CN104097527A - 一种新型双源无轨电车及其动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型双源无轨电车及其动力系统，包括动力电池系统、超级电容系统和隔离式DC/DC变流器等，从根本上解决了运行、安全、生产中的问题。集电器通过隔离式DC/DC变流器给整个动力系统供电，隔离式DC/DC变流器将整车与线网实现电气隔离，避免产生跨步电压。通过使用复合型车载能源，实现对车载能源进行快速充电，同时满足了电机瞬时高功率的需求和提升双源无轨电车行驶里程。通过控制器调节隔离式DC/DC变流器输出端电压，确保车载能源系统有合理的容量空间存储回馈的制动能量。

Description

一种新型双源无轨电车及其动力系统
技术领域
本发明涉及一种新型双源无轨电车及其动力系统。
背景技术
无轨电车做为一种传统技术，曾经在城市公共交通领域发挥过一定作用，但由于其本身缺陷，伴随着技术发展，无轨电车逐渐被燃油动力的公共交通车辆所取代。
随着环境污染和能源问题不断加剧，无轨电车又重新回到人们的视野中：无轨电车能够满足大气污染治理需求、符合新能源汽车发展方向和技术发展需要，市场也表现出一定需求。
传统无轨电车必须保持在线，无法脱线行驶，而且安全性差、容易产生跨步电压、能耗高、不具有制动能量回收功能。而且在生产层面，无法与纯电动客车共平台生产。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型双源无轨电车及其动力系统，用以解决现有无轨电车运行、安全、生产的诸多问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种新型双源无轨电车动力系统，包括：驱动电机，驱动电机与主减速器传动连接；一个集成控制器，集成控制器交流侧驱动控制连接所述驱动电机，集成控制器直流侧连接直流母线；直流母线上连接有超级电容系统、动力电池系统和隔离式DC/DC变流器；所述隔离式DC/DC变流器输入端连接集电器，输出端连接直流母线；所述隔离式DC/DC变流器的输入端通过第一切换开关连接所述动力电池系统。
在直流母线上串设有用于防止制动能量向动力电池系统回馈的二极管，所述超级电容系统、动力电池系统与直流母线的接口分别处于该二极管两端。
还设有用于断开隔离式DC/DC变流器输出端与二极管连接、且短路所述二极管的第二切换开关。
所述集电器用于与线网电连接。
双源无轨电车动力系统还包括用于控制所述隔离式DC/DC变流器的控制器。
一种新型双源无轨电车，其动力系统包括：驱动电机，驱动电机与主减速器传动连接；一个集成控制器，集成控制器交流侧驱动控制连接所述驱动电机，集成控制器直流侧连接直流母线；直流母线上连接有超级电容系统、动力电池系统和隔离式DC/DC变流器；所述隔离式DC/DC变流器输入端连接集电器，输出端连接直流母线；所述隔离式DC/DC变流器的输入端通过第一切换开关连接所述动力电池系统。
在直流母线上串设有用于防止制动能量向动力电池系统回馈的二极管，所述超级电容系统、动力电池系统与直流母线的接口分别处于该二极管两端。
还设有用于断开隔离式DC/DC变流器输出端与二极管连接、且短路所述二极管的第二切换开关。
所述集电器用于与线网电连接。
无轨电车动力系统还包括用于控制所述隔离式DC/DC变流器的控制器。
本发明采用一种新型的双源无轨电车动力系统构型，从根本上解决了运行、安全、生产中的问题。集电器通过隔离式DC/DC变流器给整个动力系统供电，隔离式DC/DC变流器将整车与线网实现电气隔离，避免产生跨步电压。通过使用复合型车载能源(电容+电池)，实现对车载能源进行快速充电，同时满足了电机瞬时高功率的需求和提升双源无轨电车行驶里程。通过控制器调节隔离式DC/DC变流器输出端电压，确保车载能源系统有合理的容量空间存储回馈的制动能量。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示的无轨电车动力系统，包括：驱动电机，驱动电机与主减速器传动连接；一个集成了电机控制器和逆变器等部件的集成控制器，集成控制器交流侧驱动控制连接所述驱动电机，集成控制器直流侧连接直流母线；直流母线上连接有超级电容系统、动力电池系统和隔离式DC/DC变流器；所述隔离式DC/DC变流器输入端连接集电器，输出端连接直流母线；所述隔离式DC/DC变流器的输入端通过第一切换开关连接所述动力电池系统。
进一步的，还可以在直流母线上串设有用于防止制动能量向动力电池系统回馈的二极管，所述超级电容系统、动力电池系统与直流母线的接口分别处于该二极管两端。
进一步的，动力系统中还设有用于断开隔离式DC/DC变流器输出端与二极管连接、且短路二极管的第二切换开关；如图1所示的单刀双掷开关，当掷于C位时DC/DC连接到二极管，当掷于D位时DC/DC将二极管短接。
