一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，包括：電機(jī)控制器1，所述電機(jī)控制器1用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器1至少還包含一個功率開關(guān)Va；防反二極管D1，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動電阻R2；電池BT；所述制動電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va一起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器（1）的正極母線M+與負(fù)極母線M－之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。本方案原理簡單，可靠性強(qiáng)，在沒有增加能源轉(zhuǎn)換裝置的情況下，利用電池直接將線網(wǎng)模式運行時的電機(jī)制動能量進(jìn)行回收，充分節(jié)約能源，降低運營成本。
【專利說明】一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種電動汽車制動能量回收裝置，特別是一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在線充電式電動車是在傳統(tǒng)的無軌電車上增加了電池作為輔助電源。由線網(wǎng)直接向電機(jī)提供電源或電池直接向電機(jī)提供電源，單獨采用電池供電行車時，簡稱輔源模式；單獨采用線網(wǎng)供電行車時，簡稱線網(wǎng)模式。當(dāng)有線網(wǎng)的路段采用線網(wǎng)模式，無線網(wǎng)或脫線時采用輔源模式，由電池供電繼續(xù)運行，兩種模式交替運行。車輛在線網(wǎng)模式行駛中，線網(wǎng)除了直接向電機(jī)提供電源外，還通過高壓車載充電機(jī)給電池在線充電，此模式下電池不與電機(jī)運行電路接通。
[0003]電動汽車在行駛中可以通過電機(jī)進(jìn)行輔助制動，以降低機(jī)械制動的能量損耗。在輔源模式下，電機(jī)制動的能量可以回饋到電池組中，通過電池組回收；在線網(wǎng)模式下，電機(jī)制動的能量不允許回饋到線網(wǎng)中，所以通常在線網(wǎng)主回路中增加防反二極管，防止電流反向流動對線網(wǎng)造成干擾，車輛制動時，電機(jī)控制器的直流母線電壓高于輸入電壓，由于線網(wǎng)主回路中防反二極管的作用，電流不能反向流動，隨著制動能量累加，電機(jī)控制器的直流母線電壓不斷升高，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定電壓閥值時，電機(jī)控制器與制動電阻回路中開始斬波，制動能量通過與電機(jī)控制器串聯(lián)的制動電阻釋放，以保證電機(jī)控制器直流側(cè)電壓不會過壓，保證電機(jī)制動有效地進(jìn)行。
[0004]然而線網(wǎng)模式通過制動電阻釋放制動能量至少有二個不足之處:一是制動能量完全浪費，得不到回收利用；二是通過制動電阻釋放制動能量時，制動電阻會產(chǎn)生巨大的熱量，需要對制動電阻做專門防護(hù)處理，且容易損壞，使用壽命較短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，為此，本實用新型提出一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，包括:電機(jī)控制器1，所述電機(jī)控制器I用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器I的正極母線或負(fù)極母線一端至少還包含一個功率開關(guān)Va ；防反二極管D1，所述防反二極管Dl的陽極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動電阻R2 ;電池BT，所述制動電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va —起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線M+與負(fù)極母線M—之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。
[0006]將電池BT與制動電阻R2串聯(lián)后，電機(jī)制動時，制動電阻R2上的壓降等于電機(jī)控制器I斬波電壓與電池組當(dāng)前電壓的壓差，制動電阻R2的壓降相對較小，因此制動電阻R2消耗的能量也較小，另一方面電池處于充電狀態(tài)，可以吸收大部分制動能量。與現(xiàn)有技術(shù)中的制動回路相比，不單獨用制動電阻來消耗制動能量，而是利用電池將制動能量吸收加以利用，一方面節(jié)約了能源，另一方面減小了制動電阻R2的發(fā)熱量。本方案原理簡單，可靠性強(qiáng)，在沒有增加能源轉(zhuǎn)換裝置的情況下，利用電池直接將線網(wǎng)模式下電機(jī)制動能量回收，使在線充電式電動車在線網(wǎng)條件運行時，節(jié)約了能源，降低了運營成本。
[0007]進(jìn)一步地，所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器I之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽極連接到所述電機(jī)控制器1，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。
