CN106671812B - 一种电动公交车快速充电方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于公共交通技术领域，提供了一种电动公交车快速充电装置，设置在电动公交车运行路线的首站、多个停靠中间站以及末站上，充电桩的顶部均设置有受电弓，所述的电动公交车上设置有充电架，受电弓上具有三个电极，按面朝电动公交车前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极、接地极、负极，在电动公交车的首站、末站以及停靠中间站时乘客上下车的间隙充电架与受电弓件的正极、负极、接地极的三极接触并电连接实现快速充电。本发明的优点在于可在电动公交车首站、末站以及停靠中间站间隙大电流向超级电容组充电和补充电能，保证电动公交车在整个运行路线中的持续运行，同时整个充电装置内设有接地极，以解决在充电过程中产生的静电导出。

Description

一种电动公交车快速充电方法

技术领域

本发明属公共交通技术领域，具体涉及一种电动公交车快速充电方法。

背景技术

能源与环境已成为当前全球最为关注的问题，能源是经济的基础，而环境是制约经济和社会发展的重要因素。节能和环保的客观需求促使公交车朝电动化方向发展，随之也推动了服务于大规模电动公交车的充换电站等基础设施的建设。现阶段，我国国内充换电站的服务对象以公交车、出租车、公务车等群体用户为主。现有的电动公交车在充电时一般都是一次性将电动公交车电池充满，并且在发车间隙不进行充电，使电动公交车在始发站与终点站往返运行，直至电量不足或者到达其阀值时，即剩余电量不足以再由始发站运行到终点站，再进行一次性充电，这种充电情况下，电动公交车在到末站后就需要进行等待充电，电动公交车运行的持续性较差，往往靠增加电动公交车辆数来保证正常的发车效率，这种方式即不能合理控制用电费用，而且还需要提高购车成本，十分的浪费资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种电动公交车快速充电装置，利用该装置可在电动公交车在进站的间隙实现快速充电，保证电动公交车在整个运行路线中的持续运行，同时整个充电装置内设有接地极，以解决在充电过程中产生的静电从而导致受电接触部分损坏，减少其使用寿命且存在安全隐患的问题。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种电动公交车快速充电装置，设置在电动公交车运行路线的首站、多个停靠中间站以及末站上，其特征在于，所述的首站、停靠中间站以及末站上设置有充电桩，所述的充电桩的顶部均设置有受电弓，所述的电动公交车上设置有充电架，所述的受电弓上具有三个电极，按面朝电动公交车前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极、接地极、负极，在电动公交车的首站、末站以及停靠中间站时乘客上下车的间隙充电架与受电弓件的正极、负极、接地极的三极接触并电连接实现快速充电，所述的受电弓的接地极低于正极和负极，所述的充电架的正极和负极之间、正极、负极与接地极之间的绝缘应不小于1MΩ。

在上述的一种电动公交车快速充电装置中，所述的受电弓上设置有弓头滑板，在快速充电时受电弓升弓后的弓头滑板与电极之间的接触压力为90-160N。

在上述的一种电动公交车快速充电装置中，所述的电极接触面与地面的平行度≤±0.25°，电极在水平方向的平行度≤±0.25°。

在上述的一种电动公交车快速充电装置中，所述的充电桩距接地极中心水平距离≥4000mm，且接地极中心距离路沿的距离≥1500mm，电动公交车下方停车充电路面平整度≤10mm，长度与宽度方向倾斜度≤±0.25°。

本发明还提供了一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，在充电架立杆与受电弓件的正极、负极、接地极的三极接触并电连接时按照以下步骤控制进行充电：

S1、充电桩随时监控正负电极之间的电压值，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流；

S2、充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出；

S3、在进行停靠中间站快速充电时，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在800A，充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，所述的停靠中间站的充电电流为DC0-800A，纹波最大输出电流≤800A；

S4、在进行首站和末站快速充电时，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在500A，充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到上升到600V后，充电桩输出电压随检测电压继续上升到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，同时恒流电流沿曲线控制下降到416A，首站和末站充电电流为DC0-400A，纹波最大输出电流≤500A。

在上述的一种电动公交车快速充电方法中，所述的充电桩输出电压为DC200-720V，纹波最大输出电压≤720V。

在上述的一种电动公交车快速充电方法中，所述的输出电压电流纹波为≤1％。

在上述的一种电动公交车快速充电方法中，充电过程中保证额定输出电流大于最大电流的80％，电流从0A上升至额定电流及从额定电流降至0A的时间均不超过3秒，当充电桩检测到输出电流＜50A时，充电桩应延时100ms切断电极供电，停止输出电流。

在上述的一种电动公交车快速充电方法中，当持续100ms电压≥730V或过流≥820A，立即切断输出，实现过压过流保护，当短路立即切断输出实现了短路保护，当漏电流≥100mA，立即物理切断输出实现了漏电流保护。

