CN104139706A - 一种无轨电车及其隔离式供电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无轨电车及其隔离式供电系统，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。能够实现车辆与线网的高压隔离，消除跨步电压，提高无轨电车的安全性；能够通过隔离DC/DC将高压用电系统输入电压稳定在一定的区间内，使高压电器系统工作在高效区内。

Description

一种无轨电车及其隔离式供电系统
技术领域
本发明涉及一种无轨电车及其隔离式供电系统。
背景技术
无轨电车以其“零排放”的优点，可满足大气污染治理的需求，且符合新能源汽车的发展方向，日益受到了人们的关注。
传统的无轨电车因存在高压安全问题而倍受争议，其无法实现与线网的高压隔离，当车辆绝缘失效时，易使车辆与大地连通，产生人身触电的伤害。且高压失效点多，失效风险大。若单独在整车电源系统中增加隔离装置，则存在模块重复、设计冗余等缺点。
同时，无轨电车因线网内阻而引起的整条馈线始末端电压相差大，车辆供电范围宽，若直接给电机系统供电，导致电机设计难度大，且经常工作于非高效区，影响系统效率，使整车电耗增加。针对上述缺点，本发明采用一种适用于无轨电车的控制系统，从根本上解决了上述诸多问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种无轨电车及其隔离式供电系统，用以解决传统无轨电车供电效率低下的问题。
为实现上述目的，本发明的方案包括：
一种无轨电车的隔离式供电系统，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。
所述隔离式DC/DC还包括至少一个交流充电接口，交流充电接口依次连接整流模块和PFC模块，PFC模块输出端连接所述斩波电路的输入端。
所述直流母线上还连接有直流充电接口。
所述隔离式DC/DC设有用于控制所述斩波电路和接触器的主控模块，所述动力电池系统设有电池管理系统，主控模块和电池管理系统与整车控制器通信控制连接。
所述斩波电路输入端与集电器之间还设有防护电路。
一种无轨电车，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。
所述隔离式DC/DC还包括至少一个交流充电接口，交流充电接口依次连接整流模块和PFC模块，PFC模块输出端连接所述斩波电路的输入端。
所述直流母线上还连接有直流充电接口。
所述隔离式DC/DC设有用于控制所述斩波电路和接触器的主控模块，所述动力电池系统设有电池管理系统，主控模块和电池管理系统与整车控制器通信控制连接。
所述斩波电路输入端与集电器之间还设有防护电路。
本发明能够实现车辆与线网的高压隔离，消除跨步电压，提高无轨电车的安全性；能够通过隔离DC/DC将高压用电系统输入电压稳定在一定的区间内，使高压电器系统工作在高效区内；通过隔离式DC/DC实现车载能源与线网的隔离，实现制动能量回收，达到降低电耗的目的；通过动力电池电量精确控制，满足整车大功率需求的同时，实现动力电池的浅充浅放，并且可以通过设计动力电池多个不同SOC限值，实现发电、制动能量回收、纯电动续驶等目的。最终实现动力电池的高效利用；隔离式DC/DC本身具有挂网充电功能，并且隔离式DC/DC设计有交流充电功能，动力电池设计有直流快充功能，满足不同客户的要求实现配置优化。隔离式DC/DC、高压电器系统采用集成化设计，有效地减少高压接触点，提高系统的安全性，并减小系统体积、重量，节约成本。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式系统框图；
图2是实施方式的系统原理图。
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。
一种无轨电车的隔离式供电系统，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。
如图1、图2给出了一种具体实施方式。
隔离式DC/DC还包括至少一个交流充电接口，交流充电接口依次连接整流模块和PFC模块，PFC模块输出端连接所述斩波电路的输入端。整流模块输出还用于为主控模块CM供电。
直流母线上还连接有直流充电接口。
斩波电路输入端与集电器之间还设有防护电路，可以采用过流保护器件实现。
集电器用于控制集电杆连接或断开线网。隔离式DC/DC设有主控模块CM，用于采样集电器动作信号，控制斩波电路和接触器；动力电池系统设有电池管理系统BMS，主控模块和电池管理系统与整车控制器通信控制连接。图2中高压用电系统是指车载高压系统，区别于上述的为CM供电的低压系统，高压用电系统一般包括：电机及其控制系统、电动助力转向系统、电动空气压缩机系统、电动空调及加热系统、低压DC/DC及配电系统；其中动力电池系统及高压用电系统构成了纯电电动系统。整车控制器能够通过主控模块CM控制隔离式DC/DC，通过电池管理系统监控动力电池系统，通过相应控制器控制高压用电系统。
本发明的工作原理如下：
1)挂网时，整车控制器控制隔离式DC/DC、动力电池系统、高压电器系统上电，各模块上电自检通过后，高压电器系统上高压电。整车控制器接受司机挂网操作指令，控制集电器挂网，当隔离式DC/DC检测到线网稳定电压时，隔离式DC/DC向整车控制器发送挂网成功信号，此时整车控制器发出隔离式DC/DC输出端接触器闭合指令，此时隔离式DC/DC解析直流母线上BMS电压报文，将输出电压调节到电池电压，并闭合接触器。闭合完成后反馈给整车控制器。此时整车控制器根据司机的驾驶行为(档位、油门开度、制动踏板开度)等确定隔离式DC/DC的输出功率。
整车需求功率较小时，隔离式DC/DC提供全部的功率，并根据动力电池的SOC值对动力电池进行涓流充电，当动力电池SOC值达到目标设定上限时停止对动力电池补电。
当整车需求功率较大时，隔离式DC/DC上限功率无法满足整车需求，此时隔离式DC/DC最大功率输出，不足的部分由动力电池提供，当整车功率需求变小时，隔离式DC/DC对电池继续补电达到目标设定上限值。
制动能量回收时，整车控制器控制驱动电机进行制动能量回收，直接将回收的能量返回到动力电池。
2)脱网时，整车控制器控制隔离式DC/DC、动力电池系统、高压电器系统上电，各模块上电自检通过后，高压电器系统上高压电。整车控制器未接收到集电装置挂网指令，则直接控制隔离式DC/DC停机。整车动力由动力电池直接提供。
驱动时，动力系统供电直接由动力电池提供，整车控制器结合司机驾驶行为，动力电池特性控制车辆运行。
制动能量回收时，整车控制器控制驱动电机进行制动能量回收，直接将回收的能量返回到动力电池。
本发明的优点包括：
1、实现车辆与线网的高压隔离，消除跨步电压，提高无轨电车的安全性；
2、通过隔离DC/DC将高压电器输入电压稳定在一定的区间内，使高压电器系统工作在高效区内；
3、通过隔离式DC/DC实现车载能源与线网的隔离，实现制动能量回收，达到降低电耗的目的。
4、通过动力电池电量精确控制，满足整车大功率需求的同时，实现动力电池的浅充浅放，并且可以通过设计动力电池多个不同SOC限值，实现发电、制动能量回收、纯电动续驶等目的。最终实现动力电池的高效利用；
5、隔离式DC/DC本身具有挂网充电功能，并且隔离式DC/DC设计有交流充电功能，动力电池设计有直流快充功能，满足不同客户的要求实现配置优化；
6、隔离式DC/DC、高压电器系统采用集成化设计，有效地减少高压接触点，提高系统的安全性，并减小系统体积、重量，节约成本。
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)

