專利名稱：電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)公交車動(dòng)力裝置，具體為電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
發(fā)展清潔能源電動(dòng)汽車是國家調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、建立環(huán)境友好型社 會(huì)的重要舉措。混合動(dòng)力裝置是混合電動(dòng)公交車(英文簡稱HEV)的核心部分，具有串聯(lián)、 并聯(lián)和混聯(lián)式3種動(dòng)力傳遞方式，是技術(shù)相對(duì)成熟，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)較好的動(dòng)力方式，具有很好的 商業(yè)發(fā)展前景?；旌蟿?dòng)力裝置的技術(shù)方案在動(dòng)力傳遞方式(串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián))、動(dòng)力電池 選擇(鉛酸、鋰電、鎳氫、磷酸鐵鋁、超級(jí)電容等)、充電方式(地面充電、車載充電、Plug-in 等)、控制策略(恒溫器、發(fā)動(dòng)機(jī)跟隨、復(fù)合模式等)、混合深度(輕度、中度、深度、全混等) 各方面均各不相同，系統(tǒng)復(fù)雜程度、整車性能指標(biāo)、運(yùn)行特點(diǎn)、節(jié)能指標(biāo)及性價(jià)比方面也存 在很大差異。目前，有多種形式的混合動(dòng)力公交車均處于示范運(yùn)行階段，但普遍問題是，由 于各部件選型、匹配不合理，帶來混合動(dòng)力裝置價(jià)格昂貴，節(jié)油指標(biāo)不理想，動(dòng)力電池壽命 短，制約了混合動(dòng)力車的推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置由于各部件選型、匹配不合理，帶 來混合動(dòng)力裝置價(jià)格昂貴，節(jié)油指標(biāo)不理想，動(dòng)力電池壽命短等問題，提供一種電動(dòng)公交車 混合動(dòng)力裝置。該裝置采用工頻柴油發(fā)電機(jī)組及二極管整流橋組成DC450V-550V直流電 源，向動(dòng)力電池及牽引逆變器提供電能；由逆變器向AC380-400V牽引電動(dòng)機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)動(dòng) 力系統(tǒng)牽引電傳動(dòng)；設(shè)計(jì)大容量的動(dòng)力電池存儲(chǔ)電能，具有Plug-in停車充電功能，降低燃 油消耗；輔助系統(tǒng)采用AC380-400V工頻交流電源，利用工頻柴油發(fā)電機(jī)組或動(dòng)力電池雙路 供電，延長電池的使用壽命。 本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置，包括控制系統(tǒng)、柴 油發(fā)電機(jī)組、交流傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、交流輔助系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括信號(hào)輸入端與車 輛司機(jī)控制系統(tǒng)的信號(hào)輸出端相連的整車控制器及與整車控制器相連的顯示屏；所述的柴 油發(fā)電機(jī)組為與交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的二極管整流柜相配合輸出DC450V-550V直流電源的通 用工頻柴油發(fā)電機(jī)組，該通用工頻柴油發(fā)電機(jī)組包括受控于整車控制器的柴油機(jī)、柴油機(jī) 拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)及與發(fā)電機(jī)的輸出端相連的外接電源插座，發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁控制器受控于整車 控制器；交流傳動(dòng)系統(tǒng)包括輸入端與發(fā)電機(jī)的輸出端相連且輸出DC450V-550V直流電源的 整流柜，輸入端與整流柜的輸出端相連且輸出AC380-400V的牽引逆變器，連接于牽引逆變 