專利名稱：采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及車輛，尤其涉及電動車，特別涉及采用超級電容的城市公交電動車，具體的是一種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中，石油存儲量日趨減少，電能驅(qū)動車輛的技術(shù)普遍得到應(yīng)用。電能驅(qū)動車輛利用車載超級電容或者電池儲存電能，電池驅(qū)動電機，電機使車輛運行。車輛運行過程中，發(fā)生制動時，通過變頻控制器的控制，將整車動能回饋為電能。由于超級電容和電池的儲能和放電特性不同，電池只能以小電流充電，因此，電池容易損壞，電池使用效率容易降低，同時，車載電源的能源總量有限，不足以維持長距離的運行。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的使提供一種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置，所述的這種采用超級電容的城市公交電動車的集成控制裝置要解決現(xiàn)有技術(shù)中電動車輛中多種電能載體不能協(xié)調(diào)工作、電池使用效率降低、車載電源的能源總量有限的技術(shù)問題。
本實用新型的這種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置由電動車輛和固定充電裝置構(gòu)成，所述的電動車輛中設(shè)置有車載電堆、交流電動機、變頻驅(qū)動器、控制裝置、車頭控制器、系統(tǒng)控制器、腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器，所述的車載電堆由電池組、超級電容組和電堆管理裝置構(gòu)成，其中，所述的系統(tǒng)控制器上連接有CAN總線，即Controller Area Network區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線，所述的車頭控制器連接在所述的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線上，車頭控制器上連接有顯示器，所述的腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器分別通過信號電纜與車頭控制器連接，所述的電池組和超級電容組分別通過導(dǎo)線與一個電堆管理裝置連接，所述的電堆管理裝置通過控制線與系統(tǒng)控制器連接，系統(tǒng)控制器分別通過控制電纜與所述的變頻驅(qū)動器和控制裝置連接，控制裝置通過控制電纜與變頻驅(qū)動器連接，變頻驅(qū)動器通過供電電纜與所述的交流電動機連接，所述的交流電動機的輸出軸上連接有一個車載發(fā)電機的輸入軸，電堆管理裝置通過供電電纜與變頻驅(qū)動器連接，所述的固定充電裝置通過電能輸出電纜與電堆管理裝置連接。
進一步的，所述的車頭控制器由數(shù)字處理器構(gòu)成。
進一步的，所述的系統(tǒng)控制器由數(shù)字控制器構(gòu)成。
本實用新型的工作原理是固定充電裝置固定在地面的一點。車輛操作者通過腳下的腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器進行加速和減速控制，給定的訊息首先進入車頭控制器，變換成數(shù)字信號，數(shù)字信號通過CAN總線傳輸給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器在得到這些數(shù)字信號后經(jīng)過運算實現(xiàn)向控制裝置發(fā)送控制指令。控制裝置給予變頻驅(qū)動器驅(qū)動命令，然后變頻驅(qū)動器按照操作者的意愿使交流電動機旋轉(zhuǎn)，最終使車輛行走。當(dāng)操作者需要使車輛產(chǎn)生加速度時，由變頻驅(qū)動器向電堆索取較大的能量(瞬間的能量大小取決于操作者的腳踏給定力度)，這時的瞬間能量取自于電堆中超級電容的存儲能量，當(dāng)操作者給出的速度信號趨于平緩時，這時的電能將從電池組中獲得。這樣能保證車輛的平緩運行，同樣，電堆中的超級電容和電池組它們之間的能量是互補流動的。當(dāng)運動中的車輛在操作者的控制下需要減速和制動時，此時車輛尚有一定的動能，其制動過程就能通過變頻驅(qū)動器將動能轉(zhuǎn)換為電能，將這部分電能重新充入電堆中，以期待著下一循環(huán)的輸出能量。當(dāng)動能有富裕時，發(fā)電機在控制器的操作下實現(xiàn)發(fā)電機組平緩切入，將富裕的動能轉(zhuǎn)換為電能，給電堆補充另外一點額外的能量。車載電堆由電池組、超級電容組和電堆管理裝置組成，在電堆管理裝置管理下，可實現(xiàn)多種電能載體的混合優(yōu)化切換，其優(yōu)化過程的算法集成在系統(tǒng)控制器中。當(dāng)車載電堆的能量不足以維持繼續(xù)行走、或需要對車載電堆進行充電時，將地面的固定充電裝置通過電能輸出電纜與電堆管理裝置連接，實現(xiàn)充電，整個充電過程以及經(jīng)過優(yōu)化的充電曲線算法均在智能化自適應(yīng)控制器中實現(xiàn)?？刂蒲b置是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)，系統(tǒng)控制器給出的信息以執(zhí)行機構(gòu)的操作模式完成受控執(zhí)行。同時完成所需要切換的邏輯，系統(tǒng)控制器完成充電過程變頻器裝置的切換、變頻器故障的切除、變頻器預(yù)充電的完成，以及充電裝置的機械位置移動。電堆管理裝置是能源系統(tǒng)切換的核心控制裝置，當(dāng)需要進行大電流動能回饋時，該裝置將動能轉(zhuǎn)化而來的電能首先送入超級電容，而在系統(tǒng)需要大電流輸出時，電堆管理裝置將超級電容的能量給出。車頭控制器是系統(tǒng)的低壓控制部分核心控制器，它的受電來自于低壓部分，為了和高壓進行有效的隔離，以確保安全，車頭控制器與系統(tǒng)控制器的通訊通過CAN光纖總線完成，同時，車頭控制器接收踏腳板的給定信號，將模擬量值通過數(shù)字轉(zhuǎn)換傳送給系統(tǒng)控制器完成對變頻器的輸出控制。顯示屏是系統(tǒng)的人機交互的界面，將所需的參數(shù)進行實時顯示。操作者通過這些系統(tǒng)給出的提示進行相應(yīng)的操作，同時，顯示屏能給予提示系統(tǒng)的報告、警示并且給予管理上所需要的信息。CAN光纖總線完成高低壓隔離的功能，同時作為高速通訊的媒介，所有的控制信息均在CAN通訊機制下實現(xiàn)的。
