一种双源电车电机驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种双源电车电机驱动装置，包括：逆变模块，其与电机连接，用于将电车制动时电机产生的交流电能转换为直流电能；充电斩波模块，其输入端连接在逆变模块上，输出端直接连接在车载电池组的正负极上，用于将所述逆变模块输出的直流电压转变为车载电池组适用的直流电压以对车载电池组进行充电。本发明结构简单、易于实现，能够实现电车制动能量对车载电池组进行充电，有利于电车电气系统的结构优化及成本控制。
【专利说明】—种双源电车电机驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力电子【技术领域】，具体地说，涉及一种用于双源电车的电机驱动装置。
【背景技术】
[0002]由于单电源电车需要长期搭接线网接收线网提供的电能以驱动电机运行，所以单电源电车的运行线路必须沿着电车线网。而双源电车可以根据电车工况分别使用线网电源或自身配置的车载电池组驱动电机运行，具有良好的脱线行驶机动性能，所以越来越多的电车采用双电源方案。
[0003]国内用于双源无轨电车供电的线网多为额定电压DC600V直流供电，在存在线网的情况下，双源无轨电车集电杆上升搭接线网，由线网供电以驱动双源无轨电车的电机运行。当双源无轨电车运行至不存在线网的区域时，双源无轨电车集电杆落下，此时由车载电池组驱动双源无轨电车的电机运行。
[0004]现有双源无轨电车多采用交流异步电机，同时采用CAN总线进行电机、电池管理系统(Battery Manage System,简称为BMS)、仪表、辅助系统之间的数据通信,并监控各个系统。当双源无轨电车发生故障时，故障能够通过CAN总线直接反应在仪表上。
[0005]图1示出了现有双源无轨电车的电机驱动装置的主电路图。当双源无轨电车制动时，电机产生的交流电能通过三相桥式逆变电路转换为直流电能。其中三相桥式逆变电路中的逆变器分别由自带起保护作用的反并联续流二极管的绝缘栅双极型晶体管Vl1、V12、V21、V22、V31和V32构成。由于线网输出回路中二极管VD2和车载电池组输出回路中二极管VDl的作用，电车制动时三相桥式逆变电路产生的直流电能无法反馈到车载电池组中进行存储，只能通过由晶体管V41、V42和电阻Rx构成的斩波回路进行电阻消耗处理。电车制动能量无法得到利用，导致现有双电源无轨电车运行能耗高，不利于节能环保。
[0006]现有双源无轨电车配置的车载电池组只能通过在电车上额外安装车载高压充电机进行充电，而无法通过电车制动时电机产生的电能进行充电，也无法进行在线充电。车载高压充电机的使用不仅增加了电车电气系统的规模和成本，还增加了电车电气系统的故障源，不利于电车的集约化设计。
[0007]根据上述情况，亟需一种双源电车电机驱动装置，使得电车的车载电池组能够通过电车制动过程中电机产生的电能进行充电，还能够进行在线充电，从而实现能源的高效利用和电车的集约化设计。
【发明内容】
[0008]本发明提出了一种双源电车电机驱动装置，其包括:
[0009]逆变模块，与电机连接，用于将电车制动时所述电机产生的交流电能转换为直流电能；
[0010]充电斩波模块，其输入连接在所述逆变模块上，输出直接连接在车载电池组的正负极上，用于将所述逆变模块输出的直流电压转变为所述车载电池组适用的直流电压以供所述车载电池组保存。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述逆变模块包括三相全控、半控或不可控逆变电路，其中,三相全控逆变电路中的每条支路包括一绝缘栅双极型晶体管。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述充电斩波模块包括DC-DC变压电路，所述变压电路包括开关单元和PWM单元，所述开关单元受PWM单元输出的PWM信号控制以将输入电压值转化为由PWM信号占空比确定的电压值。
