CN104827920A

CN104827920A - 电车的动力系统及具有其的电车

Info

Publication number: CN104827920A
Application number: CN201410582570.6A
Authority: CN
Inventors: 柴素娟; 张唯
Original assignee: Beiqi Foton Motor Co Ltd
Current assignee: Beijing Treasure Car Co Ltd
Priority date: 2014-10-27
Filing date: 2014-10-27
Publication date: 2015-08-12
Anticipated expiration: 2034-10-27
Also published as: CN104827920B

Abstract

本发明公开了一种电车的动力系统，包括：动力电池；与供电网络相连的第一端和第二端；第一接触器组；第二接触器组；双向DC/DC转换器；驱动电机和控制驱动电机的电机控制器；控制器，控制器用于对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制。本发明实施例的电车的动力系统，通过控制器对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制，从而将动力电池与高压线网隔离，使动力电池电压不受限，增加了可选资源，并且有效避免了高压线网大电流对动力电池的冲击，更好地保护动力电池。本发明还公开了一种电车。

Description

电车的动力系统及具有其的电车

技术领域

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及一种电车的动力系统及具有其的电车。

背景技术

随着石油等不可再生资源的逐渐枯竭和传统汽车排放所带来的环境污染，混合动力汽车、纯电动汽车等新能源汽车被认为是解决环境和资源两大问题的良好方案。其中，无轨电车作为纯电动汽车的一种，是目前城市内普遍采用的电动交通工具之一。然而，相关技术中的无轨电车受到线网布线等方面的限制，并且若线网电压出现大的跳变时，无轨电车的动力电池很容易受到冲击，存在严重的安全隐患。

在相关技术中，电车的动力系统在现有外接电网和车载电池复合电源的基础上，增加了超级电容器，实现了无轨电车在在网及脱网下运行及制动能量回收。然而，相关技术中无论是依靠增加超级电容器或是采用具有回馈功能的电机的控制系统等，都可以提高车辆的动力性及整车电能的用电效率，但高压线网电压等级限定了动力电池的电压等级，且无法有效避免线网跳变对动力电池的冲击。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种使动力电池电压等级不受限，并且更好地保护动力电池的电车的动力系统。

本发明的另一个目的在于提出一种电车。

为达到上述目的，本发明一方面实施例提出了一种电车的动力系统，包括：

动力电池；与供电网络相连的第一端和第二端；第一接触器组，所述第一接触器组的一端与所述第一端相连；第二接触器组，所述第二接触器组的一端与所述第二端相连；双向DC/DC转换器，所述双向DC/DC转换器的一端与所述动力电池相连，所述双向DC/DC转换器的另一端与所述第一接触器组的另一端相连，所述双向DC/DC转换器的接地端与所述第二接触器组的另一端相连；驱动电机和控制所述驱动电机的电机控制器，所述电机控制器的一端与所述第一接触器组的另一端相连，所述电机控制器的另一端与所述第二接触器组的另一端相连；以及控制器，所述控制器与所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器的控制端相连，所述控制器用于对所述第一接触器组、所述第二接触器组、所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器进行控制。

根据本发明实施例提出的电车的动力系统，通过控制器对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制，从而将动力电池与高压线网隔离，使动力电池电压不受限，增加了可选资源，并且有效避免了高压线网大电流对动力电池的冲击，更好地保护动力电池。

另外，根据本发明上述实施例的电车的动力系统还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：检测装置，所述检测装置用于检测所述供电网络接入时生成检测信号，其中，所述控制器根据所述检测信号控制所述第一接触器组和第二接触器组闭合。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第一接触器组包括：主正接触器，所述主正接触器的一端与所述第一端相连，所述主正接触器的另一端与所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器的一端相连；相互串联的预充接触器和预充电阻，所述串联的预充接触器和预充电阻与所述主正接触器并联，其中，所述控制器先控制所述预充接触器闭合，并在所述预充电阻的电压大于预设阈值之后控制所述主正接触器闭合。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述第二接触器组包括主负接触器，其中，所述控制器在闭合所述预充接触器之前控制所述主负接触器闭合。