本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相對比，其效果是積極和明顯的。本實用新型利用車載電堆驅(qū)動電動機，利用設(shè)置在地面的固定充電裝置向車載電堆充電，電堆管理裝置實現(xiàn)多種電能載體的混合優(yōu)化切換，電動車輛中多種電能載體可以協(xié)調(diào)工作，大大提高了電池的使用效率，適合城市公交運行。


圖1是本實用新型的采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置的原理示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型的一種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置由電動車輛(圖中未示)和固定充電裝置14構(gòu)成，所述的電動車輛中設(shè)置有車載電堆、交流電動機10、變頻驅(qū)動器9、控制裝置4、車頭控制器1、系統(tǒng)控制器3、腳踏式速度給定器61和腳踏式制動力給定器62，所述的車載電堆由電池組8、超級電容組7和電堆管理裝置13構(gòu)成，其中，所述的系統(tǒng)控制器3上連接有CAN總線5，所述的車頭控制器1連接在所述的CAN總線5上，車頭控制器1上連接有顯示器2，所述的腳踏式速度給定器61和腳踏式制動力給定器62分別通過信號電纜與車頭控制器1連接，所述的電池組8和超級電容組7分別通過導(dǎo)線與一個電堆管理裝置13連接，所述的電堆管理裝置13通過控制線與系統(tǒng)控制器3連接，系統(tǒng)控制器3分別通過控制電纜與所述的變頻驅(qū)動器9和控制裝置4連接，控制裝置4通過控制電纜與變頻驅(qū)動器9連接，變頻驅(qū)動器9通過供電電纜與所述的交流電動機10連接，所述的交流電動機10的輸出軸上連接有一個車載發(fā)電機15的輸入軸，電堆管理裝置13通過供電電纜與變頻驅(qū)動器9連接，所述的固定充電裝置14通過電能輸出電纜與電堆管理裝置13連接。
進一步的，所述的車頭控制器1由數(shù)字處理器構(gòu)成。
進一步的，所述的系統(tǒng)控制器3由數(shù)字控制器構(gòu)成。
具體的，所述的固定充電裝置14固定設(shè)置在地面上，固定充電裝置14中設(shè)置有智能自適應(yīng)控制器11和整流驅(qū)動裝置12。
權(quán)利要求1.一種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置，由電動車輛和固定充電裝置構(gòu)成，所述的電動車輛中設(shè)置有車載電堆、交流電動機、變頻驅(qū)動器、控制裝置、車頭控制器、系統(tǒng)控制器、腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器，所述的車載電堆由電池組、超級電容組和電堆管理裝置構(gòu)成，其特征在于所述的系統(tǒng)控制器上連接有區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線，所述的車頭控制器連接在所述的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)總線上，車頭控制器上連接有顯示器，所述的腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器分別通過信號電纜與車頭控制器連接，所述的電池組和超級電容組分別通過導(dǎo)線與所述的電堆管理裝置連接，所述的電堆管理裝置通過控制線與系統(tǒng)控制器連接，系統(tǒng)控制器分別通過控制電纜與所述的變頻驅(qū)動器和控制裝置連接，控制裝置通過控制電纜與變頻驅(qū)動器連接，變頻驅(qū)動器通過供電電纜與所述的交流電動機連接，所述的交流電動機的輸出軸上連接有一個車載發(fā)電機的輸入軸，電堆管理裝置通過供電電纜與變頻驅(qū)動器連接，所述的固定充電裝置通過電能輸出電纜與電堆管理裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置，其特征在于所述的車頭控制器由數(shù)字處理器構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置，其特征在于所述的系統(tǒng)控制器由數(shù)字控制器構(gòu)成。
專利摘要一種采用車載電堆的城市公交電動車的集成控制裝置，由電動車輛和固定充電裝置構(gòu)成，電動車輛中設(shè)置有車載電堆、交流電動機、變頻驅(qū)動器、控制裝置、車頭控制器、系統(tǒng)控制器、腳踏式速度給定器和腳踏式制動力給定器，車載電堆由電池組、超級電容組和電堆管理裝置構(gòu)成，系統(tǒng)控制器上連接有CAN總線，車頭控制器連接在CAN總線上，車載電堆驅(qū)動電動機，利用設(shè)置在地面的固定充電裝置向車載電堆充電，電堆管理裝置實現(xiàn)多種電能載體的混合優(yōu)化切換，電動車輛中多種電能載體可以協(xié)調(diào)工作，大大提高了電池的使用效率，適合城市公交運行。
文檔編號B60L15/00GK2905541SQ200620042350
公開日2007年5月30日 申請日期2006年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月1日
發(fā)明者陸政德, 帥鴻元, 張曄, 冒勇, 劉慶凱 申請人:上海瑞華(集團)有限公司