專利名稱：一種超級電容城市電動客車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用在城市的公共交通系統(tǒng)中的，使用超級電容做為動力源的 城市電動客車。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的超級電容電動公交車或者客車，采用公交車中設(shè)置的超級電 容器儲存電能，以電能來驅(qū)動車輛行駛，并向車輛所有輔助運行設(shè)備提供電能， 其車輛能源的基本工作原理與無軌電車相似，如圖1所示。采用超級電容的公 交車可在公交系統(tǒng)的車站?？繒r充電，充電時可利用原有的由無軌電車使用的 直流整流網(wǎng)做為電源，也可以使用電力系統(tǒng)中的交流電網(wǎng)電源，經(jīng)過降壓(或 升壓)并整流后，為超級電容電動公交車提供充電電源。由于超級電容器具有 非常好的充電接受能力，所以在車輛?？空緯r，通過車載快速充電器，利用乘 客上下車的幾十秒時間即可完成充電過程，補(bǔ)充到電能，供車輛持續(xù)運行。因 此，設(shè)置了超級電容的公交車非常適合固定線路的城市公共交通運行工況模式， 是一種以電力為能源的，沒有尾氣排放，零污染的客運交通系統(tǒng)，可應(yīng)用于城 市中的固定線路，例如城區(qū)的短途、大客流的公共交通線路，以及機(jī)場、碼頭、 旅游景點、小區(qū)等專線客運系統(tǒng)。
現(xiàn)有技術(shù)中，超級電容城市電動客車是從無軌電車加裝上超級電容和交流 變頻傳動裝置簡單改變過來，由于沒有專門的分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)和智能
充電器，電容的單體電壓充電范圍為0.90—1.4V,超級電容儲存電能少、車輛的 續(xù)行里程短?，F(xiàn)有技術(shù)的超級電容電動客車沒有從超級電容儲存電能的特點出
發(fā)設(shè)計整車，沒有充分利用超級電容儲存電能的能力，同時也沒有吸收現(xiàn)代客車的先進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提出一種超級電容城市電動客車，充
分利用超級電容儲存電能的能力，以增加續(xù)行里程，同時增強(qiáng)對整車的控制。 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種超級電容城市電動客車，包括客車車體結(jié)構(gòu)，超級電容器組，智能 充電器，分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)，電機(jī)及驅(qū)動裝置，CAN儀表，電動客車的 集電弓，監(jiān)視客車集電弓的攝像頭，還包括客車的輔助電控單元；采用SAEJ1939 協(xié)議的CAN儀表通過CAN總線實現(xiàn)各電控單元之間的即時通訊和信息共享。
超級電容器組做為動力源與電機(jī)及驅(qū)動裝置聯(lián)接；超級電容器組分別與智 能充電器和分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接。
電動客車的集電弓通過智能充電器與超級電容器組聯(lián)接，電動客車集電弓 的監(jiān)視攝像頭反饋集電弓的圖像信號到CAN儀表，CAN儀表經(jīng)分布式超級電 容監(jiān)測系統(tǒng)與超級電容器組聯(lián)接。
超級電容器組還聯(lián)接有輔助電控單元。
輸入電壓經(jīng)IGBT斬波后輸出至超級電容器組，對輸出電壓進(jìn)行采樣，并經(jīng) 誤差放大送入DSP處理器和CPLD邏輯器件裝置；DSP處理器和CPLD邏輯器 件裝置接收環(huán)境溫度傳感器的信號和電流反饋采樣的信號，控制IGBT變流器模 塊的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)斬波，并根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)脈寬環(huán)境溫度高時， 降低上限充電電壓；環(huán)境溫度低時，提高上限充電電壓。
其中，所述的分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于iCAN協(xié)議的分布式分布 式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)包括分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點、電容檢測子節(jié)點、 LCD診斷儀和CAN總線網(wǎng)絡(luò)；分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有分別與各電容檢測子節(jié)點連接，并通
過符合SAEJ1939協(xié)議的CAN總線與電容電車的儀表系統(tǒng)連接。
分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有總電流測量接口和總電壓測量接口 ，
分別連接電流傳感器和電壓傳感器，檢測超級電容器組的總電流和總電壓； 分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點連接液晶顯示診斷儀； 分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點還可有繼電器接口。
各子節(jié)點分別檢測各個超級電容的電壓；且與各個電容的溫度傳感器連接， 以檢測電容表面溫度；
各子節(jié)點與主節(jié)點進(jìn)行iCAN網(wǎng)絡(luò)通訊。
本發(fā)明的超級電容城市電動客車，從超級電容儲存電能的特點出發(fā)，采用 智能充電器，根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)超級電容組的充電電壓和充電電流，使其 在一定范圍內(nèi)變化，從而儲存更多的電能，增加續(xù)行里程；同時采用SAEJ1939 協(xié)議的CAN總線儀表，并包含基于iCAN協(xié)議的分布式分布式超級電容監(jiān)測系 統(tǒng)，對整車進(jìn)行控制，智能化程度高、測量準(zhǔn)確、系統(tǒng)的穩(wěn)定性高，具有實時 響應(yīng)能力。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中超級電容電動客車的原理圖。