进一步地，在本发明的一个实施例中，所述控制器在未收到所述检测信号时，控制所述双向DC/DC转换器通过所述动力电池为所述电机控制器进行预充电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：动力电池检测器，用于检测所述动力电池的电池状态，其中，所述控制器根据所述电池状态控制所述双向DC/DC转换器为所述动力电池进行充电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，在所述电车制动时，所述控制器在检测所述动力电池的电量小于预设电量时，控制所述双向DC/DC转换器将所述电机制动产生的电能为所述动力电池进行充电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：制动接触器，所述制动接触器的一端与所述电机控制器相连；制动电阻，所述制动电阻的一端与所述制动接触器的另一端相连，所述制动电阻的另一端与所述第二接触器组的另一端相连，其中，在所述电车制动时，所述控制器在检测所述动力电池的电量大于预设电量时，控制所述制动接触器闭合。

本发明另一方面实施例提出了一种电车，其包括上述电车的动力系统。该电车通过控制器对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制，从而将动力电池与高压线网隔离，使动力电池电压不受限，增加了可选资源，并且有效避免了高压线网大电流对动力电池的冲击，更好地保护动力电池。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明一个实施例的电车的动力系统的结构示意图；

图2为根据本发明一个实施例的电车的动力系统的工作流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图描述根据本发明实施例提出的电车的动力系统及具有其的电车，首先将参照附图描述根据本发明实施例提出的电车的动力系统。参照图1所示，该动力系统包括：动力电池100、第一端A、第二端B、第一接触器组200、第二接触器组300、双向DC/DC转换器400、驱动电机500、电机控制器600和控制器700。

其中，第一端A和第二端B分别与供电网络相连。第一接触器组200的一端与第一端A相连，第二接触器组300的一端与第二端B相连。双向DC/DC转换器400的一端与动力电池100相连，双向DC/DC转换器400的另一端与第一接触器组200的另一端相连，双向DC/DC转换器400的接地端与第二接触器组300的另一端相连。电机控制器600用于控制驱动电机500例如驱动车辆行驶的电机M，电机控制器600的一端与第一接触器组200的另一端相连，电机控制器600的另一端与第二接触器组300的另一端相连。控制器700与双向DC/DC转换器400和电机控制器600的控制端相连，控制器700用于对第一接触器组200、第二接触器组300、双向DC/DC转换器400和电机控制器600进行控制。本发明实施例的系统利用双向DC/DC转换器400将动力电池100与供电网络的高压线网隔离，使得动力电池100的电压等级不受限，增加了可选资源，并且可以有效保护车辆电容、保险等器件以免受高压线网大电流造成的冲击等。另外，在本发明的一个实施例中，本发明实施例的系统还包括其它附件如空调、冷却、转向等。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，上述系统还包括：检测装置800。具体地，检测装置800用于检测供电网络接入时生成检测信号，其中，控制器700根据检测信号控制第一接触器组200和第二接触器组300闭合。举例而言，检测装置800可以为电压电流检测装置，用于检测线网输出端的电压电流并将其反馈给控制器700，控制器700根据检测到的电压电流与基准电压电流进行比较，从而判断高压线网是否接入，实现控制第一接触器组200和第二接触器组300闭合。

具体地，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，第一接触器组200包括：主正接触器K1、预充接触器K2和预充电阻R2。

其中，主正接触器K1的一端与第一端A相连，主正接触器K1的另一端与双向DC/DC转换器400和电机控制器600的一端相连。预充接触器K2和预充电阻R2相互串联，串联的预充接触器K2和预充电阻R2与主正接触器K1并联，其中，控制器700先控制预充接触器K2闭合，并在预充电阻R2的电压大于预设阈值之后控制主正接触器K1闭合。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，第二接触器组300包括：主负接触器K3。其中，控制器700在闭合预充接触器K2之前控制主负接触器K3闭合。具体而言，当线网即供电网络接入时，预充接触器K2和预充电阻R2实现对双向DC/DC转换器400、电机控制器600等其它包含容性负载器件的预充，防止大电流对器件的冲击。主正接触器K1及主负接触器K3实现双边控制，提高车辆的安全性。本发明实施例的系统在高压线网输出端增加了预充装置，有效避免高压线网大电流对电容、保险、接触器等开关器件的冲击。