器輸出端的牽引電動(dòng)機(jī)，與牽引電動(dòng)機(jī)機(jī)械聯(lián)接的減速器，在整流柜與牽引逆變器之間連 接有受控于整車控制器的直流接觸器，在整流柜與牽引逆變器之間還連接有第一二極管； 動(dòng)力電池系統(tǒng)包括輸入端與整流柜的輸出端相連的直流充電機(jī)和連接于直流充電機(jī)輸出 端的動(dòng)力蓄電池，動(dòng)力蓄電池的正極經(jīng)第二二極管與牽引逆變器的正極相連，動(dòng)力蓄電池 配套有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器提供動(dòng)力蓄電池狀態(tài)信息；交流輔助系統(tǒng)包括2/4頁
輸入端與動(dòng)力蓄電池相連的逆變器和一個(gè)受控于整車控制器的雙位置交流接觸器KM2，雙 位置交流接觸器的常開觸點(diǎn)連接于逆變器的輸出端(回路)，發(fā)電機(jī)的輸出端經(jīng)雙位置交 流接觸器的常閉觸點(diǎn)與連接于逆變器輸出端的雙位置交流接觸器的常開觸點(diǎn)的輸出端相 連；所述的交流輔助系統(tǒng)為車輛上的空壓機(jī)電機(jī)、助力轉(zhuǎn)向電機(jī)、空調(diào)電機(jī)等供電。整車控 制器根據(jù)司控系統(tǒng)發(fā)出的指令，向動(dòng)力裝置的所有部件發(fā)出運(yùn)行給定指令，使得柴油機(jī)組、 動(dòng)力電池、交流牽引系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)等協(xié)調(diào)穩(wěn)定運(yùn)行，保證整車動(dòng)力性能，實(shí)現(xiàn)最大節(jié)油目 標(biāo)。網(wǎng)絡(luò)通訊CAN負(fù)責(zé)在整車控制器ACU和各部件之間傳遞控制指令和部件運(yùn)行參數(shù)，并 可通過顯示屏XP在司機(jī)操縱臺(tái)上顯示各種信息。 本發(fā)明所述的電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置，用模塊化的工頻發(fā)電機(jī)組及二極管整流 柜提供DC450V-550V直流電源，經(jīng)牽引逆變器為AC380-400V牽引電動(dòng)機(jī)供電，實(shí)現(xiàn)整車牽 引電傳動(dòng)，利用模塊化、通用化設(shè)計(jì)降低了系統(tǒng)成本；采用AC380-400V交流輔助系統(tǒng)，配備 發(fā)電機(jī)組和動(dòng)力電池雙路供電，進(jìn)一步降低成本，延長動(dòng)力電池壽命；采用大容量動(dòng)力電 池，采用恒溫器和Plug-in雙模式充電，實(shí)現(xiàn)深度混合，最大限度利用清潔電能，提高節(jié)油 指標(biāo)。這種新型的混合動(dòng)力裝置，將使混合動(dòng)力電動(dòng)汽車在系統(tǒng)價(jià)格、電池壽命、節(jié)油指標(biāo) 等方面得到明顯改善。 本發(fā)明采用模塊化、通用化設(shè)計(jì)理念，為電動(dòng)公交車提供了一種性能先進(jìn)、充電靈 活、運(yùn)行可靠、性價(jià)比高、維護(hù)簡便的動(dòng)力系統(tǒng)。 本發(fā)明具有以下特點(diǎn)1、用工頻柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組及二極管整流柜提供 DC450V-550V直流電源。2、采用AC380-400V交流或永磁牽引電機(jī)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車牽引力的 精確控制。3、采用DC450V-550V的大容量動(dòng)力電池，實(shí)現(xiàn)串聯(lián)式深度混合動(dòng)力系統(tǒng)。4、采用 一級(jí)固定速比減速箱，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高重量輕，加大動(dòng)力系統(tǒng)牽引力輸出。5、具備發(fā)電機(jī)組 恒溫器充電及夜間地面Plug-in兩種充電方式，充電靈活方便。6、車輛上的空壓機(jī)、助力轉(zhuǎn) 向、空調(diào)等采用AC380V交流輔助系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)輔助電機(jī)通用化。