轨道车辆的供电系统的制作方法

1.本实用新型涉及轨道车辆的供电技术领域，尤其涉及一种轨道车辆的供电系统。

背景技术：

2.随着城市发展，以动力电池为供电来源的无接触网式的轨道车辆日益增多。动力电池采用电池的串联特性以增加电池供电压，并联特性以增加电池供电电流。目前动力电池箱内采用由若干组电池串、并联构成一组动力电池，且电池管理系统也为一组，虽然动力电池有较高的可靠性，但在实际应用中仍有以下弊端：
3.1.当单节电池发生故障时，将导致整组电池无法正常工作，从而导致车辆无法运行，造成停车事故。
4.2.因电池并联数过多，将导致放电电流过大，不得不选择与之相匹配的母线线径及大汇流排，不利于电池在箱体内布线。
5.3.因选择的母线线径及汇流排过大，将导致动力电池箱重量上升，与整车车辆轻量化需求相悖。
6.4.因电池并联数过多，将导致放电电流很大，不得不选择与之相匹配的大电流接触器，选型如不合适，将会造成器件烧损风险。

技术实现要素：

7.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，用于克服上述现有技术中存在的至少一个问题，将原本动力电池箱内的一组动力电池拆分成多组(如两组)动力电池后并联到车辆高压电路中，并增加了一组动力电池故障或多组(如两组)动力电池均未故障的供电方案，提高了动力电池供电的可靠性及可用性，减少停车事故发生。
8.本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，包括：
9.动力电池箱，包括并联连接的多组动力电池，用于在确定单组动力电池故障时，根据接收到的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，或在确定各组动力电池均未发生故障时，根据接收到的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能；
10.所述轨道车辆网络单元，与所述动力电池箱连接，用于将所述第一目标指令或所述第二目标指令发送给所述动力电池箱。
11.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述动力电池箱，包括：
12.电池管理系统，用于在确定存在动力电池发生故障时，根据电池故障判断结果，确定是否存在单组动力电池故障，并在确定单组动力电池故障时，根据接收到的所述轨道车辆网络单元发送的所述第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合。
13.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述电池故障判断结果是通过如下方式获取的：
14.根据所述轨道车辆网络单元发送的第一判断结果；或
15.根据所述电池故障信息判断是否存在单组动力电池故障，获取所述电池故障判断结果；
16.其中，所述第一判断结果是根据对电池故障信息是否存在单组动力电池故障的判断结果确定的；
17.所述电池故障信息是由所述电池管理系统发送的。
18.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述电池管理系统，还用于：
19.在确定各组动力电池均未发生故障时，根据压差判断结果，获取所述第二目标指令，并根据接收到的所述轨道车辆网络单元发送的所述第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能。
20.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述压差判断结果是通过如下方式获取的：
21.根据所述轨道车辆网络单元发送的第二判断结果；或
22.根据各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系，获取所述压差判断结果；
23.所述第二判断结果是根据对各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系的判断结果确定的；
24.其中，所述各组动力电池的电压差与预设阈值是根据所述电池管理系统发送的各组动力电池的状态信息确定的。
25.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述电池管理系统，还用于：
26.若所述压差判断结果表明各组动力电池的电压差未超过所述预设阈值，则从所述轨道车辆网络单元获取电池启动的第二目标指令，并根据所述第二目标指令控制分别与多组动力电池连接的接触器闭合，为所述轨道车辆高压电路提供电能；
27.若所述压差判断结果表明各组动力电池的电压差超过所述预设阈值，则从所述轨道车辆网络单元获取电池强制启动的第二目标指令，并根据所述第二目标指令控制与电压较高的动力电池连接的接触器闭合，为所述轨道车辆高压电路提供电能。
28.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述轨道车辆网络单元，用于在接收到所述电池管理系统发送的电池允许启动信号之后将所述第二判断结果发送给所述电池管理系统。
29.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述电池管理系统的数量设置为多个。
