CN105416073A - 电动客车驱动控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

电动客车驱动控制系统及其控制方法，驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；蓄电池；整车电源开关；驱动电机速度传感器；空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；各部件电源；控制过程包括：受电装置升起后受电弓位置监控；当操作受电装置的受电弓与电网分离时，低压模块控制系统检测受电弓行程开关的状态是否为断开状态，同时BMS电池管理系统检测充电回路上是否还存在充电电流；当同时满足受电弓行程开关为断开状态、充电回路无充电电流时，受电弓才能与电网分离；空压机变频器电源控制；车门开启安全提示；各个部件及电容器电池组参数与充电控制。

Description

电动客车驱动控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及电动汽车技术领域，尤其是涉及一种电动客车的驱动控制系统及其控制方法。

背景技术

目前，现代城市公共交通及汽车运输领域中，采用传统石油为燃料动力的汽车仍占有非常大的比例，不仅消耗大量的石油资源，带来环境污染，增加城市PM2.5的浓度，过量的燃油汽车运营，影响人们的身体健康，因而当今世界范围内以采用节能环保为主题的新能源汽车得到了发展。

中国专利申请号200710014576.3，公开号CN101037092A于2007年9月19日公开了一种电容牵引型电车。具体公开了电容牵引型电车采用超大容量牵引型电容器与翻转双触头受电装置相连接组成电车受电储能回路，电容器通过主控回路电子换向器、电车驱动控制装置、电车拖动动力控制装置与电车拖动动力相连接组成电车电气拖动主回路，电车拖动动力由磁电式交流/直流机电一体化加速器踏板装置、磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置控制连接组成电车电气控制回路，电容器通过电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电系统与超大容量牵引型电容器仓的温度控制系统、电车用超大容量牵引型电容器的电气性能均衡管理系统、组合式电子监测综合功能仪表及文本器、电子屏与灯光及音响构成的预警报系统、电子监视系统、电子监视电车通道及电车后视系统、电子式可编程测速装置相连接组成电车辅助电气控制回路。

该专利提供有技术方案仍存在以下不足之处：

在低压控制电路稳定性，低压控制电路的集成化程度方面有待改进，进一步同提高整车布线的科学性、美观性；

在故障的诊断、排除方面，功能不够强大，给维修带来不便；

系统的保护、提示、报警功能不够强大，故障率较高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种控制更加可靠，集成化程度更高，功能更强大的电动客车的驱动控制系统及其控制方法。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种电动客车驱动控制系统，所述电动客车采用电容器电池组与受电装置相连接组成电动客车受电储能回路，电容器电池组通过高压电控箱、主控回路电子换向器、驱动电机及辅助系统、拖动动力控制装置与拖动动力相连接组成电气拖动主回路，驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；通过低压控制盒给低压模块和BMS电池管理系统供电的蓄电池；电信号与所述低压模块控制系统的输入端连接的整车电源开关、驱动电机速度传感器、空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；与所述低压模块控制系统的输出端电连接的整车照明灯电源，信号灯电源、空压机变频器启动电源、助力油泵变频器启动电源、驱动电机速度传感器、车门驱动气缸电磁阀电源、电子换向器控制电源；所述低压模块控制系统与BMS电池管理系统、显示仪表采用CAN总线连接；所述整车控制器与低压模块控制系统、BMS电池管理系统、DC-DC电源变换器、IGBT斩波调速箱采用CAN总线连接。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的电动客车驱动控制系统，所述整车管理系统负责运行整车控制软件，采集传感器的数据信息进行控制逻辑判别和发送控制指令、数据信息；所述BMS管理系统采集电容器电池组及蓄电池的电气参数。

作为进一步改进技术方案，本发明提供的电动客车驱动控制系统，所述IGBT斩波调速箱内设有用来计量外部充电设备给电动客车的充电量、电动客车制动回收的电量及电动客车在行驶过程中的耗能量的直流电度表；所述直流电度表还能显示电动客车充电过程中的电压和电流值；所述直流电度表具备CAN通讯功能。