7、交流輔助系統(tǒng)具有蓄電池、 柴油機(jī)組兩種供電方式，通過互鎖的接觸器實(shí)現(xiàn)切換。8、整車控制器采用CAN網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí) 現(xiàn)控制信號(hào)傳遞及運(yùn)行參數(shù)的顯示。 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、采用DC550V/AC380V電壓等級(jí)，主要部件實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。 柴油發(fā)電機(jī)組、逆變器、牽引電機(jī)、充電機(jī)、輔助逆變電源等均可借助無軌電車等既有產(chǎn)品成 熟部件，擴(kuò)展了供貨渠道，產(chǎn)品工程化程度高，有利于產(chǎn)品應(yīng)用推廣。2、系統(tǒng)部件通用性強(qiáng)，設(shè) 計(jì)成本低，可靠性好，運(yùn)營及維修費(fèi)用低。由于部件通用性好，使得系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本有效降低； 同時(shí)，部件技術(shù)成熟、供應(yīng)充足，使裝置可靠性和可維修性得到保證。3、深度串聯(lián)混合，兩種充 電方式，可最大限度利用清潔電能，節(jié)油率得到提高。4、交流輔助系統(tǒng)兩種供電方式，既可純 電運(yùn)行，又可有效延長電池壽命。5、采用CAN網(wǎng)絡(luò)整車控制器，控制系統(tǒng)各部件協(xié)調(diào)運(yùn)行，方 便靈活。6、采用交流或永磁牽弓I電機(jī)，實(shí)現(xiàn)牽引力的精確控制，動(dòng)態(tài)性好，節(jié)能率高。


圖1為本發(fā)明所述的電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置的結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式
電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置，包括控制系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組、交流傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電
4池系統(tǒng)、交流輔助系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括信號(hào)輸入端與車輛司機(jī)控制系統(tǒng)AC的信號(hào)輸出端相 連的整車控制器ACU及與整車控制器相連的顯示屏XP;所述的柴油發(fā)電機(jī)組為與交流傳動(dòng) 系統(tǒng)中的二極管整流柜相配合輸出DC450V-550V直流電源的通用工頻柴油發(fā)電機(jī)組，該通 用工頻柴油發(fā)電機(jī)組包括受控于整車控制器ACU的柴油機(jī)CHYJ、柴油機(jī)CHYJ拖動(dòng)的發(fā)電 機(jī)GS及與發(fā)電機(jī)GS的輸出端相連的外接電源插座XS，發(fā)電機(jī)GS的勵(lì)磁控制器AVR受控于 整車控制器ACU ;交流傳動(dòng)系統(tǒng)包括輸入端與發(fā)電機(jī)GS的輸出端相連且輸出DC450V-550V 直流電源的整流柜UR，輸入端與整流柜UR的輸出端相連且輸出AC380-400V的牽引逆變器 UA，連接于牽引逆變器UA輸出端的牽引電動(dòng)機(jī)Ml，與牽引電動(dòng)機(jī)Ml機(jī)械聯(lián)接的減速器il， 在整流柜UR與牽引逆變器UA之間連接有受控于整車控制器ACU的直流接觸器KM1 ，在整流 柜UR與牽引逆變器UA之間還連接有第一二極管VT1 ;動(dòng)力電池系統(tǒng)包括輸入端與整流柜 UR的輸出端相連的直流充電機(jī)CDJ和連接于直流充電機(jī)CDJ輸出端的動(dòng)力蓄電池XDC，動(dòng) 力蓄電池XDC的正極經(jīng)第二二極管VT2與牽引逆變器UA的正極相連，動(dòng)力蓄電池XDC配套 有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器ACU提供動(dòng)力蓄電池狀態(tài)信息，；交流輔助系統(tǒng)包括 輸入端與動(dòng)力蓄電池XDC相連的逆變器UAF和一個(gè)受控于整車控制器ACU的雙位置交流接 觸器KM2，雙位置交流接觸器KM2的常開觸點(diǎn)連接于逆變器UAF的輸出端(回路)，發(fā)電機(jī) GS的輸出端經(jīng)雙位置交流接觸器KM2的常閉觸點(diǎn)與連接于逆變器UAF輸出端的雙位置交流 接觸器KM2的常開觸點(diǎn)的輸出端相連；所述的交流輔助系統(tǒng)為車輛上的空壓機(jī)電機(jī)M2、助 力轉(zhuǎn)向電機(jī)M3、空調(diào)電機(jī)M4等供電。