30.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述电池故障信息和所述电池允许启动信号均是通过车载无线网络发送给所述轨道车辆网络单元的。
31.根据本实用新型提供的一种轨道车辆的供电系统，所述第一目标指令和所述第二目标指令均是通过车载无线网络发送给所述动力电池箱的。
32.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，将原本动力电池箱内的一组动力电池拆分成多组(如两组)动力电池后并联到车辆高压电路中，并增加了一组动力电池故障或多组(如两组)动力电池均未故障的供电方案，提高了动力电池供电的可靠性及可用性，减少停车事故发生。
附图说明
33.为了更清楚地说明本实用新型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使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本实用新型提供的轨道车辆的供电系统的结构示意图；
35.图2是本实用新型提供的动力电池供电流程示意图。
36.附图标记：
37.10：动力电池箱；
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11：车辆高压电路；
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12：轨道车辆网络单元；
38.101：电池管理系统；
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102：动力电池；
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103：动力电池；
39.k101：接触器；
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k102：接触器；
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k103：接触器；
40.k104：接触器。
具体实施方式
41.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
42.图1是本实用新型提供的轨道车辆的供电系统的结构示意图，如图1所示，包括：
43.动力电池箱10，包括并联连接的多组动力电池，用于在确定单组动力电池故障时，根据接收到的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，或在确定各组动力电池均未发生故障时，根据接收到的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路11提供电能；
44.轨道车辆网络单元12，与动力电池箱10连接，用于将第一目标指令或第二目标指令发送给动力电池箱10。
45.可选地，以动力电池箱采用两组相互独立的动力电池为例对本实用新型提供的轨道车辆的供电系统进行详细说明，具体实现如下：
46.动力电池箱10包括两组相互独立的动力电池102和动力电池103、与动力电池102连接的接触器k101和k102以及与动力电池103连接的接触器k103和接触器k104，动力电池102和动力电池103并联到车辆高压电路11中给车辆提供电能。
47.在为车辆高压电路11提供电能之前，动力电池箱10需要对动力电池102和动力电池103进行上电前检测，若检测后确定两组动力电池均无故障，则根据接收到的轨道车辆网络单元12发送第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，以为车辆高压电路11提供电能。其中，目标动力电池可以为动力电池102和动力电池103中的一组或是上述两组动力电池。
48.若检测后确定两组动力电池中存在单组动力电池故障，则根据接收到的轨道车辆网络单元12发送第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，以为车辆高压电路11提供电能。
49.例如，若检测后确定动力电池102发生故障，动力电池103未发生故障，则根据第一目标指令控制与动力电池104连接的接触器k103和k104闭合，为车辆高压电路11提供电能。
50.需要说明的是，通过将原本为一组的动力电池拆分成两组动力电池，可以减小单组动力电池的放电电流，通过这种方式可选用原本1/2的载流量的母线、汇流排及接触器。
51.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，将原本动力电池箱内的一组动力电池拆分成多组(如两组)动力电池后并联到车辆高压电路中，并增加了一组动力电池故障或多组(如两组)动力电池均未故障的供电方案，提高了动力电池供电的可靠性及可用性，减少停车事故发生。
52.进一步地，在一个实施例中，所述动力电池箱10，包括：
53.电池管理系统101，用于在确定存在动力电池发生故障时，根据电池故障判断结果，确定是否存在单组动力电池故障，并在确定单组动力电池故障时，根据接收到的轨道车辆网络单元12发送的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合。进一步地，在一个实施例中，电池故障判断结果是通过如下方式获取的：
