專利名稱：電動公交車混合動力裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動公交車動力裝置，具體為電動公交車混合動力裝置。
背景技術：
發展清潔能源電動汽車是國家調整產業結構、實現節能減排、建立環境友好型社會的重要舉措。混合動力裝置是混合電動公交車(英文簡稱HEV)的核心部分，具有串聯、 并聯和混聯式3種動力傳遞方式，是技術相對成熟，產業基礎較好的動力方式，具有很好的 商業發展前景。混合動力裝置的技術方案在動力傳遞方式(串聯、并聯和混聯)、動力電池 選擇(鉛酸、鋰電、鎳氫、磷酸鐵鋁、超級電容等)、充電方式(地面充電、車載充電、Plug-in 等)、控制策略(恒溫器、發動機跟隨、復合模式等)、混合深度(輕度、中度、深度、全混等) 各方面均各不相同，系統復雜程度、整車性能指標、運行特點、節能指標及性價比方面也存 在很大差異。目前，有多種形式的混合動力公交車均處于示范運行階段，但普遍問題是，由 于各部件選型、匹配不合理，帶來混合動力裝置價格昂貴，節油指標不理想，動力電池壽命 短，制約了混合動力車的推廣應用。
發明內容本實用新型為了解決現有電動公交車混合動力裝置由于各部件選型、匹配不合 理，帶來混合動力裝置價格昂貴，節油指標不理想，動力電池壽命短等問題，提供一種電動 公交車混合動力裝置。該裝置采用工頻柴油發電機組及二極管整流橋組成DC450V-550V直 流電源，向動力電池及牽引逆變器提供電能；由逆變器向AC380-400V牽引電動機供電，實 現動力系統牽引電傳動；設計大容量的動力電池存儲電能，具有Plug-in停車充電功能，降 低燃油消耗；輔助系統采用AC380-400V工頻交流電源，利用工頻柴油發電機組或動力電池 雙路供電，延長電池的使用壽命。本實用新型是采用如下技術方案實現的電動公交車混合動力裝置，包括控制系統、 柴油發電機組、交流傳動系統、動力電池系統、交流輔助系統；控制系統包括信號輸入端與車輛 司機控制系統的信號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 電機組為與交流傳動系統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 油發電機組，該通用工頻柴油發電機組包括受控于整車控制器的柴油機、柴油機拖動的發電機 及與發電機的輸出端相連的外接電源插座，發電機的勵磁控制器受控于整車控制器；交流傳動 系統包括輸入端與發電機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機，與 牽引電動機機械聯接的減速器，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 ’動力電池系統包括輸入端與整流柜 的輸出端相連的直流充電機和連接于直流充電機輸出端的動力蓄電池，動力蓄電池的正極經 第二二極管與牽引逆變器的正極相連，動力蓄電池配套有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器 提供動力蓄電池狀態信息；交流輔助系統包括輸入端與動力蓄電池相連的逆變器和一個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連接于逆變器的輸出端 (回路)，發電機的輸出端經雙位置交流接觸器的常閉觸點與連接于逆變器輸出端的雙位置交 流接觸器的常開觸點的輸出端相連；所述的交流輔助系統為車輛上的空壓機電機、助力轉向電 機、空調電機等供電。整車控制器根據司控系統發出的指令，向動力裝置的所有部件發出運行 給定指令，使得柴油機組、動力電池、交流牽引系統、輔助系統等協調穩定運行，保證整車動力 性能，實現最大節油目標。網絡通訊CAN負責在整車控制器ACU和各部件之間傳遞控制指令和 部件運行參數，并可通過顯示屏XP在司機操縱臺上顯示各種信息。本實用新型所述的電動公交車混合動力裝置，用模塊化的工頻發電機組及二極管 整流柜提供DC450V-550V直流電源，經牽引逆變器為AC380-400V牽引電動機供電，實現整 車牽引電傳動，利用模塊化、通用化設計降低了系統成本；采用AC380-400V交流輔助系統， 配備發電機組和動力電池雙路供電，進一步降低成本，延長動力電池壽命；采用大容量動力 電池，采用恒溫器和Plug-in雙模式充電，實現深度混合，最大限度利用清潔電能，提高節 油指標。