混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置

《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》是鄭州宇通客車股份有限公司於2012年9月12日申請的專利，該專利的申請號為2012103360809，公布號為CN102897057A，授權公布日為2013年1月30日，發明人是楊泗鵬、鄭維、楊國強、郭勇、靳超、丁計飛、岳建、韓光輝。

《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》包括主變流器、副變流器、主控制單元、充電接口、供電控制單元、電附屬檔案接口和充電/驅動切換單元，主變流器交流側通過充電接觸器與充電接口連線，且通過驅動接觸器與主電機連線，直流側串聯有用於與車載能源裝置連線的開關電路，副變流器的直流側分別與裝置上設定的電附屬檔案接口及主變流器的直流側對應連線，其交流側用於與發電機連線，主控制單元控制連線主變流器和副變流器，充電/驅動切換單元用於驅動和充電的切換，供電控制單元用於控制開關電路對裝置進行預充和上電。該裝置減少了高壓線束的使用，減弱部件的發熱量，降低整車成本，提高整車有效空間。

2018年12月20日，《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》獲得第二十屆中國專利優秀獎。

（概述圖為《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置
• 公布號：CN102897057A
• 授權日：2013年1月30日
• 申請號：2012103360809
• 申請日：2012年9月12日
• 申請人：鄭州宇通客車股份有限公司
• 地址：河南省鄭州市十八里河宇通工業園區
• 發明人：楊泗鵬、鄭維、楊國強、郭勇、靳超、丁計飛、岳建、韓光輝
• Int.Cl.：B60L15/02（2006.01）I、H02J7/02（2006.01）I
• 代理機構：鄭州睿信智慧財產權代理有限公司
• 代理人：陳浩
• 類別：發明專利

專利背景

在新能源混合動力客車中，電機控制器是將電池的直流電與電機交流電變換，實現電機驅動運行的關鍵部件，屬於新能源客車的核心零部件，是新能源混合動力客車持續可靠運行的有力保障。

整個混合動力電機系統往往包括整車控制系統、車載能源系統、主驅動電機系統、啟動發電機系統、高壓配電系統、車載充電系統等電附屬檔案系統。而整個系統的高壓部分主電機、啟動發電機、車載充電等系統需要藉助高壓線束及高壓配電系統與車載能源相連實現工作需要。如此多的高壓配件，線束給高壓安全、散熱、布置、整車抗干擾等帶來許多問題。2012年9月之前的做法大多是將零部件進行簡單功能上的拼湊，並選擇經過特殊處理的高壓線束，雖然這可以從一定程度上降低整車的干擾問題，卻無疑為整車增加了大量成本，降低了整車的有效空間。

發明內容

專利目的

《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》的目的是提供一種混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，減少高壓線束的使用，減弱部件的發熱量、電磁輻射量，降低整車成本，提高整車有效空間。

技術方案

《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》的方案是：提供一種混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，該裝置內具有主變流器，該主變流器的直流側串聯有用於與車載能源裝置連線的開關電路，所述主變流器的交流側通過驅動接觸器與主電動機連線；

該裝置還具有副變流器，該副變流器的直流側分別與裝置上設定的電附屬檔案接口及所述主變流器的直流側對應連線，其交流側用於與發電機連線；

該裝置上還設定有充電接口，其三相接線端通過充電接觸器與所述主變流器交流側對應連線；

該裝置還包括一個主控制單元，該主控制單元的控制輸出端與所述主變流器和副變流器連線，其電源輸出端與裝置上設定的低壓供電單元連線，所述低壓供電單元用於為所述主控制單元供電；

該裝置還設定有供電控制單元和充電/驅動切換單元，所述供電控制單元與所述主控制單元信號輸出端連線，用於控制所述開關電路對裝置進行預充和上電，所述充電/驅動切換單元與所述主控制單元信號輸入端連線，用於控制所述驅動接觸器和充電接觸器的切換；

該裝置中的充電接口為三相五線接口，其中地線連線車身接地；

該裝置還包括充電輔助電源，所述充電輔助電源的交流輸入側與所述充電接口的包括零線的三相四線中的兩個端子連線，其直流輸出側與所述供電控制單元連線；

該裝置還設定有充電判斷單元，該充電判斷單元連線到所述主控制單元的信號輸入端；

該裝置中用於與車載能源裝置連線的開關電路由兩個支路並聯，其中一個支路包括接觸器（S1），另一個支路由接觸器（S2）和電阻（R1）串聯；

在該裝置中，所述主變流器的交流側與所述充電接觸器之間串接有電感。

有益效果

《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》所達到的有益效果：

充分利用電機控制器內部母排，共用預充電路、母線電容及主控制單元，且復用主電機的驅動控制模組，減少了零部件的數量和外部線束，減弱了部件的發熱量、電磁輻射量，實現充電、電機控制和高壓配電的功能，並減少對車內空間的占用，提高整車有效空間，降低整車成本。