圖2是本發(fā)明的超級電容城市電動客車的原理圖。
圖3是本發(fā)明的超級電容城市電動客車中智能充電器的原理圖。
圖4是本發(fā)明的超級電容城市電動客車中分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)的原理圖。
具體實施例方式
下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例。為了便于描述和突出 顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對這些公知 部件的描述。
如圖2所示， 一種超級電容城市電動客車，包括客車車體結(jié)構(gòu)，超級電 容器組，智能充電器，分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)，電機(jī)及驅(qū)動，CAN儀表，電 動客車的集電弓，監(jiān)視客車集電弓的攝像頭，還包括客車的輔助電控單元。
采用SAEJ1939協(xié)議的CAN儀表通過CAN總線實現(xiàn)各電控單元之間的即 時通訊和信息共享，即智能充電器、分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)、電機(jī)及驅(qū)動器、 CAN控制儀表、輔助電控單元(如ABS單元、空氣懸掛單元、助力轉(zhuǎn)向單元) 的信息共享和信號傳輸，也可以控制車身電器(如車燈、雨刮器等)的工作。
超級電容器組做為動力源與電機(jī)及驅(qū)動器聯(lián)接；超級電容器組分別與智能 充電器和分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接。
電動客車的集電弓通過智能充電器與超級電容器組聯(lián)接，電動客車集電弓 的監(jiān)視攝像頭反饋集電弓的圖像信號到CAN儀表，CAN儀表經(jīng)分布式超級電 容監(jiān)測系統(tǒng)與超級電容器組聯(lián)接。
超級電容器組還聯(lián)接有客車的輔助電控單元，如ABS單元、空氣懸掛單元、 助力轉(zhuǎn)向單元等。
如圖3所示，本發(fā)明的超級電容城市電動客車中的智能充電器采用降壓斬 波充電的技術(shù)方案，限流恒壓的充電方式。
輸入電壓經(jīng)IGBT斬波后輸出至超級電容器組，對輸出電壓進(jìn)行采樣，并經(jīng) 誤差放大送入DSP處理器和CPLD邏輯器件裝置；DSP處理器和CPLD邏輯器 件裝置接收環(huán)境溫度傳感器的信號和電感電流反饋采樣的信號，控制IGBT變流 器模塊的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)斬波，并根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)脈寬環(huán)境溫度高 時，降低上限充電電壓；環(huán)境溫度低時，提高上限充電電壓。DSP處理器可選用TMS320LF2812， DSP處理器和CPLD邏輯器件控制著 的IGBT變流器模塊導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)斬波，根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)脈寬。同時 具備完整的故障保護(hù)功能、模塊級的故障自診斷功能和輕微故障自復(fù)位功能， 并且利用CAN網(wǎng)絡(luò)接口，對外聯(lián)接上位機(jī)，進(jìn)行故障記錄及診斷，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化、 信息化控制。環(huán)境溫度高時，降低上限充電電壓，降低了超級電容充電發(fā)熱量， 同時充電量不會降低；環(huán)境溫度低時，提高上限充電電壓，增加超級電容發(fā)熱 量，增加充電量。
超級電容器組的上限充電電壓范圍為580-640V，充電電流范圍為30-300A， 可根據(jù)環(huán)境溫度，實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)。
當(dāng)溫度傳感器檢測到環(huán)境溫度小于25X:時，使電容單體電壓充到1.58v，整 車共有400只電容，串聯(lián)后總電壓為632V。
當(dāng)溫度傳感器檢測到環(huán)境溫度大于25'C時，使電容單體電壓充到1.52v，整 車共有400只電容，串聯(lián)后總電壓為600V。
因此，根據(jù)E4/2CUnj，超級電容儲存電能就增加30-50%，而不影響超級 電容使用。
如圖4所示，本發(fā)明一種超級電容城市電動客車中的分布式超級電容監(jiān)測 系統(tǒng)是一種基于iCAN協(xié)議的分布式分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng):包括平衡管理系 統(tǒng)主節(jié)點、電容檢測子節(jié)點、LCD診斷儀和CAN總線網(wǎng)絡(luò)；
分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有分別與各電容檢測子節(jié)點連接，并通 過符合SAEJ1939協(xié)議的CAN總線與電容電車的儀表系統(tǒng)連接。
分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有總電流測量接口和總電壓測量接口， 分別連接電流傳感器和電壓傳感器，檢測超級電容器組的總電流和總電壓；
分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點連接液晶顯示診斷儀；分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點還可有繼電器接口。
各子節(jié)點分別檢測各個超級電容的電壓；且與各個電容的溫度傳感器連接，
以檢測電容表面溫度；
各子節(jié)點與主節(jié)點進(jìn)行iCAN網(wǎng)絡(luò)通訊。
