CN112744074B - 一种双源无轨电车用配电箱 - Google Patents

一种双源无轨电车用配电箱 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种集成度高、功能丰富且安全可靠的双源无轨电车用配电箱，包括箱体、充电接触模块、配电防护模块、控制网络保护模块与附加功能模块；所述配电箱设置在供电系统与电车负载端之间，通过所述充电接触模块与所述供电系统线网端连接，为所述电车负载端配电；所述配电防护模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时为所述主电路提供安全防护；所述控制网络保护模块用于在配电时为所述电车负载端的电机控制器控制网络提供通讯保护；所述附加功能模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时对所述配电箱运行状态进行监测。

Description

一种双源无轨电车用配电箱
技术领域
本发明涉及交通运输领域，特别是指一种双源无轨电车用配电箱。
背景技术
双源无轨电车作为一种新型交通工具，具有续航能力强、运行线路灵活和能源高效清洁的优势，是交通运输领域面临节能环保问题时一种有效的解决方式。配电箱作为双源无轨电车的重要部件，为电车其余高压部件提供稳定可靠的工作环境。现有的双源无轨电车用配电箱，空间利用率低、功能较为单一且安全性能无法得到有效保障。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种集成度高、功能丰富且安全可靠的双源无轨电车用配电箱。
基于上述目的，本发明提供了一种双源无轨电车用配电箱，包括箱体、充电接触模块、配电防护模块、控制网络保护模块与附加功能模块；
所述配电箱设置在供电系统与电车负载端之间，通过所述充电接触模块与所述供电系统连接，为所述电车负载端配电；
所述配电防护模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时为所述主电路提供安全防护；
所述控制网络保护模块用于在配电时为所述电车负载端的控制器局域网络(Controller Area Network,CAN)提供通讯保护；
所述附加功能模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时对所述配电箱运行状态进行监测。
从上面所述可以看出，本发明提供的双源无轨电车用配电箱对充电接触模块、配电防护模块、控制网络保护模块以及附加功能模块进行高集成度的配置安装，其中，除充电接触模块用于实现配电功能之外，附加功能模块还提供多样性附加功能，所述配电防护模块以及控制网络保护模块分别为配电箱以及相应电车负载端控制网络提供安全防护与通信保护，从而使所述配电箱具有集成度高、功能多样、安全可靠的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明实施例所涉及的配电箱应用场景示意图；
图2为本发明实施例中所述配电箱的组成构件示意图；
图3为装配有本发明实施例所述配电箱的整车关联示意图；
图4为本发明实施例中所述配电箱的电路原理示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
节能环保是交通运输技术领域发展的一个重要的研究主题，双源无轨电车针对此研究主题的一种有效解决方式。配电箱作为双源无轨电车的重要组成部件，为电车中其余高压部件提供稳定可靠的工作环境。例如，参考图1，配电箱与外部供电系统的线网相连接，为双源无轨电车内的储能电池和负载电机供电。在电车停止运行时，通过配电箱与供电线网连接，对内部储能电池进行充电；在电车接线运行时，供电线网为负载电机供电，同时为储能电池供电；在电车离线运行时，储能电池为负载电机供电，保证电车正常运行。
现有双源无轨电车的配电箱，空间利用率低、功能简单、故障点多，同时在安全性、振动、结构紧凑等反面都有待提高。
针对上述问题，本发明提供了一种双源无轨电车用配电箱，除提供基本供电配电功能外，还提供多种附加功能，以及为配电箱主回路和相应的控制网络提供安全防护和网络通讯保护，具有集成度高、功能丰富且安全可靠的优点。
以下结合附图，详细说明本说明书实施例提供的技术方案。
参考图2，本实施例的双源无轨电车用配电箱，包括箱体1、充电接触模块2、配电防护模块3、控制网络保护模块4与附加功能模块5；
参考图3所示，为装配有本说明书实施例技术方案中所述配电箱的整车关联示意图，所述配电箱设置在供电系统与电车负载端之间，在供电系统线网端，线网接口通过空芯电抗器箱与配电箱的输入端正极IN+相连接，通过空芯电抗器箱以及保险盒与配电箱的输入端负极IN-相连接；所述配电箱输出端OUT+,OUT-与电车负载端的电机控制器相连接，所述电车负载端还包括储能电池、电机、空调、电加热器、油泵、气泵等用电器件。