[0013]根据本发明的一个实施例，所述开关单元包括级联的第一和第二绝缘栅双极型晶体管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极通过正向导通的二极管以及电感串联构成的续流支路连接到所述车载电池组的正极端，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极连接到所述车载电池组的负极端。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述装置还包括控制模块，其用于:
[0015]根据电机回馈的制动能量计算出目标充电电压和/或电流；
[0016]基于所计算的目标充电电压和/或电流来通过所述充电斩波模块向所述车载电池组充电。
[0017]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括电压闭环控制单元和/或电流闭环控制单元，其实时采集所述车载电池组上的电压和/或电流信号，基于所述目标充电电压和/或电流采用PID控制器来调节所述PWM单元输出的PWM信号进而控制向所述车载电池组充入的电能。
[0018]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括通信单元，所述通信单元用于接收往来于所述控制模块与电池管理系统BMS和车辆控制单元VCU之间的信息，并在控制所述充电斩波模块向所述车载电池组充电之前还基于所述信息判断是否满足制动能量回收条件或在线充电条件，并基于所述判断来启动或禁止所述充电斩波模块对所述车载电池组的充电。
[0019]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还基于所述信息判断线网供电状态及线网电压是否符合要求。
[0020]根据本发明的一个实施例，所述控制模块还包括特殊工况处理机制:
[0021]在搭线网运行模式下通过线网绝缘节时，基于所述通信单元接收到的由所述车辆控制单元VCU采集的集电杆升降状态和线网输入的电压状态，判断车辆是否处于过绝缘节状态，若检测到升集电杆状态下且线网输入电压跌落，则停止在线充电和制动能量回收；
[0022]在搭线网运行模式下通过分线器时，基于所述通信单元接收到的由所述车辆控制单元VCU采集的有效过分线控制指令，来停止在线充电和制动能量回收。
[0023]根据本发明的一个实施例，所述通信单元包括CAN总线收发器。
[0024]通过本发明提供的装置能够将双源电车制动时电机产生的电能反馈到车载电池组中进行存储，还能够对车载电池组进行在线充电，本发明结构简单、易于实现，能够实现电车电气系统的结构优化及成本控制。
[0025]本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍:
[0027]图1示出了现有双源无轨电车的电机驱动系统主电路图；
[0028]图2示出了根据本发明一个实施例的双源电车电机驱动装置的结构图；
[0029]图3示出了根据本发明一个实施例的双源电车电机驱动装置的部分电路原理图；
[0030]图4示出了根据本发明一个实施例的BUCK电路原理图；
[0031]图5示出了根据本发明一个实施例的电流闭环控制电路原理图；
[0032]图6示出了根据本发明一个实施例的电压闭环控制电路原理图；
[0033]图7示出了根据本发明一个实施例的双源电车运行过程中控制模块的控制流程图；
[0034]图8示出了根据本发明一个实施例的制动能量回收过程中控制模块的控制流程图；
[0035]图9示出了根据本发明一个实施例的在线充电过程中控制模块的控制流程图。【具体实施方式】
[0036]以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
[0037]图2示出了本发明提供的一种双源电车电机驱动装置的结构图。
[0038]如图2所示，双源电车电机驱动装置201包括逆变模块202和充电斩波模块203。逆变模块202与电机200连接，用于将电车制动时电机200产生的交流电能转换为直流电能。在根据本发明的实施例中，逆变模块202可以包括三相全控、半控或不可控逆变电路中任一种或几种，但本发明不限于此，无论采用何种逆变电路，其均在本发明的权利保护范围之内。
[0039]充电斩波模块203的输入端连接在逆变模块202上，输出端直接连接在车载电池组205的正负极上，用于将逆变模块202输出的直流电压转换为车载电池组205适用的直流电压以供车载电池组205保存上述直流电能。
