CN106356960A - 一种超级电容车充电站充电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超级电容车充电站充电系统，其包括控制器、整流模块、高频变流模块、直流断路器、充电站正负极导轨，还包括分别安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器，当两个压力传感器的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，控制器输出直流断路器合闸信号，直流断路器合闸后控制器再发出高频变流模块启动信号，开始给超级电容车充电，当有一个或两个压力传感器的压力值小于设定值时，停止给超级电容充电。本发明由于只有在测得的压力值大于或等于设定的初始压力值时才会给充电站正负极导轨供电，从而避免了升弓充电和降弓时因为空气电离原因发生拉弧。本发明还涉及一种超级电容车充电站充电系统控制方法。

Description

一种超级电容车充电站充电系统及控制方法

技术领域

本发明涉及一种超级电容车充电站充电系统及控制方法。

背景技术

超级电容与蓄电池相比具有充放电电流大、效率高、使用寿命长等诸多优点，越来越多的城市公交大巴车及轻轨车辆采用超级电容作为动力源。由于目前超级电容的单位体积下的电能密度还不够高，所以这种大巴车及轻轨车辆配置的超级电容量一般很难支持车辆跑完全部运营里程，所以需要在运营线路的上下站设置若干个充电站，利用乘客上下车的时间进行电力补充，超级电容可接受大电流快速充电的特性正好满足这种工况要求。目前，这种超级电容车的充电方式一般是是通过车站上方的两根授电轨向车辆供电，超级电容车是通过安装在车顶的升降式受电弓实现充电的过程，由于充电站授电轨长时间带电，在受电弓充电升弓和充电结束降弓时，存在接触间隙时会导致空气电离击穿，形成拉弧现象，充电站的授电轨与车辆的受电弓在拉弧过程中会灼伤受电弓滑板，使其导电性降低，损伤受电弓，严重时还会导致重大事故发生。另外公交站是人员密集之处，充电站授电轨长时间带电会有安全隐患。

为解决充电站授电轨长时间带电的安全隐患问题，专利号CN103401288A《一种储能式电力牵引车辆防止拉弧的充电方法及系统》，其技术方案要点在于检测供电轨上的电压，如电压小于等于0，地面变电设备禁止向授电轨供电，如电压大于0，则启动地面变电设备向授电轨供电，同时开始检测充电电流，如电流小于等于电流预定值时,说明超级电容已经充满，停止地面变电设备向授电轨供电，降弓开车。此方案避免了充电站授电轨长时间带电带来的安全隐患和超级电动车升弓和降弓引起的拉弧现象，但是此方案要求超级电容充满电后才能断开授电轨供电降弓开车。实际情况下由于每站上下客的人员数量不固定，每次都要充满才能开车会导致停车充电时间过长，延长了每一趟车的运营时间，也浪费了乘客的时间。

发明内容

本发明的目的在于克服以上缺陷，提供一种安全便捷的一种超级电容车充电站充电系统及控制方法。

本发明的技术方案是，一种超级电容车充电站充电系统，其包括：控制器、与电网相连接的整流模块、与整流模块相连接的高频变流模块、与高频变流模块相连接的高频变压模块、与高频变压模块相连接的直流断路器、与直流断路器相连接的充电站正负极导轨，还包括分别安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器，分别用于检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力，所述控制器将压力传感器所测得的压力值与控制器初始设定的初始压力值进行对比，当两个压力传感器的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，控制器输出直流断路器合闸信号，直流断路器合闸后控制器再发出高频变流模块启动信号，开始给超级电容车充电，当有一个或两个压力传感器的压力值小于设定值时，控制器向高频变流模块输出停止工作信号和直流断路器分闸信号，停止给超级电容充电。

优选的，所述初始压力值为为超级电容车受电弓与充电站正负极导轨完全接触的时候所测得的压力值。

本发明涉及的一种超级电容车充电站充电系统控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值；

步骤2、判断超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值是否大于等于设定的初始压力值，如两个接触压力值均大于或等于设定的初始压力值，则执行步骤4，否则执行步骤3；

步骤3、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如否则返回步骤1，如是则执行步骤6；

步骤4、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如是则返回步骤1，如否则执行步骤5；

步骤5、给充电站正负极导轨供电，控制器控制高频变流器模块开始工作，控制器控制直流断路器合闸，开始向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1；