在本发明的实施例中，控制器700优选为车辆的主控制器，主控制器可以是整车控制器或电池管理系统。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，上述系统还包括：稳压装置900。其中，在本发明的一个实施例中，稳压装置900包括：二极管D0、电阻R0和电容C0。稳压装置900可以过滤掉线网端的瞬时跳变等干扰，同时限定电流的流向是单项的。

进一步地，在本发明的一个实施例中，控制器在未收到检测信号时，控制双向DC/DC转换器通过动力电池为电机控制器进行预充电。双向DC/DC转换器400在车辆在线运行时从线网获取电能向动力电池100充电；脱线运行时，将动力电池电能输出供驱动车辆使用；制动时，优先将制动能量回馈至动力电池。

具体地，在本发明的一个实施例中，上述系统还包括：动力电池检测器1000(图中未示出)。动力电池检测器1000用于检测动力电池100的电池状态，其中，控制器700根据电池状态控制双向DC/DC转换器400为动力电池100进行充电。

其中，在本发明的一个实施例中，在电车制动时，控制器700在检测动力电池100的电量小于预设电量时，控制双向DC/DC转换器400将电机制动产生的电能为动力电池100进行充电。

进一步地，在本发明的一个实施例中，参照图1所示，上述系统还包括：制动接触器K4和制动电阻R4。具体地，制动接触器K4的一端与电机控制器600相连。制动电阻R4的一端与制动接触器K4的另一端相连，制动电阻R4的另一端与第二接触器组300的另一端相连，其中，在电车制动时，控制器700在检测动力电池的电量大于预设电量时，控制制动接触器K4闭合。本发明实施例的制动接触器K4及其制动电阻R4，在动力电池100电量富余时，将制动能量以热能的形式消耗掉。

在本发明的实施例中，当供电网络与动力电池均接入时，优先利用高压线网能量进行车辆的驱动行驶。具体地，参照图2所示，本发明实施例的工作流程如下：

S201，检测线网输出端电压电流。

在本发明的实施例中，检测装置800检测供电网络接入时生成检测信号。也就是说，启动前，控制器700接收到检测装置800发出的高压线网电压电流信息，由此判断高压线网是否接入。

S202，判断高压线网是否接入。如果是，则进入步骤S203；如果否，则进入步骤S207。

S203，控制器700控制主正接触器K1、预充接触器K2、主负接触器K3的状态完成预充及上电。

若高压线网接入，控制器700首先控制主负接触器K3闭合，然后闭合预充接触器K2，并时刻检测主正接触器K1两端(即C与D点)的电压，当达到预充完成条件时，控制器700控制主正接触器K1闭合，然后断开预充接触器K2，否则进行故障处理。

S204，控制器700检测到动力电池100为可充电状态。

S205，为动力电池100充电，完成后发送充电结束。

控制器700检测动力电池100状态，若为可充电状态，控制器700发出充电指令从线网获取电能给动力电池100充电。

S206，控制器700检测到制动信号。

S207，动力电池100作为动力源进行上电及驱动行驶。

若高压线网未接入，动力电池100作为车辆驱动的动力源，由双向DC/DC转换器400控制，实现对车辆上含容性负载如电机控制器600等器件的预充。

S208，判断动力电池100是否可充电。如果是，则进入步骤S209；如果否，则进入步骤S210。

S209，制动能量回馈至动力电池100。

S210，制动接触器K4闭合以热能形式消耗。

制动时，控制器700优先将制动能量经双向DC/DC转换器400转换后回流给动力电池100。若动力电池100电能富余时，控制器700控制制动接触器K4闭合，将制动能量以热能的形式消耗掉。