为了解决上述技术问题，另一方面，本发明提供一种电动客车驱动控制方法，为应用于电动客车驱动控制系统的控制方法，所述电动客车采用电容器电池组与受电装置相连接组成电动客车受电储能回路，电容器电池组通过高压电控箱、主控回路电子换向器、驱动电机及辅助系统、拖动动力控制装置与拖动动力相连接组成电气拖动主回路，所述驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；通过低压控制盒给低压模块和BMS电池管理系统供电的蓄电池；电信号与所述低压模块控制系统的输入端连接的整车电源开关、驱动电机速度传感器、空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；与所述低压模块控制系统的输出端电连接的整车照明灯电源，信号灯电源、空压机变频器启动电源、助力油泵变频器启动电源、驱动电机速度传感器、车门驱动气缸电磁阀电源、电子换向器控制电源；所述低压模块控制系统与BMS电池管理系统、显示仪表采用CAN总线连接；所述整车控制器与低压模块控制系统、BMS电池管理系统、DC-DC电源变换器、IGBT斩波调速箱采用CAN总线连接；所述整车管理系统负责运行整车控制软件，采集传感器的数据信息进行控制逻辑判别和发送控制指令、数据信息；所述BMS管理系统采集电容器电池组及蓄电池的电气参数，控制过程包括：

当电动客车的受电装置升起后，受电装置的行程开关处于闭合状态时，在显示仪表的显示屏上显示受电装置的受电弓位置的视频影像，供实时查看受电弓的运行状态，同时在显示仪表上显示电动客车正在准备或者正在充电中的提示信息；

当操作受电装置的受电弓与电网分离时，低压模块控制系统检测受电弓行程开关的状态是否为断开状态，同时BMS电池管理系统检测充电回路上是否还存在充电电流；当同时满足受电弓行程开关为断开状态、充电回路无充电电流时，受电弓才能与电网分离；

当关闭空压机变频器电源时，低压模块控制系统对空压机的工作温度和整车气压进行检测，当同时满足空压机工作温度和整车气压达到设定值时，才能断开空压机变频器电源使空压机停止工作；

低压模块控制系统检测到车门驱动气缸电磁阀打开时，在显示仪表上显示所述车门驱动气缸电磁阀相应的车门打开的提示信息；

低压模块控制系统实时检测与其连接的各个部件是否存在故障，并通过CAN总线传递到显示仪表，在显示仪表上可查询到与低压模块连接的各个部件是否存在故障，而且故障的种类、位置能在显示仪表上表现出来；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，并通过CAN总线传递到显示仪表，在以上任一检测参数出现异常时在显示仪表上显示电池故障报警提示，同时在显示仪表上显示电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当电容器电池组最低电压低于设定值时，整车控制器通过CAN总线控制斩波调速箱内部电路锁死，使电动客车不能行驶；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当任一检测值超出设定范围值时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发送停车信号；

BMS电池管理系统检测电动客车充电时的充电电流，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，然后通过低压模块控制系统检测受电装置受电弓的行程开关状态；在检测到充电电流且受电弓行程开关处于闭合状态时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发出锁死不允许行走信号。

本发明带来的有益效果：本发明提供的技术方案，当电动客车的受电装置升起后，可实时查看受电弓的运行状态；当操作受电装置的受电弓与电网分离时，需同时满足受电弓行程开关为断开状态、充电回路无充电电流时，受电弓才能与电网分离，避免因带电断开受电极板拉弧造成极板、电气设备的损坏；关闭空压机时需同时满足空压机工作温度和整车气压达到设定值，才能断开空压机变频器电源使空压机停止工作，可以防止空压机润滑液乳化；当车门被打开时，在显示仪表上显示车门打开的提示信息，以提示驾驶员的安全操作；低压模块控制系统实时检测与其连接的各个部件是否存在故障，并通过CAN总线传递到显示仪表，在显示仪表上可查询到与低压模块连接的各个部件是否存在故障，而且故障的种类、位置能在显示仪表上表现出来，给故障的诊断、排除提供方便；BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压和最低电压值，并通过CAN总线传递到显示仪表，在以上任一检测参数出现异常时在显示仪表上显示电池故障报警提示，同时在显示仪表上显示电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压和最低电压值；当电容器电池组最低电压低于设定值时，整车控制器通过CAN总线控制斩波调速箱内部电路锁死，使电动客车不能行驶，保护驱动电机不在欠压状态行驶以免对驱动电机造成损害；BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压和最低电压值，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当任一检测值超出设定范围值时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发送停车信号；在检测到充电电流且受电弓行程开关处于闭合状态时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发出锁死不允许行走信号，保护充电时的安全性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是实施例电动客车驱动控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