步骤6、停止充电站正负极导轨供电，控制器控制高频变流器模块停止工作，控制器控制直流断路器分闸，禁止向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1。

当有超级电容车需要充电时，超级电容车开到合适位置，开始升弓，受电弓与充电站正负极导轨接触并挤压压力传感器，当安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器所测得的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，说明受电弓与充电站正负极导轨之间接触良好，控制器再控制直流断路器合闸，同时启动高频变流模块开始工作，开始给超级电容车充电。避免了在升弓时受电弓与充电站正负极导轨之间由于没有接触完全而出现拉弧。

当司机需要开车时，司机控制受电弓降弓，充电站正负极导轨上的两个压力传感器会立即检测到受电弓与充电站正负极导轨之间的压力降低，只要其中一个传感器的压力值小于控制器设定的初始压力值，控制器就立刻输出高频变流模块停止工作信号，然后控制器控制直流断路器分闸，此时受电弓与充电站授电轨之间未分开，充电站正负极导轨已经不带电，降弓时也不会出现拉弧现象。

充电站正负极导轨与受电弓之间是否完全接触以受电弓与授电轨之间的接触压力值为判断标准，充电站只要检测到压力传感器检测的压力低于设定值就会停止供电，从而可以做到随充随走，无需等待充满后才走。

有益效果：本发明的有益技术效果是，由于只有在测得的压力值大于或等于设定的初始压力值时才会给充电站正负极导轨供电，当测得的压力值小于设定的初始压力值时，切断了充电站正负极导轨的供电，在超级电容车升弓充电和降弓过程中测得的压力值都会小于设定的初始压力值，充电站正负极导轨都不带电，从而避免了升弓充电和降弓时因为空气电离原因发生拉弧。且可以做到随充随走，无需等待充满后才走。

附图说明

图1是本发明实施例充电系统的原理图；

图2是本发明实施例充电站正负极导轨的结构图示意图；

图3是本发明实施例充电系统控制方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

参照附图1，一种超级电容车充电站充电系统，其包括：控制器8、与电网相连接的整流模块1、与整流模块1相连接的高频变流模块2、与高频变流模块2相连接的高频变压模块3、与高频变压模块3相连接的直流断路器5、与直流断路器5相连接的充电站正负极导轨6，还包括分别安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器7，分别用于检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力，所述控制器8将压力传感器7所测得的压力值与控制器8初始设定的初始压力值进行对比，当两个压力传感器7的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，控制器8输出直流断路器5合闸信号，直流断路器5合闸后控制器8再发出高频变流模块2启动信号，开始给超级电容车充电，当有一个或两个压力传感器7的压力值小于设定值时，控制器8向高频变流模块2输出停止工作信号和直流断路器5分闸信号，停止给超级电容充电，所述初始压力值为超级电容车受电弓与充电站正负极导轨完全接触的时候所测得的压力值。

电网交流380V电源接入整流模块1整流形成直流电源，整流后的直流电接入高频变流模块2进行高频变流，高频变流模块2输出的高频交流电连接到高频变压模块3进行高频变压，高频变压模块3输出高频交流电源，经过高频整流模块4整流输出超级电容充电所需要的直流电源，此直流电源再通过开关元件直流断路器5之后用电缆连接到充电站正负极导轨，供受电弓充电。

参照附图2，附图2所示的充电站正负极导轨结构外部由充电站支撑柱吊撑的绝缘框9包裹，绝缘框9中部开孔安装压力传感器7，压力传感器7感应压力的部分连接绝缘顶板10，绝缘顶板10与充电站正负极导电轨12之间使用弹簧组11支撑。自然状态下导电轨12由导电轨绝缘框9下部的直角托板托住，弹簧组11支撑住绝缘顶板10，绝缘顶板10上部与压力传感器7相接触，调整弹簧长度和压力，使自然状态下的压力传感器7感应部位与绝缘顶板完全接触但是所受压力约等于零。

控制器8对整流模块1、高频变流模块2、高频变压3、高频整流模块模块4、直流断路器5、压力传感器7进行状态检测与故障诊断，同时接收压力传感器7输入的压力数据，并与设定的压力值进行对比，充电时控制高频变流模块2的启动和停止，控制直流断路器5的合闸分闸。