54.根据轨道车辆网络单元12发送的第一判断结果；或
55.根据电池故障信息判断是否存在单组动力电池故障，获取电池故障判断结果；
56.第一判断结果是根据对电池故障信息是否存在单组动力电池故障的判断结果确定的；
57.电池故障信息是由电池管理系统101发送的。
58.可选地，以动力电池箱10包括两组动力电池为例加以说明：动力电池箱10中的电池管理系统101通过对动力电池102和动力电池103进行上电前检测，并分别生成动力电池102和动力电池103的电池故障信息，接着电池管理系统101根据两组动力电池对应的电池故障信息，并根据两组动力电池对应的电池故障信息判断其中一组动力电池是否发生故障，并生成对应的电池故障判断结果。
59.电池管理系统101根据上述电池故障判断结果，确定是否存在单组动力电池故障，若确定存在单组动力电池故障，则根据接收到的轨道车辆网络单元12发送的“电池强制启动”的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，以为车辆高压电路11提供电能。
60.或者，电池管理系统101将检测得到的两组动力电池对应的电池故障信息发送给轨道车辆网络单元12，由轨道车辆网络单元12对该电池故障信息进行判断是否存在单组动力电池故障，并将对应的判断结果(即第一判断结果)作为电池故障判断结果发送给电池管理系统101。电池管理系统101根据接收到的电池故障判断结果，确定是否存在单组动力电池故障，并在确定单组动力电池故障时，从轨道车辆网络单元12接收“电池强制启动”的第一目标指令，根据接收到的轨道车辆网络单元12发送的“电池强制启动”指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，以为车辆高压电路11提供电能，至此，上电工作完成。其中，“电池强制启动”指令可以通过车辆硬线以车辆硬线信号的形式进行传输或是以其他形式进行传输。
61.需要说明的是，电池管理系统101若根据电池故障判断结果确定两组动力电池均发生故障，则上电工作失败。
62.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，能够避免单组动力电池发生故障时导致
的车辆无法运行，从而造成停车事故的发生，增加了一组动力电池故障时强制启动另一组正常的动力电池的功能，增加了动力电池的可用性。
63.进一步地，在一个实施例中，电池管理系统101，还可以具体用于：
64.在确定各组动力电池均未发生故障时，根据压差判断结果，获取第二目标指令，并根据接收到的轨道车辆网络单元12发送的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能。
65.进一步地，在一个实施例中，压差判断结果是通过如下方式获取的：
66.根据轨道车辆网络单元12发送的第二判断结果；或
67.根据各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系，获取压差判断结果；
68.第二判断结果是根据对各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系的判断结果确定的；
69.各组动力电池的电压差与预设阈值，是根据电池管理系统101发送的各组动力电池的状态信息确定的。
70.可选地，以动力电池箱10包括两组动力电池为例加以说明：动力电池箱10中的电池管理系统101还用于在确定上述两组动力电池均未发生故障时，根据动力电池102和动力电池103的电压差与预设阈值的大小关系，得到压差判断结果。电池管理系统101在得到压差判断结果之后，接收轨道车辆网络单元12发送的第二目标指令，并根据该第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路12提供电能，完成上电工作。
71.或者，电池管理系统101在确定上述两组动力电池均未发生故障时，将动力电池102和动力电池103的状态信息发送给轨道车辆网络单元12，由轨道车辆网络单元12根据各组动力电池的状态信息，各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系进行判断，并将得到的判断结果(即第二判断结果)作为压差判断结果发送给电池管理系统101。电池管理系统101根据接收到的压差判断结果，从轨道车辆网络单元12获取第二目标指令，并根据接收到的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路12提供电能，完成上电工作。
72.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，将动力电池箱内原本为一组的动力电池拆分为多组(如两组)相互独立的动力电池后并联到车辆高压电路中，减少了单组动力电池的放电电流，实现了多组(如两组)动力电池正常工作时对车辆高压电路进行供电的功能。
73.进一步地，在一个实施例中，电池管理系统101，还可以具体用于：
74.若压差判断结果表明各组动力电池的电压差未超过预设阈值，则从轨道车辆网络单元12获取电池启动的第二目标指令，并根据第二目标指令控制分别与多组动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路11提供电能；