[0040]在本实施例中，充电斩波模块203包括DC-DC变压电路204，而DC-DC变压电路204包括开关单元204a和PWM单元204b，其中开关单元204a受PWM单元204b输出的PWM信号控制以将输入电压转化为PWM信号占空比确定的电压。
[0041]当电车正常行驶时，逆变模块202将线网或车载电池组205提供的直流电能转换为交流电能并输出给电机200，从而驱动电机200正常运行。当电车制动时，电机200能够将电车制动能量转换为交流电能，而对车载电池组205进行充电就需要在车载电池组205正负极两端加载直流电能，逆变模块202在电车制动时能够将上述交流电能转换为直流电能，因为充电斩波模块203的输出端直接连接在车载电池组205的正负极上，所以逆变模块202输出的直流电压在经过充电斩波模块203进行电压转换后变为适用于车载电池组205的电压并加载在车载电池组205的正负极两端，从而实现利用电车制动能量对车载电池组205进行充电。
[0042]此外，当电车不处于制动状态但仍需要对车载电池组205进行充电时，双源电车电机驱动装置201能够利用电车搭接的线网对车载电池组205进行在线充电。当电车搭接线网时，线网能够为电车提供直流电压，充电斩波模块203接收该直流电压并将其转换为适用于车载电池组205的直流电压，而充电斩波模块203的输出端直接连接在车载电池组205的正负极上，从而实现车载电池组205的在线充电。
[0043]图3示出了双源电车电机驱动装置201的部分电路图。
[0044]本实施例中，逆变模块202包括三相全控逆变电路和三相不可控逆变电路，逆变模块202可以看作三相全控逆变电路和三相不可控逆变电路的反并联，其中三相全控逆变电路用于实现直流电能和交流电能的相互转换，三相不可控逆变电路用于为感性负载提供续流回路以完成无功能量的续流和反馈。本实施例中，三相全控逆变电路中的逆变器和相应三相不可控逆变电路中的逆变器都包含在自带起保护作用的反并联续流二极管的绝缘栅双极型晶体管中。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，绝缘栅双极型晶体管还可以由晶闸管等元件代替，但本发明不限于此。
[0045]如图3所示的电路中，绝缘栅双极型晶体管Vl 1、Vl2、V21、V22、V31、V32在逆变和整流过程中的导通顺序相同，均是按照Vl 1、V32、V21、Vl2、V31、V22的顺序进行导通，各晶体管的触发信号依次互差60°。根据各晶体管的导通时间可以分为180°导通型和120°导通型两种工作方式。在180°导通型的逆变电路中，同一桥臂中上下两只晶体管轮流导通，称为互补管；在120°导通型的逆变电路中，各晶体管导通120°，任意瞬间只有不同相的两只晶体管导通，同一桥臂中上下两只晶体管不是瞬时互补导通，而是存在60°的时间间隔，当某相中没有晶体管导通时，其感性电流经该相中的二极管流通。
[0046]如图3所示，DC-DC变压电路204的开关单元204a包括级联的第一绝缘栅双极型晶体管Vl和第二绝缘栅双极型晶体管V2，第一绝缘栅双极型晶体管Vl的发射极通过正向导通的二极管D3以及电感L2串联构成的续流支路连接到车载电池组205的正极端，第二绝缘栅双极型晶体管V2的发射极连接到车载电池组205的负极端。其中，本实施例中，第一绝缘栅双极型晶体管Vl和第二绝缘栅双极型晶体管V2自带起保护作用的反并联续流二极管。PWM单元能够输出不同占空比的PWM信号控制第一绝缘栅双极型晶体管Vl和第二绝缘栅双极型晶体管V2的通断，进而调节DC-DC变压电路204输出信号的平均值，以使其适用于车载电池组205，从而实现对车载电池组205进行充电。
[0047]开关单元204a可以看作一 BUCK电路，图4示出了 BUCK电路原理图。如图4所示，BUCK电路包括负载电阻R401、电感L402、开关管K403、支撑电容C405和二极管D406。开关单元中的第一绝缘栅双极型晶体管和第二绝缘栅双极型晶体管构成了 BUCK电路中的开关管K403，开关管K403连接在电源Uin正极端和电感L402之间以控制电源Uin和电感L402之间连接的通断，电容C405与负载电阻R401并联并串接在电感L502和电源Uin负极端之间。通过调节开关管K403的通断来控制输出的直流电压，该直流电压由占空比可调的方波脉冲构成，方波脉冲的平均值就是直流输出电压Uo。