具體實(shí)施時(shí)，動(dòng)力蓄電池XDC選用鉛酸電池。所述的 整車控制器ACU、整流柜UR、牽引逆變器UA、逆變器UAF、直流充電機(jī)CDJ、勵(lì)磁控制器AVR、 減速器il都是現(xiàn)有公知產(chǎn)品，可選購或所屬領(lǐng)域技術(shù)人員容易實(shí)現(xiàn)。
柴油發(fā)電機(jī)組在通用產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，改善機(jī)組減振性能，調(diào)整AVR控制特性即可。 根據(jù)ACU控制策略，該部件可向牽引逆變器UA供電，或向動(dòng)力電池充電；起步加速或爬坡 時(shí)，與動(dòng)力蓄電池XDC同時(shí)向電動(dòng)機(jī)M供電，提高整車動(dòng)力性能。柴油發(fā)電機(jī)組的交流電經(jīng) 整流柜UR整流，轉(zhuǎn)換為直流電壓；經(jīng)直流接觸器KM1切換，由牽引逆變器UA根據(jù)控制指令 控制電動(dòng)機(jī)M1，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車速度及牽引力的控制。牽引系統(tǒng)具有低速時(shí)恒力矩、高速時(shí)恒 功率運(yùn)行的運(yùn)行特點(diǎn)。二極管VT1、VT2具有單向?qū)щ姽δ?，保證蓄電池供電時(shí)，能量流向逆 變器。設(shè)置減速箱I1，可以提高電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，加大整車牽引力，減小電動(dòng)機(jī)體積和重量。直 流充電機(jī)CDJ接收來自整流柜UR的直流電能，對(duì)動(dòng)力蓄電池XDC進(jìn)行恒流/恒壓充電。動(dòng) 力蓄電池組經(jīng)二極管VT2向牽引逆變器供電，動(dòng)力蓄電池XDC配套有溫度和電壓檢測裝置， 向整車控制器ACU提供動(dòng)力蓄電池狀態(tài)信息，以優(yōu)化整車控制策略(確定何時(shí)啟動(dòng)柴油機(jī) 及發(fā)電機(jī))，保護(hù)并延長蓄電池壽命。車輛停車入庫時(shí)，直流充電機(jī)CDJ可通過外接電源插 座XS向動(dòng)力蓄電池充電，實(shí)現(xiàn)Plug-in充電功能。該設(shè)計(jì)通過停車時(shí)的恢復(fù)性充電保護(hù)動(dòng) 力蓄電池，也有利于降低客車運(yùn)營成本。交流輔助系統(tǒng)可由柴油發(fā)電機(jī)組和動(dòng)力蓄電池雙 路供電，由雙位置交流接觸器KM2進(jìn)行互鎖切換，雙路供電可減少蓄電池負(fù)荷時(shí)間，延長動(dòng) 力電池壽命。 本發(fā)明以工頻發(fā)電機(jī)組及二極管整流橋作為直流電源，電氣系統(tǒng)采用了 DC450V-550V/AC380-400V電壓等級(jí)，采用變頻調(diào)速或永磁電機(jī)實(shí)現(xiàn)整車牽引電傳動(dòng)；采用 大容量動(dòng)力電池和AC380-400V交流輔助系統(tǒng)，是一種深度串聯(lián)混合動(dòng)力系統(tǒng)；并具備恒溫 器和Plug-in兩種充電模式。這種新型的電動(dòng)汽車混合動(dòng)力系統(tǒng)，具有模塊化設(shè)計(jì)、部件通用好、系統(tǒng)簡潔、性能先進(jìn)、運(yùn)行可靠、性價(jià)比高的特點(diǎn)，可有效降低動(dòng)力系統(tǒng)制造成本、提 高整車運(yùn)行節(jié)油指標(biāo)、降低運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用，延長動(dòng)力池使用壽命，在混合動(dòng)力公交車領(lǐng)域具 