CN1877955A - 一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统 - Google Patents

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Abstract

一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统，由电动车辆和地面充电站构成，电动车辆中设置有车载电堆、交流电动机、变频驱动器、控制装置、车头控制器、系统控制器、脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器，车载电堆由电池组、超级电容组和电堆管理装置构成，系统控制器上连接有CAN总线，车头控制器连接在CAN总线上，车载电堆驱动电动机，利用设置在地面的地面充电站向车载电堆充电，电堆管理装置实现多种电能载体的混合优化切换，电动车辆中多种电能载体可以协调工作，大大提高了电池的使用效率，适合城市公交运行。

Description

一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统
技术领域
本发明涉及车辆，尤其涉及电动车，特别涉及采用超级电容的城市公交电动车，具体的是一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统。
背景技术
现有技术中，石油存储量日趋减少，电能驱动车辆的技术普遍得到应用。电能驱动车辆利用车载超级电容或者电池储存电能，电池驱动电机，电机使车辆运行。车辆运行过程中，发生制动时，通过变频控制器的控制，将整车动能回馈为电能。由于超级电容和电池的储能和放电特性不同，电池只能以小电流充电，因此，电池容易损坏，电池使用效率容易降低，同时，车载电源的能源总量有限，不足以维持长距离的运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统，所述的这种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统要解决现有技术中电动车辆中多种电能载体不能协调工作、电池使用效率降低、车载电源的能源总量有限的技术问题。
本发明的这种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统由电动车辆和地面充电站构成，所述的电动车辆中设置有车载电堆、交流电动机、变频驱动器、控制装置、车头控制器、系统控制器、脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器，所述的车载电堆由电池组、超级电容组和电堆管理装置构成，其中，所述的系统控制器上连接有CAN总线，即ControllerArea Network区域网络总线，所述的车头控制器连接在所述的区域网络总线上，车头控制器上连接有显示器，所述的脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器分别通过信号电缆与车头控制器连接，所述的电池组和超级电容组分别通过导线与一个电堆管理装置连接，所述的电堆管理装置通过控制线与系统控制器连接，系统控制器分别通过控制电缆与所述的变频驱动器和控制装置连接，控制装置通过控制电缆与变频驱动器连接，变频驱动器通过供电电缆与所述的交流电动机连接，所述的交流电动机的输出轴上连接有一个车载发电机的输入轴，电堆管理装置通过供电电缆与变频驱动器连接，所述的地面充电站通过电能输出电缆与电堆管理装置连接。
进一步的，所述的车头控制器由数字处理器构成。
进一步的，所述的系统控制器由数字控制器构成。
本发明的工作原理是：地面充电站固定在地面的一点。车辆操作者通过脚下的脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器进行加速和减速控制，给定的讯息首先进入车头控制器，变换成数字信号，数字信号通过CAN总线传输给系统控制器，系统控制器在得到这些数字信号后经过运算实现向控制装置发送控制指令。控制装置给予变频驱动器驱动命令，然后变频驱动器按照操作者的意愿使交流电动机旋转，最终使车辆行走。当操作者需要使车辆产生加速度时，由变频驱动器向电堆索取较大的能量(瞬间的能量大小取决于操作者的脚踏给定力度)，这时的瞬间能量取自于电堆中超级电容的存储能量，当操作者给出的速度信号趋于平缓时，这时的电能将从电池组中获得。这样能保证车辆的平缓运行，同样，电堆中的超级电容和电池组它们之间的能量是互补流动的。当运动中的车辆在操作者的控制下需要减速和制动时，此时车辆尚有一定的动能，其制动过程就能通过变频驱动器将动能转换为电能，将这部分电能重新充入电堆中，以期待着下一循环的输出能量。当动能有富裕时，发电机在控制器的操作下实现发电机组平缓切入，将富裕的动能转换为电能，给电堆补充另外一点额外的能量。车载电堆由电池组、超级电容组和电堆管理装置组成，在电堆管理装置管理下，可实现多种电能载体的混合优化切换，其优化过程的算法集成在系统控制器中。当车载电堆的能量不足以维持继续行走、或需要对车载电堆进行充电时，将地面的地面充电站通过电能输出电缆与电堆管理装置连接，实现充电，整个充电过程以及经过优化的充电曲线算法均在智能化自适应控制器中实现。控制装置是系统的执行机构，系统控制器给出的信息以执行机构的操作模式完成受控执行。同时完成所需要切换的逻辑，系统控制器完成充电过程变频器装置的切换、变频器故障的切除、变频器预充电的完成，以及充电装置的机械位置移动。电堆管理装置是能源系统切换的核心控制装置，当需要进行大电流动能回馈时，该装置将动能转化而来的电能首先送入超级电容，而在系统需要大电流输出时，电堆管理装置将超级电容的能量给出。车头控制器是系统的低压控制部分核心控制器，它的受电来自于低压部分，为了和高压进行有效的隔离，以确保安全，车头控制器与系统控制器的通讯通过CAN光纤总线完成，同时，车头控制器接收踏脚板的给定信号，将模拟量值通过数字转换传送给系统控制器完成对变频器的输出控制。显示屏是系统的人机交互的界面，将所需的参数进行实时显示。操作者通过这些系统给出的提示进行相应的操作，同时，显示屏能给予提示系统的报告、警示并且给予管理上所需要的信息。CAN光纤总线完成高低压隔离的功能，同时作为高速通讯的媒介，所有的控制信息均在CAN通讯机制下实现的。
本发明与现有技术相对比，其效果是积极和明显的。本发明利用车载电堆驱动电动机，利用设置在地面的地面充电站向车载电堆充电，电堆管理装置实现多种电能载体的混合优化切换，电动车辆中多种电能载体可以协调工作，大大提高了电池的使用效率，适合城市公交运行。
附图说明
图1是本发明的一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统的原理示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统由电动车辆(图中未示)和地面充电站14构成，所述的电动车辆中设置有车载电堆、交流电动机10、变频驱动器9、控制装置4、车头控制器1、系统控制器3、脚踏式速度给定器61和脚踏式制动力给定器62，所述的车载电堆由电池组8、超级电容组7和电堆管理装置13构成，其中，所述的系统控制器3上连接有CAN总线5，所述的车头控制器1连接在所述的CAN总线5上，车头控制器1上连接有显示器2，所述的脚踏式速度给定器61和脚踏式制动力给定器62分别通过信号电缆与车头控制器1连接，所述的电池组8和超级电容组7分别通过导线与一个电堆管理装置13连接，所述的电堆管理装置13通过控制线与系统控制器3连接，系统控制器3分别通过控制电缆与所述的变频驱动器9和控制装置4连接，控制装置4通过控制电缆与变频驱动器9连接，变频驱动器9通过供电电缆与所述的交流电动机10连接，所述的交流电动机10的输出轴上连接有一个车载发电机15的输入轴，电堆管理装置13通过供电电缆与变频驱动器9连接，所述的地面充电站14通过电能输出电缆与电堆管理装置13连接。
进一步的，所述的车头控制器1由数字处理器构成。
进一步的，所述的系统控制器3由数字控制器构成。
具体的，所述的地面充电站14固定设置在地面上，地面充电站14中设置有智能自适应控制器11和整流驱动装置12。