75.若压差判断结果表明各组动力电池的电压差超过预设阈值，则从轨道车辆网络单元12获取电池强制启动的第二目标指令，并根据第二目标指令控制与电压较高的动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路11提供电能。
76.可选地，以动力电池箱10包括两组动力电池为例加以说明：若电池管理系统101得到的压差判断结果，表明动力电池102和动力电池103的电压差未超过预设阈值，则轨道车辆网络单元12发出“电池启动”的第二目标指令给电池管理系统101，电池管理系统101收到该指令后，分别控制与动力电池102和动力电池103的连接的接触器(k101至k104)闭合，完
成上电工作。
77.若电池管理系统101得到的压差判断结果，表明动力电池102和动力电池103的电压差超过预设阈值，则轨道车辆网络单元12发出“电池强制启动”的第二目标指令给电池管理系统101，电池管理系统101收到该指令后，控制与两组动力电池中电压较高的一组动力电池的连接的接触器闭合，完成上电工作。因为两组电池压差过高，若直接上电操作，将造成动力电池内部短路发生危险。
78.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，增加了动力电池压差超过阈值时强制启动电压较高的动力电池的功能，增加了动力电池的可用性。
79.进一步地，在一个实施例中，轨道车辆网络单元12，用于在接收到电池管理系统101发送的电池允许启动信号之后将第二判断结果发送给电池管理系统101。
80.可选地，以动力电池箱10包括两组动力电池为例加以说明：若电池管理系统101判断两组动力电池均未发生故障时，电池管理系统101将电池允许启动信号发送给轨道车辆网络单元12，并由轨道车辆网络单元12判断两组电池压差是否超过阈值，并将对应的第二判断结果作为压差判断结果发送给电池管理系统101。
81.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，在进行上电前检测后通过发送电池允许启动信号，确定多组(如两组)动力电池均未发生故障，为后续实现多组(如两组)动力电池正常工作时对车辆高压电路进行供电的功能奠定了基础。
82.进一步地，在一个实施例中，电池管理系统的数量设置为多个。
83.可选地，以动力电池箱10包括两组动力电池为例加以说明：动力电池箱10可以由两组相互独立的动力电池、两组相互独立的接触器及两组相互独立的电池管理系统组成。两组动力电池并联到车辆高压电路11中给车辆提供电能。
84.具体上电流程参见图2，正常上电工况：两组电池管理系统分别与两组动力电池连接，并对动力电池进行上电前检测，检测无故障后，分别将两组动力电池的状态信息通过车辆网络发送给轨道车辆网络单元12，并通过车辆硬线发送电池允许启动信号。轨道车辆网络单元12收到两组动力电池的电池允许启动信号后，判断两组电池电压压差不超过阈值，车辆发送电池启动指令给两个电池管理系统。两组电池管理系统分别控制对应的接触器闭合，完成两组动力电池的上电。
85.故障上电工况一：两组电池管理系统对动力电池进行上电前检测，分别将得到的动力电池的状态信息(含电池电压信息)通过车辆网络发送给轨道车辆网络单元12，两组电池管理系统判断各自连接的动力电池是否故障，若是，则判断是否单组动力电池故障，若是单组动力电池故障(即轨道车辆网络单元12收到电池管理系统发出的一组动力电池故障、另一组动力电池正常的信号时)，轨道车辆网络单元12发送“电池强制启动”指令来启动正常的动力电池，电池管理系统控制对应的接触器(与正常的动力电池连接的接触器)闭合，单组动力电池上电完成。
86.故障上电工况二：两组电池管理系统对动力电池进行上电前检测，分别将两组动力电池的状态信息(含电池电压信息)通过车辆网络发送给轨道车辆网络单元12，检测两组动力电池均无故障后，并发送“电池允许启动”信号。轨道车辆网络单元12收到两组动力电池的“电池允许启动”信号，判断两组电池电压压差，若超过阈值，则轨道车辆网络单元12发送“电池强制启动”指令给与电压较高的动力电池连接的电池管理系统，并由该电池管理系
统控制对应的接触器闭合，以启动电压较高的动力电池，单组动力电池上电完成。
87.需要说明的是，两组电池管理系统之间可以通过网络进行通信，且两组电池管理系统之间的信息可以进行交互。
88.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，采用两组电池管理系统完成一组动力电池故障或多组(如两组)动力电池均未故障的供电方案，能够准确定位到发送故障的动力电池，提高了动力电池维修的效率。
89.进一步地，在一个实施例中，电池故障信息和电池允许启动信号均是通过车载无线网络发送给轨道车辆网络单元12的。
90.可选地，电池故障信息可以通过车载无线网络发送给轨道车辆网络单元12。电池管理系统101还可以通过车载无线网络将电池允许启动信号发送给轨道车辆网络单元12。
91.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，通过车载无线网络将动力电池故障信息和电池允许启动信号发送给车辆，不需要在另外部署车辆硬线进行故障信息发送，节省了供电系统的布线空间，同时能够对动力电池箱内的各动力电池组是否发生故障进行实时检测。
92.进一步地，在一个实施例中，第一目标指令和第二目标指令均是通过车载无线网络发送给动力电池箱10的。