根据本发明实施例提出的电车的动力系统，通过控制器对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制，从而将动力电池与高压线网隔离，提高整车的安全性及可靠性，有效避免线网波动对动力电池的冲击，并且双向DC/DC输入输出可调，使动力电池电压不受限，增加了可选资源，扩大了动力电池资源的可选择性，并且在线网输出端增加预充装置，保护车辆上电容、保险、接触器等开关器件的安全，有效避免了高压线网大电流对动力电池的冲击，更好地保护动力电池。

此外，本发明的实施例还提出了一种电车，该电车包括上述的电车的动力系统。该电车通过控制器对第一接触器组、第二接触器组、双向DC/DC转换器和电机控制器进行控制，从而将动力电池与高压线网隔离，提高整车的安全性及可靠性，有效避免线网波动对动力电池的冲击，并且双向DC/DC输入输出可调，使动力电池电压不受限，增加了可选资源，扩大了动力电池资源的可选择性，并且在线网输出端增加预充装置，保护车辆上电容、保险、接触器等开关器件的安全，有效避免了高压线网大电流对动力电池的冲击，更好地保护动力电池。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims

1.一种电车的动力系统，其特征在于，包括：

动力电池；

与供电网络相连的第一端和第二端；

第一接触器组，所述第一接触器组的一端与所述第一端相连；

第二接触器组，所述第二接触器组的一端与所述第二端相连；

双向DC/DC转换器，所述双向DC/DC转换器的一端与所述动力电池相连，所述双向DC/DC转换器的另一端与所述第一接触器组的另一端相连，所述双向DC/DC转换器的接地端与所述第二接触器组的另一端相连；

驱动电机和控制所述驱动电机的电机控制器，所述电机控制器的一端与所述第一接触器组的另一端相连，所述电机控制器的另一端与所述第二接触器组的另一端相连；以及

控制器，所述控制器与所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器的控制端相连，所述控制器用于对所述第一接触器组、所述第二接触器组、所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器进行控制。

2.如权利要求1所述的电车的动力系统，其特征在于，还包括：

检测装置，所述检测装置用于检测所述供电网络接入时生成检测信号，其中，所述控制器根据所述检测信号控制所述第一接触器组和第二接触器组闭合。

3.如权利要求2所述的电车的动力系统，其特征在于，所述第一接触器组包括：

主正接触器，所述主正接触器的一端与所述第一端相连，所述主正接触器的另一端与所述双向DC/DC转换器和所述电机控制器的一端相连；

相互串联的预充接触器和预充电阻，所述串联的预充接触器和预充电阻与所述主正接触器并联，其中，

所述控制器先控制所述预充接触器闭合，并在所述预充电阻的电压大于预设阈值之后控制所述主正接触器闭合。

4.如权利要求3所述的电车的动力系统，其特征在于，所述第二接触器组包括主负接触器，其中，所述控制器在闭合所述预充接触器之前控制所述主负接触器闭合。

5.如权利要求2所述的电车的动力系统，其特征在于，所述控制器在未收到所述检测信号时，控制所述双向DC/DC转换器通过所述动力电池为所述电机控制器进行预充电。

6.如权利要求1所述的电车的动力系统，其特征在于，还包括：

动力电池检测器，用于检测所述动力电池的电池状态，其中，所述控制器根据所述电池状态控制所述双向DC/DC转换器为所述动力电池进行充电。

7.如权利要求1所述的电车的动力系统，其特征在于，在所述电车制动时，所述控制器在检测所述动力电池的电量小于预设电量时，控制所述双向DC/DC转换器将所述电机制动产生的电能为所述动力电池进行充电。

8.如权利要求7所述的电车的动力系统，其特征在于，还包括：

制动接触器，所述制动接触器的一端与所述电机控制器相连；

制动电阻，所述制动电阻的一端与所述制动接触器的另一端相连，所述制动电阻的另一端与所述第二接触器组的另一端相连，其中，在所述电车制动时，所述控制器在检测所述动力电池的电量大于预设电量时，控制所述制动接触器闭合。

9.一种电车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电车的动力系统。