如图1所示的电动客车驱动控制系统，电动客车采用电容器电池组与受电装置相连接组成电动客车受电储能回路，电容器电池组通过高压电控箱、主控回路电子换向器、驱动控制系统、拖动动力控制装置与驱动电机连接组成电气拖动主回路，驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；通过低压控制盒给低压模块和BMS电池管理系统供电的24V蓄电池；电信号与低压模块控制系统的输入端连接的整车电源开关、驱动电机速度传感器、空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；与低压模块控制系统的输出端电连接的整车照明灯电源，信号灯电源、空压机变频器启动电源、助力油泵变频器启动电源、驱动电机速度传感器、车门驱动气缸电磁阀电源、电子换向器控制电源；低压模块控制系统与BMS电池管理系统、显示仪表采用CAN总线连接；整车控制器与低压模块控制系统、BMS电池管理系统、DC-DC电源变换器、IGBT斩波调速箱采用CAN总线连接；整车管理系统负责运行整车控制软件，采集传感器的数据信息进行控制逻辑判别和发送控制指令、数据信息；BMS管理系统采集电容器电池组及蓄电池的电气参数。

控制原理：当电动客车的受电装置升起后，受电装置的行程开关处于闭合状态时，在显示仪表的显示屏上显示受电装置的受电弓位置的视频影像，可实时查看受电弓的运行状态，同时在显示仪表上显示电动客车正在准备或者正在充电中的提示信息。

当操作受电装置的受电弓分离电网时，低压模块控制系统检测受电弓行程开关的状态是否为断开状态，同时BMS电池管理系统检测充电回路上是否还存在充电电流；当同时满足受电弓行程开关为断开状态、充电回路无充电电流时，受电弓才能与电网分离。以保证安全断电避免因带电断开受电极板拉弧造成极板、电气设备的损坏。

当关闭空压机变频器电源时，低压模块控制系统对空压机的工作温度和整车气压进行检测，当同时满足空压机工作温度和整车气压达到设定值时，例如当同时满足空压机工作温度达到设定值95℃和整车气压达到设定值8MPa时，才能断开空压机变频器电源使空压机停止工作。以防止空压机润滑液乳化。

低压模块控制系统检测到车门驱动气缸电磁阀打开时，在显示仪表上显示该车门驱动气缸电磁阀相应的车门打开的提示信息。以提示驾驶员的安全操作。

低压模块控制系统实时检测与其连接的各个部件是否存在故障，并通过CAN总线传递到显示仪表，在显示仪表上可查询到与低压模块连接的各个部件是否存在故障，而且故障的种类、位置能在显示仪表上以具体管脚的形式表现出来。给故障的诊断、排除提供方便。

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，并通过CAN总线传递到显示仪表，在以上任一检测参数出现异常时在显示仪表上显示电池故障声光报警提示，同时在显示仪表上显示电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值。

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当电容器电池组最低电压低于设定值时，整车控制器通过CAN总线控制斩波调速箱内部电路锁死，使电动客车不能行驶；保护驱动电机不在严重欠压状态行驶以免对驱动电机造成损害。

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当任一检测值超出设定范围值时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发送停车信号；

BMS电池管理系统检测电动客车充电时的充电电流，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，然后通过低压模块控制系统检测受电装置受电弓的行程开关状态；在检测到充电电流且受电弓行程开关处于闭合状态时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发出锁死不允许行走信号。

IGBT斩波调速箱内设有用来计量外部充电设备给电动客车的充电量、电动客车制动回收的电量及电动客车在行驶过程中的耗能量的直流电度表；所述直流电度表还能显示电动客车充电过程中的电压和电流值；所述直流电度表具备CAN通讯功能。

DC-DC电源变换器将超级电容器组提供的高压直流电源经DC-DC电源变换器转换为一个低压直流电源为24V蓄电池充电，整车低压系统工作时作为低压系统电源的提供者。当它出现故障时，通过CAN总线将故障传递到显示仪表，以具体图标的形式表现出来，提醒驾驶员。

本发明不限于以上优选实施方式，还可在本发明权利要求和说明书限定的精神内，进行多种形式的变换和改进，能解决同样的技术问题，并取得预期的技术效果，故不重述。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接或联想到的所有方案，只要在权利要求限定的精神之内，也属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种电动客车驱动控制系统，所述电动客车采用电容器电池组与受电装置相连接组成电动客车受电储能回路，电容器电池组通过高压电控箱、主控回路电子换向器、驱动电机及辅助系统、拖动动力控制装置与拖动动力相连接组成电气拖动主回路，其特征在于：驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；通过低压控制盒给低压模块和BMS电池管理系统供电的蓄电池；电信号与所述低压模块控制系统的输入端连接的整车电源开关、驱动电机速度传感器、空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；与所述低压模块控制系统的输出端电连接的整车照明灯电源，信号灯电源、空压机变频器启动电源、助力油泵变频器启动电源、驱动电机速度传感器、车门驱动气缸电磁阀电源、电子换向器控制电源；所述低压模块控制系统与BMS电池管理系统、显示仪表采用CAN总线连接；所述整车控制器与低压模块控制系统、BMS电池管理系统、DC-DC电源变换器、IGBT斩波调速箱采用CAN总线连接。