[0008]進(jìn)一步地，還包括與防反二極管D2并聯(lián)的預(yù)充電電阻R3，還包括電容Cl，所述電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽極，另一端連接到所述電池的負(fù)極。
[0009]進(jìn)一步地，在電池BT正極與防反二極管D2、預(yù)充電電阻R3之間設(shè)置有開關(guān)K3。
[0010]進(jìn)一步地，所述電池BT兩端分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過開關(guān)Κ2連接到電機(jī)控制器I的負(fù)極母線；當(dāng)電動車在線網(wǎng)模式下運行時，開關(guān)Kl、Κ2斷開，線網(wǎng)可以通過外部充電機(jī)向電池充電；當(dāng)電動車脫離線網(wǎng)運行時，開關(guān)Κ1、Κ2閉合，電池為電機(jī)供電。
[0011]進(jìn)一步地，所述功率開關(guān)Va可以設(shè)置在所述電機(jī)控制器I的正極，也可以設(shè)置在所述電機(jī)控制器I的負(fù)極，還可以在正極、負(fù)極分別設(shè)置功率開關(guān)Va。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的示意圖；
[0013]圖2是本實用新型另一實施例示意圖；
[0014]其中，1、電機(jī)控制器；RW1、避雷器；L、電抗器；QF、斷路器；BT、電池；D1、防反二極管；D2、防反二極管；F1、線網(wǎng)熔斷器；F2、電池熔斷器；K1、電池正極開關(guān)；Κ2、電池負(fù)極開關(guān)；Κ3、電池充電開關(guān)；Κ4、電機(jī)控制器主接觸器；Κ5、電機(jī)控制器預(yù)充接觸器；R1、電機(jī)控制器的預(yù)充電電阻；R2、制動電阻；R3、電池充電濾波電容Cl的預(yù)充電電阻；Cl、濾波電容；C2、濾波電容；Va、功率開關(guān)；M、電機(jī)。
【具體實施方式】
[0015]下面詳細(xì)描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0016]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附
圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0017]此外，術(shù)語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
[0018]在本實用新型的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。
[0019]以下結(jié)合附圖1描述根據(jù)本實用新型實施例的一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，包括:
[0020]防反二極管Dl、制動電阻R2、電池BT、電機(jī)控制器主接觸器K4、電機(jī)控制器1、電機(jī)M，所述電機(jī)控制器I的正極母線一端包含一個功率開關(guān)Va ；[0021]所述電機(jī)控制器I用于控制電機(jī)M，所述防反二極管Dl的陽極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器I的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；所述制動電阻R2、所述電池BT串聯(lián)連接到所述功率開關(guān)Va與電機(jī)控制器I的負(fù)極母線M—之間。
[0022]電機(jī)控制器兩側(cè)母線M+、M —間電壓為UM，電機(jī)在制動狀態(tài)下，電機(jī)直流側(cè)電壓由于被防反二極管Dl截止，UM迅速升高，當(dāng)電壓達(dá)到設(shè)定斬波電壓(電動車一般取線網(wǎng)電壓波動上限720V)時，功率開關(guān)Va導(dǎo)通，電流依次經(jīng)過11+、￥&、電池組、1?2^ —形成回路對電池BT進(jìn)行充電，UM的大小等于電阻電壓UR與電池電壓UB之和。當(dāng)電壓低于設(shè)定斬波電壓，Va迅速關(guān)閉。由于電池組與制動電阻R2串聯(lián)，電池組與制動電阻R2消耗的功率與它們的電壓成正比，合適地配置電池電壓，就可以使本實用新型中電池電壓UB接近斬波電壓，最大限度地回收制動能量。
[0023]如圖2所示是本實用新型的又一實施例，在上一實施例的基礎(chǔ)上，所述電機(jī)控制器I的正極、負(fù)極母線處均設(shè)置有一個功率開關(guān)Va，在所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器I正極母線M+之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽極連接到所述電機(jī)控制器I正極母線M+處的功率開關(guān)Va，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。在電池BT —側(cè)還設(shè)置有由電容Cl、預(yù)充電電阻R3組成的濾波電路，預(yù)充電電阻R3與防反二極管D2并聯(lián)，電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽極，另一端連接到所述電池的負(fù)極；在電池BT正極與預(yù)充電電阻R3、防反二極管D2之間還設(shè)置有開關(guān)K3，以備在電動車沒有工作時截斷電路。當(dāng)K3閉合時，在電動車啟動瞬間，電池BT通過預(yù)充電電阻R3給電容Cl充電。由于電池BT兩側(cè)并聯(lián)了濾波電容Cl，線網(wǎng)模式運行時，開關(guān)K3閉合，通過預(yù)充電電阻R3給電容Cl充電，使電容Cl兩端電壓與電池組電壓基本相等，在電機(jī)制動時對斬波電流進(jìn)行濾波，使斬波電流較為平穩(wěn)地向電池BT充電。