在上述的一种电动公交车快速充电方法中，所述的停靠中间站的最大输出功率为600kW；首站和末站的最大输出功率为300kW。

与现有技术相比，本发明的优点在于可在电动公交车首站、末站以及停靠中间站间隙大电流向超级电容组充电和补充电能，保证电动公交车在整个运行路线中的持续运行，同时整个充电装置内设有接地极，以解决在充电过程中产生的静电导出，从而防止其它部件受电接触部分损坏，整个快速充电控制方法合理，即保证了充电的效率，又保证了充电过程的快速性和安全性。

附图说明

图1是本电动公交车快速充电装置的整体示意图；

图2是本受电弓与电动公交车接触连接后的结构示意示意图；

图3是中间停靠站的输出电流电压特性示意图；

图4是首站和末站的输出电流电压特性示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

图中，首站1；停靠中间站2；末站3；充电桩4；受电弓5；电动公交车6；充电架7；正极8；接地极9；负极10；弓头滑板11；路沿12。

如图1和图2所示，本电动公交车快速充电装置主要分为机械部分、电气部分以及快速充电控制方法策略部分，这里的快速充电装置设置在电动公交车6运行路线的首站1、多个停靠中间站2以及末站3上，可以在风、雨、雪、雷等天气状况下正常工作，首站1、停靠中间站2以及末站3上设置有充电桩4，充电桩4的顶部均设置有受电弓5，电动公交车6上设置有充电架7，受电弓5上具有三个电极，按面朝电动公交车6前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极8、接地极9、负极10，在电动公交车6的首站1、末站3以及停靠中间站2时乘客上下车的间隙充电架7与受电弓5件的正极8、负极10、接地极9的三极接触并电连接实现快速充电，电动公交车6与充电桩4间应有通讯装置，用于交换充电信息，无线通讯识别距离大于3m小于10m，受电弓5的接地极9低于正极8和负极10，这里本发明主要是通过受电弓5与电动公交车6进行接触实现快速充电，这里在充电时主要分为两者形式，第一种是首站1和末站3的充电，这里由于电动公交车6在首站1和末站3一般等待的时间较长，这样可以采用一种方式进行充电，第二种是电动公交车6处在停靠中间站2时，这时充电的时间也就是乘客上下车的间隙时间，时间相对较短，又需要采取另一种方式进行充电，这里在首站1、末站3以及停靠中间站2充电时的受电弓5上还另增设了一个接地极9，这样在以解决在充电过程中产生的静电从而导致受电接触部分损坏，减少其使用寿命且存在安全隐患，另外在设置接地极9时低于正极8和负极10，这样可以避免因制造误误差、外力影响等因素导致接地极9与正极8、负极10直接相连。

受电弓5上设置有弓头滑板11，在快速充电时受电弓5升弓后的弓头滑板11与电极之间的接触压力为90-160N，这里将接触压力设置在90-160N使得接触更加稳定牢靠，保证快速充电过程的稳定性，电极接触面与地面的平行度≤±0.25°，电极在水平方向的平行度≤±0.25°，这里通过设置电极的平行度，使得电极尽量处于水平位置，这样防止在接触时出现偏差，保证快速充电过程完成，充电桩4距接地极9中心水平距离≥4000mm，且接地极9中心距离路沿12的距离≥1500mm，电动公交车6下方停车充电路面平整度≤10mm，长度与宽度方向倾斜度≤±0.25°，这里将充电架7立杆距接地极9中心水平距离≥4000mm，这样可以使得充电桩4与电动公交车6之间具有供乘客更大的上乘空间，这里充电路面需要在平整度、长度与宽度保证平向方向，防止上端的受电弓5与充电架7立杆接触不可靠，影响后续的快速充电过程，充电桩4距接地极9中心水平距离≥4000mm，且接地极9中心距离路沿12的距离≥1500mm，电动公交车6下方停车充电路面平整度≤10mm，长度与宽度方向倾斜度≤±0.25°，这里将充电架7立杆距接地极9中心水平距离≥4000mm，这样可以使得充电桩4与电动公交车6之间具有供乘客更大的上乘空间，这里充电路面需要在平整度、长度与宽度保证平向方向，防止上端的受电弓5与充电架7立杆接触不可靠，影响后续的快速充电过程。

本电动公交车6快速充电装置的电气部分设置如下：充电桩4输出电压为DC200-720V，纹波最大输出电压≤720V，停靠中间站2的充电电流为DC0-800A，纹波最大输出电流≤800A，首站1和末站3充电电流为DC0-400A，纹波最大输出电流≤500A，停靠中间站2的最大输出功率为600kW，首站1和末站3的最大输出功率为300kW，输出电压电流纹波为≤1％，充电架7的正极8和负极10之间、正极8、负极10与接地极9之间的绝缘应不小于1MΩ，

