一種電電混合純電動城市客車控制系統的製作方法
2023-04-28 06:18:01 1
一種電電混合純電動城市客車控制系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電電混合純電動城市客車控制系統，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網迴路及整車高壓迴路，所述高壓線網迴路包括高壓線網，高壓線網與DCDC隔離電源相連，DCDC隔離電源與動力電池相併聯，動力電池與電機控制器相併聯，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
【技術領域】
[0001 ] 本實用新型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。
【背景技術】
[0002]電電混合純電動城市客車是城市公共運輸運營體系的重要組成部分，是一種被普遍採用的「綠色」交通工具，具有諸多優點: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，但遠遠低於輕軌、地鐵，是實現城市公共運輸電氣化投入最少的一種，後期能源消耗小，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車輛採用電傳動功率大，爬坡能力強等等。
[0003]基於以上優勢，電電混合純電動城市客車目前在國內很多城市都有較好的應用，但是這些電電混合純電動城市客車基本都是傳統型的。而傳統的電電混合純電動城市客車具有如下問題:
[0004]1.其供電系統是一體式的直流系統，在實際運營中就會存在線網系統可靠性、維護性和安全性低等問題；
[0005]2.傳統的電電混合純電動城市客車儘管採用了雙源供電模式，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，由於動力電池的電壓等級較低，會造成整車動力性不足的問題。
實用新型內容
[0007]為解決現有技術存在的不足，本實用新型公開了一種電電混合純電動城市客車控制系統，該控制系統不僅可以提高供電系統的可靠性與維護性，還可以對制動能量進行回收，更加安全節能。
[0008]為實現上述目的，本實用新型的具體方案如下:
[0009]一種電電混合純電動城市客車控制系統，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網迴路及整車高壓迴路，所述高壓線網迴路包括高壓線網，高壓線網與DCDC隔離電源相連，形成獨立的迴路，DCDC隔離電源與動力電池相併聯，動力電池與電機控制器相併聯，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方案屬於現有技術，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及其控制方法。
[0010]所述D⑶C隔離電源採用DC-AC-DC的變換方式，D⑶C隔離電源首先將波動的線網電壓逆變成可控的交流電，再經過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現交流到穩定直流的轉換。 [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併聯的電阻和電容。電機控制器內部的電容起到穩壓、濾波等作用。
[0013]所述在線模式:在有高壓線網區，從線網通過Drac隔離電源取得直流電，驅動車輛，在動力電池SOC低時，線網通過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:在無高壓線網區，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，剩餘能量消耗到制動電阻上。
[0016]所述線網與K5開關相連，K5開關是IX:DC隔離電源內部的一個控制開關，整車D⑶C隔離電源通過集電桿連接到高壓線網。
[0017]本系統的工作原理:
[0018]在線模式，整車連接到高壓線網，即有高壓線網區，集電器從線網取得直流電，不過在實際運營中該直流電波動範圍比較大，對動力電池回收制動能量的要求太高，所以本實用新型通過DCDC隔離電源對線網進行穩壓。
[0019]D⑶C隔離電源通過自身的DC-AC變換電路首先將不穩定的高壓線網直流電轉變為交流電，再通過DCDC隔離電源的隔離變壓線圈和橋式整流電路轉換為穩定的直流電；而D⑶C隔離電源的隔離變壓線圈就將高壓迴路分成了高壓線網迴路和整車高壓迴路，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，這是設定的一個值，不需要具體到哪一個數值，主要是為了保證脫線狀態下的續駛裡程，同時為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅動車輛運行。
[0021]如果電池SOC已經達到一定值，D⑶C隔離電源只為電機控制器和整車附件提供電源，電機驅動車輛運行。
[0022]如果整車需要大功率需求，線網通過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，剩餘能量消耗到制動電阻上。這樣即可以實現制動能量的回收，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，即無高壓線網區，本實用新型轉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模式下工作方式相同；又由於動力電池和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]脫線後，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]本實用新型可從線網和動力電池分別取電，驅動車輛。本實用新型中的DCDC隔離電源採用了 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電壓逆變成可控的交流電，再經過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現交流到穩定直流的轉換。