CAN控制儀表分析處理信息，發(fā)出指令，顯示CAN總線上各設(shè)備工作狀 況。它具有強(qiáng)大的故障診斷功能，讓司機(jī)在最快時間知道故障及原因，增加了 行車安全性。診斷信息以液晶顯示診斷儀進(jìn)行中文顯示，使司機(jī)易于理解。
通過集電弓監(jiān)視攝像頭和儀表顯示屏司機(jī)監(jiān)視集電弓的狀態(tài)，防止誤動作， 以免集電弓出現(xiàn)故障時被撞壞。
本說明書中所述的只是本發(fā)明的一種較佳具體實施例，以上實施例僅用以 說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu) 思通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種超級電容城市電動客車，具有客車車體結(jié)構(gòu)，超級電容器組，電機(jī)及驅(qū)動，電動客車的集電弓，監(jiān)視客車集電弓的攝像頭，以及客車的輔助電控單元；其特征在于還包括有智能充電器，分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)，CAN儀表，采用SAEJ1939協(xié)議的CAN儀表通過CAN總線實現(xiàn)各電控單元之間的即時通訊和信息共享；超級電容器組做為動力源與電機(jī)及驅(qū)動器聯(lián)接；超級電容器組分別與智能充電器和分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接；電動客車的集電弓通過智能充電器與超級電容器組聯(lián)接，電動客車集電弓的監(jiān)視攝像頭反饋集電弓的圖像信號到CAN儀表，CAN儀表經(jīng)分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)與超級電容器組聯(lián)接；超級電容器組還聯(lián)接有輔助電控單元。
2、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種超級電容城市電動客車，其特征在于其中 所述的智能充電器中，輸入電壓經(jīng)IGBT斬波后輸出至超級電容器組，對輸出電 壓進(jìn)行采樣，并經(jīng)誤差放大送入DSP處理器和CPLD邏輯器件裝置；DSP處理 器和CPLD邏輯器件裝置接收環(huán)境溫度傳感器的信號和電流采樣反饋的信號， 控制IGBT變流器模塊的導(dǎo)通和關(guān)斷，實現(xiàn)斬波，并根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)脈寬 環(huán)境溫度高時，降低上限充電電壓；環(huán)境溫度低時，提高上限充電電壓。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種超級電容城市電動客車，其特征在于其中 所述的分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)是一種基于iCAN協(xié)議的分布式分布式超級電 容監(jiān)測系統(tǒng)包括主節(jié)點、電容檢測子節(jié)點、LCD診斷儀和CAN總線網(wǎng)絡(luò)；分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有分別與各電容檢測子節(jié)點連接，并通 過符合SAEJ1939協(xié)議的CAN總線與電容電車的儀表系統(tǒng)連接；分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點具有總電流測量接口和總電壓測量接口 ，分別連接電流傳感器和電壓傳感器，檢測超級電容器組的總電流和總電壓； 分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點連接液晶顯示診斷儀； 分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)主節(jié)點還可有繼電器接口；各子節(jié)點分別檢測各個超級電容的電壓；且與各個電容的溫度傳感器連接, 以檢測電容表面溫度；各子節(jié)點與主節(jié)點進(jìn)行iCAN網(wǎng)絡(luò)通訊。
4、根據(jù)權(quán)利要求1_3之一所述的一種超級電容城市電動客車，其特征在 于超級電容器組的上限充電電壓范圍為580-640V，充電電流范圍為30-300A， 當(dāng)溫度傳感器檢測到環(huán)境溫度小于25。C時，使電容單體電壓充到1.58v，整車共 有400只電容，串聯(lián)后總電壓為632V;當(dāng)溫度傳感器檢測到環(huán)境溫度大于25"C時，使電容單體電壓充到1.52v,整 車共有400只電容，串聯(lián)后總電壓為600V。
全文摘要
本發(fā)明涉及使用超級電容做為動力源的一種超級電容城市電動客車。包括客車車體結(jié)構(gòu)，超級電容器組，智能充電器，分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)，電機(jī)及驅(qū)動，CAN儀表，電動客車的集電弓，監(jiān)視客車集電弓的攝像頭，還包括客車的輔助電控單元；采用SAEJ1939協(xié)議的CAN儀表通過CAN總線實現(xiàn)各電控單元之間的即時通訊和信息共享。超級電容器組做為動力源與電機(jī)及驅(qū)動器聯(lián)接；超級電容器組分別與智能充電器和分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)聯(lián)接。本發(fā)明采用智能充電器，根據(jù)環(huán)境溫度自動調(diào)節(jié)超級電容組的充電電壓和充電電流，從而儲存更多的電能，增加續(xù)行里程；同時采用基于iCAN協(xié)議的分布式分布式超級電容監(jiān)測系統(tǒng)，對整車進(jìn)行控制，智能化程度高，具有實時響應(yīng)能力。
文檔編號B60L5/20GK101574932SQ200910057120
公開日2009年11月11日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者黎 華, 梁全順, 苗小麗, 衡建坡, 龔正大 申請人:上海潤通電動車技術(shù)有限公司;上海奧威科技開發(fā)有限公司