這種新型的混合動力裝置，將使混合動力電動汽車在系統價格、電池壽命、節油指 標等方面得到明顯改善。本實用新型采用模塊化、通用化設計理念，為電動公交車提供了一種性能先進、充 電靈活、運行可靠、性價比高、維護簡便的動力系統。本實用新型具有以下特點1、用工頻柴油機發電機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，實現電動汽車牽引力的 精確控制。3、采用DC450V-550V的大容量動力電池，實現串聯式深度混合動力系統。4、采用 一級固定速比減速箱，使電動機轉速高重量輕，加大動力系統牽引力輸出。5、具備發電機組 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、助力轉 向、空調等采用AC380V交流輔助系統，實現輔助電機通用化。7、交流輔助系統具有蓄電池、 柴油機組兩種供電方式，通過互鎖的接觸器實現切換。8、整車控制器采用CAN網絡通訊，實 現控制信號傳遞及運行參數的顯示。本實用新型具有以下優點1、采用DC550V/AC380V電壓等級，主要部件實現模塊 化設計。柴油發電機組、逆變器、牽引電機、充電機、輔助逆變電源等均可借助無軌電車等既 有產品成熟部件，擴展了供貨渠道，產品工程化程度高，有利于產品應用推廣。2、系統部件 通用性強，設計成本低，可靠性好，運營及維修費用低。由于部件通用性好，使得系統的設計 成本有效降低；同時，部件技術成熟、供應充足，使裝置可靠性和可維修性得到保證。3、深度 串聯混合，兩種充電方式，可最大限度利用清潔電能，節油率得到提高。4、交流輔助系統兩 種供電方式，既可純電運行，又可有效延長電池壽命。5、采用CAN網絡整車控制器，控制系 統各部件協調運行，方便靈活。6、采用交流或永磁牽引電機，實現牽引力的精確控制，動態 性好，節能率高。

圖1為本實用新型所述的電動公交車混合動力裝置的結構示意圖；具體實施方式
電動公交車混合動力裝置，包括控制系統、柴油發電機組、交流傳動系統、動力電池系統、交流輔助系統；控制系統包括信號輸入端與車輛司機控制系統AC的信號輸出端相 連的整車控制器ACU及與整車控制器相連的顯示屏XP;所述的柴油發電機組為與交流傳動 系統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電機組，該通 用工頻柴油發電機組包括受控于整車控制器ACU的柴油機CHYJ、柴油機CHYJ拖動的發電 機GS及與發電機GS的輸出端相連的外接電源插座XS，發電機GS的勵磁控制器AVR受控于 整車控制器A⑶；交流傳動系統包括輸入端與發電機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輸出端的牽引電動機M1，與牽引電動機Ml機械聯接的減速器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KMl，在整流 柜UR與牽引逆變器UA之間還連接有第一二極管VTl ；動力電池系統包括輸入端與整流柜 UR的輸出端相連的直流充電機CDJ和連接于直流充電機CDJ輸出端的動力蓄電池XDC，動 力蓄電池XDC的正極經第二二極管VT2與牽引逆變器UA的正極相連，動力蓄電池XDC配套 有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器ACU提供動力蓄電池狀態信息，；交流輔助系統包括 輸入端與動力蓄電池XDC相連的逆變器UAF和一個受控于整車控制器ACU的雙位置交流接 觸器KM2，雙位置交流接觸器KM2的常開觸點連接于逆變器UAF的輸出端(回路)，發電機 GS的輸出端經雙位置交流接觸器KM2的常閉觸點與連接于逆變器UAF輸出端的雙位置交流 接觸器KM2的常開觸點的輸出端相連；所述的交流輔助系統為車輛上的空壓機電機M2、助 力轉向電機M3、空調電機M4等供電。具體實施時，動力蓄電池XDC選用鉛酸電池。所述的 整車控制器A⑶、整流柜UR、牽引逆變器UA、逆變器UAF、直流充電機⑶J、勵磁控制器AVR、 減速器il都是現有公知產品，可選購或所屬領域技術人員容易實現。柴油發電機組在通用產品的基礎上，改善機組減振性能，調整AVR控制特性即可。 根據ACU控制策略，該部件可向牽引逆變器UA供電，或向動力電池充電；起步加速或爬坡 時，與動力蓄電池XDC同時向電動機M供電，提高整車動力性能。