附圖說明

圖1是《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》電路原理圖。

權利要求

1.一種混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，其特徵在於，該裝置內具有主變流器，該主變流器的直流側串聯有用於與車載能源裝置連線的開關電路，所述主變流器的交流側通過驅動接觸器與主電動機連線；該裝置還具有副變流器，該副變流器的直流側分別與裝置上設定的電附屬檔案接口及所述主變流器的直流側對應連線，其交流側用於與發電機連線；在該裝置上還設定有充電接口，其三相接線端通過充電接觸器與所述主變流器交流側對應連線；該裝置還包括一個主控制單元，所述主控制單元的控制輸出端分別連線所述主變流器和所述副變流器，其電源輸出端與裝置上設定的低壓供電單元連線，所述低壓供電單元用於為所述主控制單元供電；該裝置還設定有供電控制單元和充電/驅動切換單元，所述供電控制單元與所述主控制單元信號輸出端連線，用於控制所述開關電路對裝置進行預充和上電，所述充電/驅動切換單元與所述主控制單元信號輸入端連線，用於控制所述驅動接觸器和所述充電接觸器的切換；該裝置還包括充電輔助電源，所述充電輔助電源的交流輸入側與所述充電接口的包括零線的三相四線中的其中兩個端子連線，其直流輸出側與所述供電控制單元連線，用於充電時通過低壓供電單元對裝置提供低壓供電。

2.根據權利要求1所述的混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，其特徵在於，所述充電接口為三相五線充電接口，其中地線連線車身接地。

3.根據權利要求1所述的混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，其特徵在於，該裝置還設定有充電判斷單元，所述充電判斷單元連線到所述主控制單元的信號輸入端。

4.根據權利要求1所述的混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，其特徵在於，所述開關電路由兩個支路並聯，其中一個支路包括接觸器（S1），另一個支路由接觸器（S2）和電阻（R1）串聯。

5.根據權利要求1所述的混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置，其特徵在於，在所述主變流器的交流側與所述充電接觸器之間串接有電感。

實施方式

如圖1所示，該裝置包括主變流器1、副變流器2、充電接口、主控制單元、低壓供電單元、充電輔助電源、充電判斷單元、供電控制單元和充電/驅動切換單元。

主變流器1的交流側通過驅動接觸器S3用於與主電機MT連線，其直流側用於通過一個開關電路連線車載能源，該開關電路由兩個支路並聯，其中一個支路上串有接觸器S1，用於控制裝置的上電，另一支路由接觸器S2和電阻R1串聯，用於控制裝置的預充電。主變流器1可用於將車載能源的直流電變為交流電，並通過S3控制主電機MT工作。

副變流器2的直流側分別與裝置上設定的電附屬檔案接口及主變流器1的直流側對應連線，其交流側用於與發電機連線，副變流器2可將直流電變為交流電並控制電機MG工作，並可將交流電變為直流電為電附屬檔案接口供電，且電附屬檔案接口與主變流器1的直流側連線，可實現高壓配電。

充電接口為一個三相五線接口，其三相接線端連線充電接觸器S4，S4另一端通過電感與主變流器交流側對應連線，當充電接口外接電網時，主變流器1可通過充電接觸器S4將交流電變為直流電，並通過其控制電路為車載能源充電。

主控制單元的控制輸出端連線主變流器1和副變流器2，其信號輸出端連線供電控制單元，充電/驅動切換單元和充電判斷單元與主控制單元的信號輸入端連線。主控制單元發出信號給供電控制單元，供電控制單元控制開關電路對裝置進行預充和上電；充電/驅動切換單元用於控制S3與S4的相互切換，需要充電時控制S4閉合，需要驅動電機轉動時控制S3閉合；充電判斷單元用於判斷是否充電；充電輔助電源的交流輸入側與充電接口的包括零線的三相四線中的兩端子連線，其直流側通過二極體與低壓供電單元連線，用於充電時通過低壓供電單元對裝置提供低壓供電。

正常行車時，整車提供低壓24伏，主控制單元工作，進行自檢，自檢通過後，主控制單元將信號傳送至供電控制單元，通過供電控制單元進行集成式電機控制及充電裝置的預充和上電；高壓上電完成後，充電/驅動切換單元動作，控制驅動接觸器S3閉合，此時高壓電附屬檔案、電機MG、主電機MT均可正常工作，實現電機控制及高壓配電功能。

整車停機，外接電網充電時，充電輔助電源工作，為集成式電機控制及充電裝置提供低壓供電，首先通過充電判斷單元進行充電判斷，通過供電控制單元對裝置進行預充和上電，上電完成後，充電/驅動切換單元動作，控制充電接觸器S4閉合，藉助主電機MT的控制電路實現可控充電，實現充電機功能。

榮譽表彰

2018年12月20日，《混合動力客車用集成式電機控制及充電裝置》獲得第二十屆中國專利優秀獎。