本发明还提供了一种电动公交车快速充电方法，在充电架7立杆与受电弓5件的正极8、负极10、接地极9的三极接触并电连接时按照以下步骤控制进行充电：

S1、充电桩4随时监控正负电极之间的电压值，当检测到正极8和负极10之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流；

S2、充电过程中充电桩4输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出；

S3、如图3所示，在进行停靠中间站2快速充电时，当检测到正极8和负极10之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在800A，充电过程中充电桩4输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，所述的停靠中间站2的充电电流为DC0-800A，纹波最大输出电流≤800A；这里在进行停靠中间站2由于间隙时间较短，所以尽量的控制较大的输出电流，实现快速充电的过程。

S4、如图4所示，在进行首站1和末站3快速充电时，当检测到正极8和负极10之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在500A，充电过程中充电桩4输出电压随检测电压稳步上升，一直到上升到600V后，充电桩4输出电压随检测电压继续上升到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，同时恒流电流沿曲线控制下降到416A，首站1和末站3充电电流为DC0-400A，纹波最大输出电流≤500A，这里由于在进行首站1和末站3快速充电时相对于停靠中间站2时间较长，可以控制相对较小的输出电流，从而保证充电过程的稳定性，延长电动公交车6内的超级电容使用寿命。

充电桩4输出电压为DC200-720V，纹波最大输出电压≤720V，这里纹波就是一个直流电压中的交流成分，直流电压本来应该是一个固定的值，但是很多时候它是通过交流电压整流、滤波后得来的，由于滤波不彻底，就会有剩余的交流成分，即使采用电池供电也会因负载的波动而产生波纹，充电过程中保证额定输出电流大于最大电流的80％，电流从0A上升至额定电流及从额定电流降至0A的时间均不超过3秒，当充电桩4检测到输出电流＜50A时，充电桩4应延时100ms切断电极供电，停止输出电流。这里延时100ms的主要作用是是进行滤波，避免误操作，当持续100ms电压≥730V或过流≥820A，立即切断输出，实现过压过流保护；当短路立即切断输出实现了短路保护，当漏电流≥100mA，立即物理切断输出实现了漏电流保护。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神所定义的范围。

Claims (6)

1.一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，包含快速充电装置，设置在电动公交车运行路线的首站、多个停靠中间站以及末站上，其特征在于，所述的首站、停靠中间站以及末站上设置有充电桩，所述的充电桩的顶部均设置有受电弓，所述的电动公交车上设置有充电架，所述的受电弓上具有三个电极，按面朝电动公交车前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极、接地极、负极，在电动公交车的首站、末站以及停靠中间站时乘客上下车的间隙充电架与受电弓件的正极、负极、接地极的三极接触并电连接实现快速充电，所述的受电弓的接地极低于正极和负极，所述的充电架的正极和负极之间、正极、负极与接地极之间的绝缘应不小于1MΩ，在充电架立杆与受电弓件的正极、负极、接地极的三极接触并电连接时按照以下步骤控制进行充电：

S1、充电桩随时监控正负电极之间的电压值，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流；

S2、充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出；

S3、在进行停靠中间站快速充电时，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在800A，充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，所述的停靠中间站的充电电流为DC0-800A，纹波最大输出电流≤800A；

S4、在进行首站和末站快速充电时，当检测到正极和负极之间存在有≥200V的电压后，延时2秒后输出充电电流，恒流电流控制在500A，充电过程中充电桩输出电压随检测电压稳步上升，一直到上升到600V后，充电桩输出电压随检测电压继续上升到最大输出电压720V后，保持720V电压输出，同时恒流电流沿曲线控制下降到416A，首站和末站充电电流为DC0-400A，纹波最大输出电流≤500A。

2.根据权利要求1所述的一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，所述的充电桩输出电压为DC200-720V，纹波最大输出电压≤720V。

3.根据权利要求2所述的一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，所述的输出电压电流纹波为≤1％。

4.根据权利要求3所述的一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，充电过程中保证额定输出电流大于最大电流的80％，电流从0A上升至额定电流及从额定电流降至0A的时间均不超过3秒，当充电桩检测到输出电流＜50A时，充电桩应延时100ms切断电极供电，停止输出电流。

5.根据权利要求4所述的一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，当持续100ms电压≥730V或过流≥820A，立即切断输出，实现过压过流保护，当短路立即切断输出实现了短路保护，当漏电流≥100mA，立即物理切断输出实现了漏电流保护。

6.根据权利要求5所述的一种电动公交车快速充电方法，其特征在于，所述的停靠中间站的最大输出功率为600kW；首站和末站的最大输出功率为300kW。