柴油發電機組的交流電經 整流柜UR整流，轉換為直流電壓；經直流接觸器KMl切換，由牽引逆變器UA根據控制指令 控制電動機M1，實現電動汽車速度及牽引力的控制。牽引系統具有低速時恒力矩、高速時恒 功率運行的運行特點。二極管VT1、VT2具有單向導電功能，保證蓄電池供電時，能量流向逆 變器。設置減速箱II，可以提高電動機轉速，加大整車牽引力，減小電動機體積和重量。直 流充電機CDJ接收來自整流柜UR的直流電能，對動力蓄電池XDC進行恒流/恒壓充電。動 力蓄電池組經二極管VT2向牽引逆變器供電，動力蓄電池XDC配套有溫度和電壓檢測裝置， 向整車控制器A⑶提供動力蓄電池狀態信息，以優化整車控制策略(確定何時啟動柴油機 及發電機)，保護并延長蓄電池壽命。車輛停車入庫時，直流充電機CDJ可通過外接電源插 座XS向動力蓄電池充電，實現Plug-in充電功能。該設計通過停車時的恢復性充電保護動 力蓄電池，也有利于降低客車運營成本。交流輔助系統可由柴油發電機組和動力蓄電池雙 路供電，由雙位置交流接觸器KM2進行互鎖切換，雙路供電可減少蓄電池負荷時間，延長動 力電池壽命。本實用新型以工頻發電機組及二極管整流橋作為直流電源，電氣系統采用了 DC450V-550V/AC380-400V電壓等級，采用變頻調速或永磁電機實現整車牽引電傳動；采用 大容量動力電池和AC380-400V交流輔助系統，是一種深度串聯混合動力系統；并具備恒溫 器和Plug-in兩種充電模式。這種新型的電動汽車混合動力系統，具有模塊化設計、部件通用好、系統簡潔、性能先進、運行可靠、性價比高的特點，可有效降低動力系統制造成本、提高整車運行節油指標、降低運營維護費用，延長動力池使用壽命，在混合動力公交車領域具 有推廣應用價值。
權利要求一種電動公交車混合動力裝置，其特征為包括控制系統、柴油發電機組、交流傳動系統、動力電池系統、交流輔助系統；控制系統包括信號輸入端與車輛司機控制系統AC的信號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；所述的柴油發電機組為與交流傳動系統中的整流柜UR相配合輸出DC450V-550V直流電源的通用工頻柴油發電機組，該通用工頻柴油發電機組包括受控于整車控制器ACU的柴油機CHYJ、柴油機CHYJ拖動的發電機GS及與發電機GS的輸出端相連的外接電源插座XS，發電機GS的勵磁控制器AVR受控于整車控制器ACU；交流傳動系統包括輸入端與發電機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輸出端的牽引電動機M1，與牽引電動機M1機械聯接的減速器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；動力電池系統包括輸入端與整流柜UR的輸出端相連的直流充電機CDJ和連接于直流充電機CDJ輸出端的動力蓄電池XDC，動力蓄電池XDC的正極經第二二極管VT2與牽引逆變器UA的正極相連，動力蓄電池XDC配套有溫度和電壓檢測裝置，向整車控制器ACU提供動力蓄電池狀態信息；交流輔助系統包括輸入端與動力蓄電池XDC相連的逆變器UAF和一個受控于整車控制器ACU的雙位置交流接觸器KM2，雙位置交流接觸器KM2的常開觸點連接于逆變器UAF的輸出端，發電機GS的輸出端經雙位置交流接觸器KM2的常閉觸點與連接于逆變器UAF輸出端的雙位置交流接觸器KM2的常開觸點的輸出端相連。
專利摘要本實用新型涉及電動公交車動力裝置，具體為電動公交車混合動力裝置。解決現有電動公交車混合動力裝置由于各部件選型、匹配不合理，帶來混合動力裝置價格昂貴，節油指標不理想，動力電池壽命短等問題。包括控制系統、柴油發電機組、交流傳動系統、動力電池系統、交流輔助系統；柴油發電機組為與交流傳動系統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電機組，交流傳動系統包括輸入端與發電機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機及減速器，動力蓄電池的正極與牽引逆變器的正極相連。本實用新型在混合動力公交車領域具有推廣應用價值。
文檔編號B60K6/28GK201592649SQ20092025492
公開日2010年9月29日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者張學鋒, 梁培志, 程衛東, 荊艷琴 申請人:永濟新時速電機電器有限責任公司