2.根据权利要求1所述的电动客车驱动控制系统，其特征在于：所述整车管理系统负责运行整车控制软件，采集传感器的数据信息进行控制逻辑判别和发送控制指令、数据信息；所述BMS管理系统采集电容器电池组及蓄电池的电气参数。

3.根据权利要求1所述的电动客车驱动控制系统，其特征在于：所述IGBT斩波调速箱内设有用来计量外部充电设备给电动客车的充电量、电动客车制动回收的电量及电动客车在行驶过程中的耗能量的直流电度表；所述直流电度表还能显示电动客车充电过程中的电压和电流值；所述直流电度表具备CAN通讯功能。

4.一种电动客车驱动控制方法，为应用于电动客车驱动控制系统的控制方法，其特征在于：所述电动客车采用电容器电池组与受电装置相连接组成电动客车受电储能回路，电容器电池组通过高压电控箱、主控回路电子换向器、驱动电机及辅助系统、拖动动力控制装置与拖动动力相连接组成电气拖动主回路，所述驱动控制系统包括低压模块控制系统；BMS电池管理系统；低压控制盒；DC-DC电源变换器；显示仪表；IGBT斩波调速箱；整车控制器；通过低压控制盒给低压模块和BMS电池管理系统供电的蓄电池；电信号与所述低压模块控制系统的输入端连接的整车电源开关、驱动电机速度传感器、空压机温度传感器和车门驱动气缸电磁阀开关；与所述低压模块控制系统的输出端电连接的整车照明灯电源，信号灯电源、空压机变频器启动电源、助力油泵变频器启动电源、驱动电机速度传感器、车门驱动气缸电磁阀电源、电子换向器控制电源；所述低压模块控制系统与BMS电池管理系统、显示仪表采用CAN总线连接；所述整车控制器与低压模块控制系统、BMS电池管理系统、DC-DC电源变换器、IGBT斩波调速箱采用CAN总线连接；所述整车管理系统负责运行整车控制软件，采集传感器的数据信息进行控制逻辑判别和发送控制指令、数据信息；所述BMS管理系统采集电容器电池组及蓄电池的电气参数，控制过程包括：

当电动客车的受电装置升起后，受电装置的行程开关处于闭合状态时，在显示仪表的显示屏上显示受电装置的受电弓位置的视频影像，供实时查看受电弓的运行状态，同时在显示仪表上显示电动客车正在准备或者正在充电中的提示信息；

当操作受电装置的受电弓与电网分离时，低压模块控制系统检测受电弓行程开关的状态是否为断开状态，同时BMS电池管理系统检测充电回路上是否还存在充电电流；当同时满足受电弓行程开关为断开状态、充电回路无充电电流时，受电弓才能与电网分离；

当关闭空压机变频器电源时，低压模块控制系统对空压机的工作温度和整车气压进行检测，当同时满足空压机工作温度和整车气压达到设定值时，才能断开空压机变频器电源使空压机停止工作；

低压模块控制系统检测到车门驱动气缸电磁阀打开时，在显示仪表上显示所述车门驱动气缸电磁阀相应的车门打开的提示信息；

低压模块控制系统实时检测与其连接的各个部件是否存在故障，并通过CAN总线传递到显示仪表，在显示仪表上可查询到与低压模块连接的各个部件是否存在故障，而且故障的种类、位置能在显示仪表上表现出来；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，并通过CAN总线传递到显示仪表，在以上任一检测参数出现异常时在显示仪表上显示电池故障报警提示，同时在显示仪表上显示电容器电池组的总电压、总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电压，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当电容器电池组最低电压低于设定值时，整车控制器通过CAN总线控制斩波调速箱内部电路锁死，使电动客车不能行驶；

BMS电池管理系统实时检测电容器电池组的总电流、电容箱的最高温度、单体电容的最高电压、最低电压和温度值，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，当任一检测值超出设定范围值时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发送停车信号；

BMS电池管理系统检测电动客车充电时的充电电流，检测值通过CAN总线传递到整车控制器，然后通过低压模块控制系统检测受电装置受电弓的行程开关状态；在检测到充电电流且受电弓行程开关处于闭合状态时，整车控制器通过CAN总线给IGBT斩波调速箱发出锁死不允许行走信号。