参照附图3，一种超级电容车充电站充电系统控制方法，其包括以下步骤：

步骤1、检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值；

步骤2、判断超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值是否大于等于设定的初始压力值，如两个接触压力值均大于或等于设定的初始压力值，则执行步骤4，否则执行步骤3；

步骤3、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如否则返回步骤1，如是则执行步骤6；

步骤4、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如是则返回步骤1，如否则执行步骤5；

步骤5、给充电站正负极导轨供电，控制器8控制高频变流器模块2开始工作，控制器8控制直流断路器5合闸，开始向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1；

步骤6、停止充电站正负极导轨供电，控制器8控制高频变流器模块2停止工作，控制器8控制流断路器5分闸，禁止向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1；

当有超级电容车需要充电时，超级电容车开到合适位置，开始升弓，受电弓与充电站正负极导轨接触并挤压压力传感器7，当安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器7所测得的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，说明受电弓与充电站正负极导轨之间接触良好，控制器8再控制直流断路器5合闸，同时启动高频变流模块2开始工作，开始给超级电容车充电，避免了在升弓时受电弓与充电站正负极导轨之间由于没有接触完全而出现拉弧。

当司机需要开车时，司机控制受电弓降弓，充电站正负极导轨上的两个压力传感器7会立即检测到受电弓与充电站正负极导轨之间的压力降低，只要其中一个传感器的压力值小于控制器8设定的初始压力值，控制器8就立刻输出高频变流模块2停止工作信号，然后控制器8控制直流断路器5分闸，此时受电弓与充电站授电轨6之间未分开，充电站正负极导轨已经不带电，降弓时也不会出现拉弧现象。

充电站正负极导轨与受电弓之间是否完全接触以受电弓与授电轨6之间的接触压力值为判断标准，充电站只要检测到压力传感器7检测的压力低于设定值就会停止供电，从而可以做到随充随走，无需等待充满后才走。

以上只是本发明的一种实施方式，一个优选示范例。本发明申请请求保护的范围并不只限于所述实施方式。凡与本实施例等效的技术方案均属于本发明的保护范围。例如本发明中所述的压力传感器7可以使用行程开关及其它相似功能的器件进行代替。

Claims (4)

1.一种超级电容车充电站充电系统，其包括：控制器、与电网相连接的整流模块、与整流模块相连接的高频变流模块、与高频变流模块相连接的高频变压模块、与高频变压模块相连接的直流断路器、与直流断路器相连接的充电站授电轨，其特征在于，还包括分别安装在充电站正负极导轨上的两个压力传感器，分别用于检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力，所述控制器将压力传感器所测得的压力值与控制器初始设定的初始压力值进行对比，当两个压力传感器的压力值都大于或等于设定的初始压力值时，控制器输出直流断路器合闸信号，直流断路器合闸后控制器再发出高频变流模块启动信号，开始给超级电容车充电，当有一个或两个压力传感器的压力值小于设定值时，控制器向高频变流模块输出停止工作信号和直流断路器分闸信号，停止给超级电容充电。

2.根据权利要求1所述的一种超级电容车充电站充电系统，其特征在于，所述初始压力值为超级电容车受电弓与充电站正负极导轨完全接触的时候所测得的压力值。

3.一种超级电容车充电站充电系统控制方法，其特征在于，其包括以下步骤：

步骤1、检测超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值；

步骤2、判断超级电容车受电弓与充电站正负极导轨之间的接触压力值是否大于等于设定的初始压力值，如两个接触压力值均大于或等于设定的初始压力值，则执行步骤4，否则执行步骤3；

步骤3、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如否则返回步骤1，如是则执行步骤6；

步骤4、检测是否已经给充电站正负极导轨供电，如是则返回步骤1，如否则执行步骤5；

步骤5、给充电站正负极导轨供电，控制器控制高频变流器模块开始工作，控制器控制直流断路器合闸，开始向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1；

步骤6、停止充电站正负极导轨供电，控制器控制高频变流器模块停止工作，控制器控制直流断路器分闸，禁止向充电站正负极导轨供电，继续返回步骤1。

4.根据权利要求3所述的一种超级电容车充电站充电系统控制方法，其特征在于，所述初始压力值为超级电容车受电弓与充电站正负极导轨完全接触的时候所测得的压力值。