Claims (3)

1.一种车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统，由电动车辆和地面充电站构成，所述的电动车辆中设置有车载电堆、交流电动机、变频驱动器、控制装置、车头控制器、系统控制器、脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器，所述的车载电堆由电池组、超级电容组和电堆管理装置构成，其特征在于：所述的系统控制器上连接有区域网络总线，所述的车头控制器连接在所述的区域网络总线上，车头控制器上连接有显示器，所述的脚踏式速度给定器和脚踏式制动力给定器分别通过信号电缆与车头控制器连接，所述的电池组和超级电容组分别通过导线与所述的电堆管理装置连接，所述的电堆管理装置通过控制线与系统控制器连接，系统控制器分别通过控制电缆与所述的变频驱动器和控制装置连接，控制装置通过控制电缆与变频驱动器连接，变频驱动器通过供电电缆与所述的交流电动机连接，所述的交流电动机的输出轴上连接有一个车载发电机的输入轴，电堆管理装置通过供电电缆与变频驱动器连接，所述的地面充电站通过电能输出电缆与电堆管理装置连接。
2.如权利要求1所述的车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统，其特征在于：所述的车头控制器由数字处理器构成。
3.如权利要求1所述的车载电堆驱动的城市公交电动车的集成控制系统，其特征在于：所述的系统控制器由数字控制器构成。
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