[0028]本實用新型中的動力電池直接與DCDC隔離電源後的母線相連，不僅起到二次穩壓的作用，在動力電池SOC較低時，線網可通過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]本實用新型的有益效果:
[0030]1、安全:傳統的電電混合純電動城市客車線網供電部分是一體式的，可靠性及安全性差，而本實用新型在D⑶C隔離電源中採用了隔離變壓線圈，該隔離變壓線圈使整車高壓供電系統與線網隔離，形成獨立的迴路，提高了系統的絕緣和抗幹擾能力，安全性好。
[0031]2、節能:相比於傳統的電電混合純電動城市客車，本實用新型不僅在有線網的情況下進行制動能量回收，在無線網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，節能效果顯著。
[0032]3、環保:本實用新型採用的兩種能源皆為電能，零排放，無汙染。又可進行制動能量回收，減少能源的消耗，從而降低對環境的影響。
[0033]4、動力性好:在車輛運行的高峰期，線網電壓會急劇下降，從而造成傳統電電混合純電動城市客車的動力性不足，而本系統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本實用新型的整體結構電路示意圖；
[0036]圖2本實用新型的整體結構拓撲示意圖；
[0037]圖3本實用新型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，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]下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明:
[0041]如圖1-2所示，一種電電混合純電動城市客車控制系統，其控制電路包括高壓線網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。其特徵是高壓線網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,最後與電機5相連。
[0042]一種電電混合純電動城市客車控制系統，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網迴路及整車高壓迴路，所述高壓線網迴路包括高壓線網，高壓線網與DCDC隔離電源相連，DCDC隔離電源與動力電池相併聯,動力電池與電機控制器相併聯，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隔離電源採用DC-AC-DC的變換方式，D⑶C隔離電源首先將波動的線網電壓逆變成可控的交流電，再經過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現交流到穩定直流的轉換。
[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:在有高壓線網區，從線網通過Drac隔離電源取得直流電，驅動車輛，在動力電池SOC低時，線網通過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:在無高壓線網區，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，剩餘能量消耗到制動電阻上。
[0048]本實用新型中的D⑶C隔離電源採用了 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電壓逆變成可控的交流電，再經過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現交流到穩定直流的轉換。
[0049]本實用新型中的動力電池直接與DCDC隔離電源後的母線相連，不僅起到二次穩壓的作用，在動力電池SOC較低時，線網可通過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，本實用新型在線網模式下，整車制動時，電機及電機控制器將機械能轉化為電能，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，剩餘能量才消耗到制動電阻上，這樣即可以實現制動能量的回收，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，即無高壓線網區，本實用新型轉變成標準的純電動城市客車。
【權利要求】
1.一種電電混合純電動城市客車控制系統，其特徵是，包括通過隔離變壓線圈相連的高壓線網迴路及整車高壓迴路，所述高壓線網迴路包括高壓線網，高壓線網與D⑶C隔離電源相連，形成獨立的迴路，DCDC隔離電源與動力電池相併聯，動力電池與電機控制器相併聯，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.如權利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統，其特徵是，所述DCDC隔離電源採用DC-AC-DC的變換方式，DCDC隔離電源首先將波動的線網電壓逆變成可控的交流電，再經過隔離變壓線圈到達橋式整流電路實現交流到穩定直流的轉換。
3.如權利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統，其特徵是，所述動力電池和DCDC隔離電源具有相同的電壓等級。
4.如權利要求1所述的一種電電混合純電動城市客車控制系統，其特徵是，所述電機控制器包括逆變電路及與逆變電路相併聯的電阻和電容。
【文檔編號】B60L9/00GK203697981SQ201420048421
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年1月24日 優先權日:2014年1月24日
【發明者】劉國慶, 崔紅雨, 薛雲鴻, 亓永 申請人:中國重汽集團濟南動力有限公司