有推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置，其特征為包括控制系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組、交流傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、交流輔助系統(tǒng)；控制系統(tǒng)包括信號(hào)輸入端與車輛司機(jī)控制系統(tǒng)(AC)的信號(hào)輸出端相連的整車控制器(ACU)及與整車控制器相連的顯示屏(XP)；所述的柴油發(fā)電機(jī)組為與交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的整流柜(UR)相配合輸出DC450V-550V直流電源的通用工頻柴油發(fā)電機(jī)組，該通用工頻柴油發(fā)電機(jī)組包括受控于整車控制器(ACU)的柴油機(jī)(CHYJ)、柴油機(jī)(CHYJ)拖動(dòng)的發(fā)電機(jī)(GS)及與發(fā)電機(jī)(GS)的輸出端相連的外接電源插座(XS)，發(fā)電機(jī)(GS)的勵(lì)磁控制器(AVR)受控于整車控制器(ACU)；交流傳動(dòng)系統(tǒng)包括輸入端與發(fā)電機(jī)(GS)的輸出端相連且輸出DC450V-550V直流電源的整流柜(UR)，輸入端與整流柜(UR)的輸出端相連且輸出AC380-400V的牽引逆變器(UA)，連接于牽引逆變器(UA)輸出端的牽引電動(dòng)機(jī)(M1)，與牽引電動(dòng)機(jī)(M1)機(jī)械聯(lián)接的減速器(i1)，在整流柜(UR)與牽引逆變器(UA)之間連接有受控于整車控制器(ACU)的直流接觸器(KM1)，在整流柜(UR)與牽引逆變器(UA)之間還連接有第一二極管(VT1)；動(dòng)力電池系統(tǒng)包括輸入端與整流柜(UR)的輸出端相連的直流充電機(jī)(CDJ)和連接于直流充電機(jī)(CDJ)輸出端的動(dòng)力蓄電池(XDC)，動(dòng)力蓄電池(XDC)的正極經(jīng)第二二極管(VT2)與牽引逆變器(UA)的正極相連，動(dòng)力蓄電池(XDC)配套有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器(ACU)提供動(dòng)力蓄電池狀態(tài)信息；交流輔助系統(tǒng)包括輸入端與動(dòng)力蓄電池(XDC)相連的逆變器(UAF)和一個(gè)受控于整車控制器(ACU)的雙位置交流接觸器(KM2)，雙位置交流接觸器(KM2)的常開觸點(diǎn)連接于逆變器(UAF)的輸出端，發(fā)電機(jī)(GS)的輸出端經(jīng)雙位置交流接觸器(KM2)的常閉觸點(diǎn)與連接于逆變器(UAF)輸出端的雙位置交流接觸器(KM2)的常開觸點(diǎn)的輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明涉及電動(dòng)公交車動(dòng)力裝置，具體為電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置。解決現(xiàn)有電動(dòng)公交車混合動(dòng)力裝置由于各部件選型、匹配不合理，帶來混合動(dòng)力裝置價(jià)格昂貴，節(jié)油指標(biāo)不理想，動(dòng)力電池壽命短等問題。包括控制系統(tǒng)、柴油發(fā)電機(jī)組、交流傳動(dòng)系統(tǒng)、動(dòng)力電池系統(tǒng)、交流輔助系統(tǒng)；柴油發(fā)電機(jī)組為與交流傳動(dòng)系統(tǒng)中的二極管整流柜相配合輸出DC450V-550V直流電源的通用工頻柴油發(fā)電機(jī)組，交流傳動(dòng)系統(tǒng)包括輸入端與發(fā)電機(jī)的輸出端相連且輸出DC450V-550V直流電源的整流柜，輸出AC380-400V的牽引逆變器，連接于牽引逆變器輸出端的牽引電動(dòng)機(jī)及減速器，動(dòng)力蓄電池的正極與牽引逆變器的正極相連。本發(fā)明在混合動(dòng)力公交車領(lǐng)域具有推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)B60K6/20GK101700736SQ20091022798
公開日2010年5月5日 申請(qǐng)日期2009年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月4日
發(fā)明者張學(xué)鋒, 梁培志, 程衛(wèi)東, 荊艷琴 申請(qǐng)人:永濟(jì)新時(shí)速電機(jī)電器有限責(zé)任公司