[0048]如图4所示，当开关管K403导通时，电源Uin通过开关管K403及电感L402对负载电阻R401进行供电，并同时对电感L402充电，电感L402相当于一个恒流源，起能量传递的作用。当开关管K403关断时，电感L402中存储的能量通过起续流作用的二极管D406形成的回路，对负载电阻R401继续供电，从而保证了负载端获得连续的电流。
[0049]再次如图2所示，在根据本发明的另一实施例中，双源电车电机驱动装置还包括控制模块206。控制模块206能够在电车制动时根据电车制动能量计算出目标充电电压或电流，即充电斩波模块203需要输出的电压值或电流值。根据计算出的目标充电电压或电流，控制模块206能够向充电斩波模块203中的PWM单元204b输出控制信号，PWM单元204b根据该控制信号输出PWM信号控制开关单元204a的通断，从而使得充电斩波模块203的输出信号按照目标充电电压或电流进行输出，实现利用电车制动能量对车载电池组205进行充电。
[0050]本实施例中，控制模块206包括电流闭环控制单元206a，电流闭环控制单元206a能够实时采集充电斩波模块203向车载电池组205输出的电流信号，并基于计算得到的目标充电电流采用PID控制器来调节PWM单元输出的PWM信号进而控制向车载电池组充入的电能。
[0051]下面利于BUCK电路来对控制模块206对充电斩波模块203的控制原理进行说明。
[0052]图5示出了电流闭环控制电路原理图。电流闭环控制单元包括比较器503和PID控制器504。比较器503的一个输入端与BUCK电路的电流输出端连接，以接收BUCK电路输出的电流Ιο。比较器503的另一个输入端与控制模块的目标点流输出端连接，当电车处于制动状态时，控制模块能够根据电机反馈的制动能量计算出目标充电电流，该目标充电电流作为充电参考电流Iref输送到比较器503的另一个输入端。比较器503根据BUCK电路输出电流1和充电参考电流Iref输出电流偏差信号到PID控制器504。
[0053]PID控制器504接收比较器503输出的电流偏差信号，并根据该电流偏差信号按照预设的规律输出调节信号到PWM单元204b。PWM单元204b的正向输入端接入PID控制器504输出的调节信号，反向输入端接入一锯齿波信号。PWM单元204b根据上述调节信号和锯齿波信号输出PWM信号,该PWM信号是一占空比可调的方波信号。
[0054]当BUCK电路的输出电流小于充电参考电流时，PWM单元204b输出的方波信号的占空比增大，开关管K403的导通时间也随之增大，从而使得BUCK电路的输出电流的平均值增大；iBUCK电路的输出电流大于充电参考电流时，PWM单元204b输出的方波信号的占空比减小，开关管K403的导通时间也随之减小，从而使得BUCK电路输出电流的平均值减小。
[0055]电流闭环控制电路实现了根据电车制动能量实时调节充电斩波模块的输出电流，以对车载电池组进行充电，提高了车载电池组的使用寿命和可靠性。
[0056]在本发明的其他实施例中，控制模块206对充电斩波模块的控制还可以由电压闭环控制单元206b完成，电压闭环控制单元206b能够实时采集充电斩波模块203向车载电池组输出的电压信号，并基于计算得到的目标充电电压采用PID控制器504来调节PWM单元204b输出的PWM信号进而控制向车载电池组充入的电能。图6示出了电流闭环控制电路的原理图，其控制原理与电压闭环控制电路相同，在此不再赘述。