与无轨电车动力系统配套设置有控制器，控制器用于对整个动力系统的协调控制，如对隔离式DC/DC变流器进行控制、发送给集成控制器相关指令；采集动力系统中的各种电气参数，如母线电压，动力电池电压，集电器开闭状态等等。控制器可以单独设置，也可以由整车控制器充当。
集成控制器是一种包含有电机控制器的集成式的控制器，集成控制器同时集成了逆变器，用于将直流电转变为可控交流电为驱动电机供电。
集电器与线网电连接，将线网的电能传递到电车动力系统。
集电器通过隔离式DC/DC给整个系统供电，隔离式DC/DC将整车与线网实现电气隔离，避免产生跨步电压。二极管和隔离式DC/DC可防止回馈能量回收至电池中，提高了电源系统的工作效率。整车挂网和脱网时，开关实现自动切换。
运行原理如下：
1)整车挂网时，第一切换开关处于A位，即开关断开。线网通过隔离式DC/DC可直接给超级电容和动力电池系统进行充电，同时通过驱动电机驱动整车。同时，可通过控制隔离式DC/DC输出端电压，确保电容有足够的空间存储回馈能量。当起步和加速时，电容可提供电能至电机，以满足电机瞬时的大功率需求。电容直至电压降至隔离式DC/DC输出端电压或以下值时，电容停止供电。
挂网时，第二切换开关均处于C位，二极管串联在集成控制器与动力电池系统之间，可防止制动能量回馈至动力电池中，确保回馈能量的高效利用。
2)整车脱网时，第一切换开关B位，即开关闭合。第二切换开关处于D位，隔离式DC/DC直接输出到直流母线。
动力电池和超级电容可同时给整车供电。当动力电池电压低于隔离式DC/DC输入端所设定的电压时，动力电池可通过隔离式DC/DC输入端将电压升至输出端电压值，与超级电容同时给电机提供稳定的电压。
该方案的优点有：
通过电池与电容的电压差自动判断隔离式DC/DC的复用，提高了效率；
使用隔离式DC/DC将线网与整车实行电气隔离，避免了跨步电压的产生，提高了整车的安全性；
通过调节隔离式DC/DC输出端电压来调节网线给电容充电的SOC上限，给自动能量回馈提供了存储空间；
该系统结构布置当去除集电器时，可实现纯电动动力系统总成，达到了与纯电动客车共平台生产，提高了电动汽车生产效率。
以上给出了具体的实施方式，但本发明不局限于所描述的实施方式。本发明的基本思路在于上述基本方案，对本领域普通技术人员而言，根据本发明的教导，设计出各种变形的模型、公式、参数并不需要花费创造性劳动。在不脱离本发明的原理和精神的情况下对实施方式进行的变化、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型双源无轨电车动力系统，其特征在于，包括：驱动电机，驱动电机与主减速器传动连接；一个集成控制器，集成控制器交流侧驱动控制连接所述驱动电机，集成控制器直流侧连接直流母线；直流母线上连接有超级电容系统、动力电池系统和隔离式DC/DC变流器；所述隔离式DC/DC变流器输入端连接集电器，输出端连接直流母线；所述隔离式DC/DC变流器的输入端通过第一切换开关连接所述动力电池系统。
2.根据权利要求1所述的一种新型双源无轨电车动力系统，其特征在于，在直流母线上串设有用于防止制动能量向动力电池系统回馈的二极管，所述超级电容系统、动力电池系统与直流母线的接口分别处于该二极管两端。
3.根据权利要求2所述的一种新型双源无轨电车动力系统，其特征在于，还设有用于断开隔离式DC/DC变流器输出端与二极管连接、且短路所述二极管的第二切换开关。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种新型双源无轨电车动力系统，其特征在于，所述集电器用于与线网电连接。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种新型双源无轨电车动力系统，其特征在于，双源无轨电车动力系统还包括用于控制所述隔离式DC/DC变流器的控制器。
6.一种新型双源无轨电车，其特征在于，其动力系统包括：驱动电机，驱动电机与主减速器传动连接；一个集成控制器，集成控制器交流侧驱动控制连接所述驱动电机，集成控制器直流侧连接直流母线；直流母线上连接有超级电容系统、动力电池系统和隔离式DC/DC变流器；所述隔离式DC/DC变流器输入端连接集电器，输出端连接直流母线；所述隔离式DC/DC变流器的输入端通过第一切换开关连接所述动力电池系统。
7.根据权利要求6所述的一种新型双源无轨电车，其特征在于，在直流母线上串设有用于防止制动能量向动力电池系统回馈的二极管，所述超级电容系统、动力电池系统与直流母线的接口分别处于该二极管两端。
8.根据权利要求7所述的一种新型双源无轨电车，其特征在于，还设有用于断开隔离式DC/DC变流器输出端与二极管连接、且短路所述二极管的第二切换开关。
9.根据权利要求6或7或8所述的一种新型双源无轨电车，其特征在于，所述集电器用于与线网电连接。
10.根据权利要求6或7或8所述的一种新型双源无轨电车，其特征在于，无轨电车动力系统还包括用于控制所述隔离式DC/DC变流器的控制器。
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