[0024]在另一實施例中，在上述又一實施例的基礎(chǔ)上，所述電池BT兩端還分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過開關(guān)Κ2連接到電機(jī)控制器I負(fù)極母線M —;當(dāng)電動車在線網(wǎng)模式下運行時，斷開Kl、Κ2，線網(wǎng)對電機(jī)控制器供電；當(dāng)電動車脫離線網(wǎng)運行時，開關(guān)Κ1、Κ2閉合，電池為電機(jī)控制器供電，制動電流直接通過Κ4、QF、KU Κ2給電池充電，電阻制動斬波回路不工作。在所述電機(jī)控制器I內(nèi)部還設(shè)置有由電容C2組成的濾波電路，所述電容C2并聯(lián)在所述電機(jī)控制器I的正負(fù)母線之間，對電機(jī)控制器制動時直流側(cè)電壓進(jìn)行濾波。還設(shè)置有由電機(jī)控制器預(yù)充接觸器Κ5、電機(jī)控制器預(yù)充電電阻Rl組成的預(yù)充電電路。
[0025]另外，本實用新型還可在線網(wǎng)正負(fù)極之間還設(shè)置有避雷器RW1，在線網(wǎng)進(jìn)入電路處還設(shè)置有熔斷器F1，在電池正極前設(shè)置有熔斷器F2，在電機(jī)控制器正極母線前設(shè)置有斷路器QF，充分保證電路運行安全。在防反二極管Dl前面的電路上還設(shè)置有電抗器L。[0026]在本說明書的描述中，參考術(shù)語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術(shù)語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0027]盡管已經(jīng)示出和描述了本實用新型的實施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本實用新型的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，包括:電機(jī)控制器(1)，所述電機(jī)控制器(I)用于控制電機(jī)M，所述電機(jī)控制器(I)的正極母線或負(fù)極母線一端至少還包含一個功率開關(guān)Va;防反二極管D1，所述防反二極管Dl的陽極連接到線網(wǎng)電源的正極，所述防反二極管Dl的陰極連接到所述電機(jī)控制器(I)的正極母線，用以阻斷電流反向流向線網(wǎng)電源正極；制動電阻R2 ;其特征在于:還包括電池BT，所述制動電阻R2、所述電池BT串聯(lián)后與所述功率開關(guān)Va—起串聯(lián)連接到所述電機(jī)控制器(I)的正極母線M+與負(fù)極母線M—之間，且所述電池BT的正極與所述正極母線M+相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電池BT正極與所述電機(jī)控制器(I)之間還設(shè)置有防反二極管D2，所述防反二極管D2的陽極連接到所述電機(jī)控制器(1)，所述防反二極管D2的陰極連接到所述電池BT正極。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:還包括與防反二極管D2并聯(lián)的預(yù)充電電阻R3，還包括電容Cl，所述電容Cl 一端連接到所述防反二極管D2的陽極，另一端連接到所述電池的負(fù)極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:在電池BT正極與防反二極管D2、預(yù)充電電阻R3之間設(shè)置有開關(guān)K3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電池BT兩端分別設(shè)置有開關(guān)K1、K2，所述電池BT的正極通過開關(guān)Kl連接在防反二極管Dl的陰極，所述電池BT的負(fù)極通過開關(guān)K2連接到電機(jī)控制器I的負(fù)極母線；當(dāng)電動車在線網(wǎng)模式下運行時，開關(guān)Kl、K2斷開，線網(wǎng)可以通過外部充電機(jī)向電池充電；當(dāng)電動車脫離線網(wǎng)運行時，開關(guān)K1、K2閉合，電池為電機(jī)供電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述功率開關(guān)Va設(shè)置在所述電機(jī)控制器(I)的正極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述功率開關(guān)Va設(shè)置在所述電機(jī)控制器(I)的負(fù)極。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所所述電機(jī)控制器(I)的正極、負(fù)極分別設(shè)置有功率開關(guān)Va。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的在線充電式電動車制動能量的回收系統(tǒng)，其特征在于:所述電機(jī)控制器(I)內(nèi)部還設(shè)置有電容C2，所述電容C2并聯(lián)在所述電機(jī)控制器(I)的正負(fù)母線之間。
【文檔編號】H02J7/00GK203427630SQ201320532804
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月29日
【發(fā)明者】黃興, 陳正全, 熊宇 申請人:武漢英康匯通電氣有限公司