[0057]需要说明的是，在本发明的具体实施例中，控制模块既可以单独采用电流闭环控制单元206a，也可以单独采用电压闭环控制单元206b，还可以在采用电流闭环控制单元206a对充电斩波模块输出电流进行控制的前提下采用电压闭环控制单元206b，但本发明不限于此，无论采用何种方式，其均在本发明的权利保护范围之内。[0058]再次如图2所示，本实施例中，控制模块206还可以包括通信单元206c，用于接收往来于控制模块206与BMS207和车辆控制单元(Vehicle Control Unit，简称为VCU) 208之间的信息，并在控制充电斩波模块203向车载电池组205充电之前还基于上述信息是否满足制动能量回收条件或在线充电条件，并基于上述判断来启动或禁止充电斩波模块203对车载电池组205的充电。通信单元206c包括CAN总线收发器，可以实现控制模块206、BMS207和V⑶208之间通过CAN总线连接，但本发明不限于此，控制模块206、BMS207和V⑶208之间还可以采用其他连接方式。
[0059]图7示出了电车运行过程中控制模块的控制流程图。
[0060]如图7所示，在步骤S701中进行上电自检，以确认装置能够正常运行。本实施例中，在上电自检的过程中主要完成初始化和自检等操作，其中初始化操作在步骤S701a中完成，自检操作在步骤S701b中完成。当上电自检完成后执行步骤S702a和步骤S703a。
[0061]控制模块在步骤S702a中对采集逆变模块的输出信号进行采样，并在步骤S702b中根据采集到的逆变模块输出信号判断逆变模块是否存在故障。如果逆变模块存在故障，则执行步骤S702c进行故障处理，随后返回步骤S702a对故障处理后的逆变模块进行信号采样；如果逆变模块不存在故障，则执行步骤S704。
[0062]控制模块在步骤S703a中对充电斩波模块的输出信号进行采样，其流程与逆变模块相同，在此不再赘述。
[0063]当逆变模块和充电斩波模块均正常时，在步骤S704中控制预充电回路，随后执行步骤S705a和步骤S706a。
[0064]在步骤S705a中，控制模块通过通信单元与VCU进行通信以接收VCU发出的信息，控制模块根据该信息判断逆变模块是否需要进行电能的逆变或整流，随后在步骤S705b中判断是否满足逆变或整流的启机条件。当满足启机条件时，执行步骤S705c，根据VCU发出的信息控制逆变模块。
[0065]如果VCU发出牵引指令，即机车正常行驶指令，则在步骤S705c中控制模块根据该牵引指令控制逆变模块将线网或车载电池组提供的直流电能逆变为交流电能，从而驱动电机运行，完成牵引工况响应；如果VCU发出制动指令，则在步骤S705C中控制模块根据该制动指令控制逆变模块将电车制动过程中电机产生的交流电能整流为直流电能，完成制动工况响应。
[0066]在步骤S706a中，控制模块通过通信单元接收BMS发出的指令，该指令包含表征能否对车载电池组进行充电的信息、在线充电的启机指令和目标充电电流和/或电压。
[0067]随后在步骤S706b中控制模块接收制动工况下反馈的数据并判断是否满足充电斩波模块的启机条件。控制模块通过接收到的BMS发出的指令判断当前是否需要对车载电池组进行充电，当电车处于制动工况时，控制模块还能够接收制动工况下电机返回的电能参数，其中该电能参数包括电车制动能量和目标充电电流和/或电压。当需要进行充电时而根据接收的指令判断电车制动能量或线网供电状态及线网电压是否符合充电要求当满足启机条件时，执行步骤S706c，控制充电斩波模块输出目标充电电流和/或电压；当不满足启机条件时，返回步骤S701b重新自检。
[0068]当在步骤S706b中控制模块接收到制动工况反馈的数据并且判定当前满足启机条件时，控制模块根据该数据计算得到电车的制动能量，并根据制动能量计算得到目标充电电流和/或电压。在步骤S706c中，控制模块将按照计算得到的目标充电电流和/或电压控制充电斩波模块的输出信号以实现对车载电池组的充电，完成制动能量回收工况响应。
[0069]当在步骤S706b中控制模块没有接收到制动工况反馈的数据并且判定当前满足启机条件时，在步骤S706c中，控制模块根据接收到的BMS发送的指令中包含的在线充电启机指令和目标充电电流和/或电压控制充电斩波模块的输出信号以实现利用线网对车载电池组进行充电，完成在线充电工况响应。
[0070]如果BMS发出在线充电指令，即通过电车搭接的线网对车载电池组进行在线充电，则在步骤S706c中控制模块根据接收到的在线充电指令中包含的目标充电电压或电流控制充电斩波模块将线网提供的直流电能转换为适于车载电池组充电的直流电压用于对车载电池组进行充电，完成在线充电工况响应；如果BMS发出制动能量回收指令，则在步骤S706c中控制模块根据接收到的制动工况响应返回的电能参数控制充电斩波模块将逆变模块输出的直流电压转换为适于车载电池组充电的直流电压，实现利用电车制动能量为车载电池组进行充电,从而完成制动能量回收工况响应。