93.可选地，轨道车辆网络单元12可以通过同一车载无线网络将第一目标指令和第二目标指令发送给动力电池箱10。
94.本实用新型提供的轨道车辆的供电系统，能够通过车载无线网络将对应的目标指令及时发送给动力电池箱，以便动力电池箱内的电池管理系统能够及时根据接收到的目标指令控制对应的接触器闭合，提高了上电工作的可靠性。
95.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：

1.一种轨道车辆的供电系统，其特征在于，包括：动力电池箱，包括并联连接的多组动力电池，用于在确定单组动力电池故障时，根据接收到的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，或在确定各组动力电池均未发生故障时，根据接收到的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能；轨道车辆网络单元，与所述动力电池箱连接，用于将所述第一目标指令或所述第二目标指令发送给所述动力电池箱。2.根据权利要求1所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述动力电池箱，包括：电池管理系统，用于在确定存在动力电池发生故障时，根据电池故障判断结果，确定是否存在单组动力电池故障，并在确定单组动力电池故障时，根据接收到的所述轨道车辆网络单元发送的所述第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合。3.根据权利要求2所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述电池故障判断结果是通过如下方式获取的：根据所述轨道车辆网络单元发送的第一判断结果；或根据所述电池故障信息判断是否存在单组动力电池故障，获取所述电池故障判断结果；其中，所述第一判断结果是根据对电池故障信息是否存在单组动力电池故障的判断结果确定的；所述电池故障信息是由所述电池管理系统发送的。4.根据权利要求3所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述电池管理系统，还用于：在确定各组动力电池均未发生故障时，根据压差判断结果，获取所述第二目标指令，并根据接收到的所述轨道车辆网络单元发送的所述第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能。5.根据权利要求4所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述压差判断结果是通过如下方式获取的：根据所述轨道车辆网络单元发送的第二判断结果；或根据各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系，获取所述压差判断结果；所述第二判断结果是根据对各组动力电池的电压差与预设阈值的大小关系的判断结果确定的；其中，所述各组动力电池的电压差与预设阈值是根据所述电池管理系统发送的各组动力电池的状态信息确定的。6.根据权利要求5所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述电池管理系统，还用于：若所述压差判断结果表明各组动力电池的电压差未超过所述预设阈值，则从所述轨道车辆网络单元获取电池启动的第二目标指令，并根据所述第二目标指令控制分别与多组动力电池连接的接触器闭合，为所述轨道车辆高压电路提供电能；若所述压差判断结果表明各组动力电池的电压差超过所述预设阈值，则从所述轨道车辆网络单元获取电池强制启动的第二目标指令，并根据所述第二目标指令控制与电压较高
的动力电池连接的接触器闭合，为所述轨道车辆高压电路提供电能。7.根据权利要求5所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述轨道车辆网络单元，用于在接收到所述电池管理系统发送的电池允许启动信号之后将所述第二判断结果发送给所述电池管理系统。8.根据权利要求2-7任一项所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述电池管理系统的数量设置为多个。9.根据权利要求7所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述电池故障信息和所述电池允许启动信号均是通过车载无线网络发送给所述轨道车辆网络单元的。10.根据权利要求1-7任一项所述的轨道车辆的供电系统，其特征在于，所述第一目标指令和所述第二目标指令均是通过车载无线网络发送给所述动力电池箱的。

技术总结

本实用新型提供一种轨道车辆的供电系统，包括：动力电池箱，包括并联连接的多组动力电池，用于在确定单组动力电池故障时，根据接收到的第一目标指令控制与未发生故障的动力电池连接的接触器闭合，或在确定各组动力电池均未发生故障时，根据接收到的第二目标指令控制与目标动力电池连接的接触器闭合，为轨道车辆高压电路提供电能；轨道车辆网络单元，与动力电池箱连接，用于将第一目标指令或第二目标指令发送给动力电池箱。本实用新型将原本动力电池箱内的一组动力电池拆分成多组动力电池后并联到车辆高压电路中，并增加了一组动力电池故障或多组动力电池均未故障的供电方案，提高了动力电池供电的可靠性及可用性，减少停车事故发生。故发生。故发生。