機(jī)控制器預(yù)充電電阻Rl組成的預(yù)充電電路。
[0025]另外，本發(fā)明還可在線網(wǎng)正負(fù)極之間還設(shè)置有避雷器RW1，在線網(wǎng)進(jìn)入電路處還設(shè)置有熔斷器F1，在電池正極前設(shè)置有熔斷器F2，在電機(jī)控制器正極母線前設(shè)置有斷路器QF，充分保證電路運(yùn)行安全。在防反二極管Dl前面的電路上還設(shè)置有電抗器L。
[0026]在本說(shuō)明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說(shuō)明書中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點(diǎn)可以在任何的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0027]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，包括:電機(jī)控制器(1)，所述電機(jī)控制器(I)用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器(I)的正極母線或負(fù)極母線一端至少還包含一個(gè)功率開關(guān)Va;防反二極管D1，所述防反二極管Dl的陽(yáng)極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器(I)的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動(dòng)電阻R2 ;其特征在于:還包括電池BT，所述制動(dòng)電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va—起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器(I)的正極母線M+與負(fù)極母線M—之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器(I)之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽(yáng)極連接到所述電機(jī)控制器(1)，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括與防反二極管D2并聯(lián)的預(yù)充電電阻R3，還包括電容Cl，所述電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽(yáng)極，另一端連接到所述電池的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:在電池BT正極與防反二極管D2、預(yù)充電電阻R3之間設(shè)置有開關(guān)K3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電池BT兩端分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過(guò)開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過(guò)開關(guān)K2連接到電機(jī)控制器I的負(fù)極母線；當(dāng)電動(dòng)車在線網(wǎng)模式下運(yùn)行時(shí)，開關(guān)Kl、K2斷開，線網(wǎng)可以通過(guò)外部充電機(jī)向電池充電；當(dāng)電動(dòng)車脫離線網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，開關(guān)K1、K2閉合，電池為電機(jī)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述功率開關(guān)Va設(shè)置在所述電機(jī)控制器(I)的正極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述功率開關(guān)Va設(shè)置在所述電機(jī)控制器(I)的負(fù)極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所所述電機(jī)控制器(I)的正極、負(fù)極分別設(shè)置有功率開關(guān)Va。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的在線充電式電動(dòng)車制動(dòng)能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)控制器(I)內(nèi)部還設(shè)置有電容C2，所述電容C2并聯(lián)在所述電機(jī)控制器(I)的正負(fù)母線之間。
【文檔編號(hào)】H02J7/00GK103434411SQ201310386361
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】黃興, 陳正全, 熊宇 申請(qǐng)人:武漢英康匯通電氣有限公司