[0071]图8示出了制动能量回收过程中控制模块的控制流程图。
[0072]首先在步骤S801中进行上电自检，以确认装置能够正常运行。在步骤801a中，进行自检，并在步骤SSOlb中对逆变模块和充电斩波模块的输出信号进行采样，随后在步骤SSOlc中判断采样得到的数据是否正常。如果数据正常，执行步骤S802 ;如果数据不正常，则执行步骤SSOld进行故障处理，排除故障后返回步骤S801b。
[0073]在步骤S802中通过CAN总线接收VCU和BMS的信息以分别获取制动指令和能量回收指令，VCU发出的制动指令用于使电车处于制动工况响应状态，BMS发出的充电指令用于在对车载电池组进行充电。
[0074]在步骤S803中判断逆变模块是否启动并工作在制动工况响应状态，如果是，执行步骤S804a ;如果否，则返回步骤S802重新接收指令。
[0075]当逆变模块正常启动并工作在制动工况响应状态时，在步骤S804a中控制模块实时计算电车的制动能量，并在步骤S804b中根据步骤S804a中得到的制动能量计算出目标充电电压或电流，使充电斩波模块的输出电压或电流按照计算得到的目标充电电压或电流进行输出，以满足车载电池组的充电要求。
[0076]在步骤S805中判断是否满足制动能量回收的启动条件，如果满足，执行步骤S807 ;当电车处于特殊工况(例如过绝缘节工况或过分线工况)时，则判定不满足制动能量回收的启动条件，执行步骤S806a判定当前不适宜对车载电池组进行充电，禁止充电斩波模块输出直流电源，随后执行步骤S806b。
[0077]在步骤S806b中，在判定当前不满足制动能量回收启动条件后延时一预定时间，并重新判定是否满足制动能量回收的启动条件，本实施例中上述预定时间为3秒。如果满足启动条件，执行步骤S807 ;如果不满足，则返回步骤S806a。
[0078]当双源电车在搭接线网运行模式下驶过线网绝缘节时，控制模块通过CAN总线接收由VCU采集发送的车辆集电杆升降状态，并检测线网输入双源电车电机驱动装置的电压状态以判断车辆是否处于过绝缘节装填。如果检测到升集电杆状态下双源电车电机驱动装置输入电压跌落，则强制停止在线充电功能和制动能量回收功能，并延时3秒后重新判断是否启动在线充电功能或制动能量回收功能。[0079]当双源电车在搭线网运行模式下通过分线器时，控制模块通过CAN总线接收由VCU采集发送的过分线控制指令，若检测到过分线指令有效，则强制停止在线充电和制动能量回收，并延时3秒后重新判断是否启动在线充电或制动能量回收。
[0080]当控制模块判定当前满足制动能量回收条件后，在步骤S807中，控制模块对充电斩波模块进行PID控制使其按照步骤S804b中的得到的目标充电电压或电流输出直流电能，从而实现利用电车制动能量对车载电池组进行充电。
[0081]随后在步骤S808中，判断装置是否存在故障，如果不存在故障，则继续执行步骤S807对车载电池组进行充电；如果存在故障，则执行步骤S809进行故障处理，此次充电操作结束。
[0082]通过本发明提供的双源电车电机驱动装置还能够实现车载电池组的在线充电，图9示出了双源电车电机驱动装置对车载电池组进行在线充电的过程中控制模块的控制流程图。当电车在搭接线网的状态需要充电时，双源电车电机驱动装置可以利用线网提供的直流电能对车载电池组进行在线充电。
[0083]如图9所示，首先在步骤S901中进行上电自检，此过程与上述S8011相同，在此不再赘述。随后在步骤S902中通过CAN总线接收BMS发出的指令，其中该指令中包含了表征车载电池组状态的状态指令、目标充电电流和/或电压。
[0084]在步骤S903中判断是否满足在线充电条件，其中包括判断电车是否处于线网供电状态、线网电压是否符合在线充电要求以及电车是否不处于特殊工况(例如过绝缘节工况或过分线工况)。如果满足在线充电条件，执行步骤S904 ;如果不满足，则执行步骤905，系统判定当前不适宜对车辆电池组进行充电，禁止充电斩波模块输出直流电能，随后执行步骤S906b延时3秒后重现判断是否在线充电条件。