1.一种无轨电车的隔离式供电系统，其特征在于，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。
2.根据权利要求1所述的一种无轨电车的隔离式供电系统，其特征在于，所述隔离式DC/DC还包括至少一个交流充电接口，交流充电接口依次连接整流模块和PFC模块，PFC模块输出端连接所述斩波电路的输入端。
3.根据权利要求1所述的一种无轨电车的隔离式供电系统，其特征在于，所述直流母线上还连接有直流充电接口。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种无轨电车的隔离式供电系统，其特征在于，所述隔离式DC/DC设有用于控制所述斩波电路和接触器的主控模块，所述动力电池系统设有电池管理系统，主控模块和电池管理系统与整车控制器通信控制连接。
5.根据权利要求4所述的一种无轨电车的隔离式供电系统，其特征在于，所述斩波电路输入端与集电器之间还设有防护电路。
6.一种无轨电车，其特征在于，包括用于与集电器连接的隔离式DC/DC，隔离式DC/DC包括依次连接的斩波电路、变压器和整流电路；斩波电路输入端用于连接集电器，输出端连接所述变压器；整流电路的输出端通过接触器连接到直流母线，直流母线上连接动力电池。
7.根据权利要求6所述的一种无轨电车，其特征在于，所述隔离式DC/DC还包括至少一个交流充电接口，交流充电接口依次连接整流模块和PFC模块，PFC模块输出端连接所述斩波电路的输入端。
8.根据权利要求7所述的一种无轨电车，其特征在于，所述直流母线上还连接有直流充电接口。
9.根据权利要求6或7或8所述的一种无轨电车，其特征在于，所述隔离式DC/DC设有用于控制所述斩波电路和接触器的主控模块，所述动力电池系统设有电池管理系统，主控模块和电池管理系统与整车控制器通信控制连接。
10.根据权利要求9所述的一种无轨电车，其特征在于，所述斩波电路输入端与集电器之间还设有防护电路。
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