[0085]步骤S904以及随后的步骤与上述制动能量回收过程中控制模块的控制的流程相同，在此不再赘述。
[0086]虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属【技术领域】内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
【权利要求】
1.一种双源电车电机驱动装置，其特征在于，包括: 逆变模块，与电机连接，用于将电车制动时所述电机产生的交流电能转换为直流电倉泛; 充电斩波模块，其输入连接在所述逆变模块上，输出直接连接在车载电池组的正负极上，用于将所述逆变模块输出的直流电压转变为所述车载电池组适用的直流电压以供所述车载电池组保存所述直流电能。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述逆变模块包括三相全控、半控或不可控逆变电路，其中，三相全控逆变电路中的每条支路包括一绝缘栅双极型晶体管。
3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述充电斩波模块包括DC-DC变压电路，所述变压电路包括开关单元和PWM单元，所述开关单元受PWM单元输出的PWM信号控制以将输入电压值转化为由PWM信号占空比确定的电压值。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述开关单元包括级联的第一和第二绝缘栅双极型晶体管，所述第一绝缘栅双极型晶体管的发射极通过正向导通的二极管以及电感串联构成的续流支路连接到所述车载电池组的正极端，所述第二绝缘栅双极型晶体管的发射极连接到所述车载电池组的负极端。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述装置还包括控制模块，其用于: 根据电机回馈的制动能量计算出目标充电电压和/或电流； 基于所计算的目标充电电压和/或电流来通过所述充电斩波模块向所述车载电池组充电。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括电压闭环控制单元和/或电流闭环控制单元，其实时采集所述车载电池组上的电压和/或电流信号，基于所述目标充电电压和/或电流采用PID控制器来调节所述PWM单元输出的PWM信号进而控制向所述车载电池组充入的电能。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括通信单元，所述通信单元用于接收往来于所述控制模块与电池管理系统BMS和车辆控制单元VCU之间的信息，并在控制所述充电斩波模块向所述车载电池组充电之前还基于所述信息判断是否满足制动能量回收条件或在线充电条件，并基于所述判断来启动或禁止所述充电斩波模块对所述车载电池组的充电。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块还基于所述信息判断线网供电状态及线网电压是否符合要求。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述控制模块还包括特殊工况处理机制: 在搭线网运行模式下通过线网绝缘节时，基于所述通信单元接收到的由所述车辆控制单元VCU采集的集电杆升降状态和线网输入的电压状态，判断车辆是否处于过绝缘节状态，若检测到升集电杆状态下且线网输入电压跌落，则停止在线充电和制动能量回收；在搭线网运行模式下通过分线器时，基于所述通信单元接收到的由所述车辆控制单元VCU采集的有效过分线控制指令，来停止在线充电和制动能量回收。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述通信单元包括CAN总线收发器。
【文档编号】H02J7/14GK103633720SQ201310571011
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月14日 优先权日:2013年11月14日
【发明者】刘毅, 杨洪波, 陈竹, 王征宇 申请人:湖南南车时代电动汽车股份有限公司