所述配电箱通过所述充电接触模块2提供配电功能，所述充电接触模块2与所述供电系统线网端连接，为所述电车负载端配电，包括为电车中电机控制器、油泵、DC/AC电源、DC/DC电源等用电装置配电；
所述配电防护模块3设置在由所述供电系统线网端、所述配电箱以及所述电车负载端所连接构成的主回路，用于在配电时为所述主电路提供安全防护，防止电流反向、电流过大或电压过大等电路异常情况所带来的电路故障危险；
所述控制网络保护模块4用于在配电时为所述电车负载端的电机控制器控制网络提供通讯保护，使所述控制器网络信号不受高频信号的干扰，提高双源无轨电车的系统电磁兼容(EMC)性能；
所述附加功能模块5设置在所述配电箱主回路，用于在配电时对所述配电箱运行状态进行监测。
可见本实施例的双源无轨电车用配电箱，对充电接触模块、配电防护模块、控制网络保护模块以及附加功能模块进行高集成度的配置安装，其中，除充电接触模块用于实现配电功能之外，附加功能模块还提供多样性附加功能，所述配电防护模块以及控制网络保护模块分别为配电箱以及相应电车负载端控制网络提供安全防护与通信保护，从而使所述配电箱具有集成度高、功能多样、安全可靠的优点。
作为一个可选实施例，参考图4，所述充电接触模块2包括预充电接触器K2、预充电分压电阻R1、主接触器K与充电接触器K3；
在配电时，所述预充电接触器K2先与所述供电系统线网端接触闭合，所述预充电分压电阻R1对接入的高电压进行限流分压，使接入所述电机控制器的电压逐步上升，待接入所述电机控制器的电压接近所述供电系统线网端电压后，所述主接触器K与所述供电系统线网端接触闭合，所述预充电接触器K2断开；
所述充电接触器K3串联设置在所述电机控制器与所述电车负载的储能电池之间，所述电机控制器通过所述配电箱为所述储能电池充电时提供断电保护功能。
本实施例的双源无轨电车用配电箱中，充电接触模块2中的所述预充电接触器K2与预充电分压电阻R1用于在为所述电机控制器配电时，提供预充电功能，避免电车从离线状态转至接线状态的初始阶段电车负载端接入电压陡增的情况出现，使电压负载端的各用电组件不易受损，提高电车使用寿命的同时还能在一定程度上提高安全性能；充电接触模块2中的所述充电接触器K3在流经电流过大时断电，保护储能电池不受损。
作为一个可选实施例，参看图4，所述充电接触模块2还包括正杆接触器K5；
所述正杆接触器K5串联设置在所述供电系统线网端与所述主接触器K之间，当电车从接线运行模式即线网模式切换至离线运行模式即纯电动模式时，所述正杆接触器K5先断开连接，在没有电流从所述供电系统线网端流入后，所述电车与供电系统线网电缆直接接触的受电弓再断开，切断线网供电。在电车从线网模式切换至纯电动模式线网分离时，采用正杆接触器K5先断开，受电弓后断开的方式，能够避免降杆时出现拉弧现象。
作为一个可选实施例，参考图4，所述配电防护模块3包括阻容吸收装置、快速熔断器F2，F3以及防反向二极管D1，D2；
所述防反向二极管D1，D2串联设置在所述配电箱主回路，用于在所述电车负载中储能电池处电压高于供电系统线网端电压时防止所述储能电池电流倒流向所述供电系统线网端；
所述快速熔断器F2与所述主接触器K串联设置，所述快速熔断器F3与所述充电接触器K3串联设置，当所述配电箱主回路电流大于安全电流时，所述快速熔断器熔断以保护所述配电箱主回路中其他电路部件；
所述阻容吸收装置用于吸收和消耗所述配电箱主回路断开时感性负载产生的自感电动势，防止电路器件过压损坏。
作为一个可选实施例，参考图4，所述控制网络保护模块4包括干扰吸收器与干扰屏蔽组件；
所述干扰吸收器并联设置在所述配电箱的输入端正负极IN+与IN-之间，用于提高所述电车负载端电机控制器控制网络的电磁抗干扰能力；
所述干扰屏蔽组件包括双层屏蔽线缆与金属屏蔽接头，所述配电箱与所述供电系统线网端间连接线缆采用所述双层屏蔽线缆，所述配电箱主回路电缆各连接部采用所述金属屏蔽接头。
所述干扰吸收器与所述干扰屏蔽组件能够对电车负载端电机控制器的控制网络可能受到的电磁干扰进行屏蔽与吸收，保证所述控制网络通信良好，从而能够提升电磁兼容EMC性能。
作为一个可选实施例，参考图4，所述附加功能模块5包括绝缘检测装置，所述绝缘检测装置并在所述配电箱输出端正负极OUT+与OUT-之间，用于在电车运行时检测所述配电箱主回路与电车车体间的绝缘性能，若所述配电箱主回路与电车车体间电阻值低于安全阻值时向所述电车控制系统发送故障信息，便于电车控制系统或电车操控工作人员及时采取相应举措，保证乘客安全。
作为一个可选实施例，所述附加功能模块5还包括高压采样装置。所述高压采样装置包括储能电池电压采样接口与线网端电压采样接口；参考图4，所述储能电池电压采样接口BN+/F+与所述电车负载的储能电池正极连接，与所述防反向二极管的正极连接，用于对所述储能电池电压进行采样；
所述线网端电压采样接口UN+与所述供电系统线网端的输入端正极IN+连接，用于对所述供电系统线网端电压进行采样。
作为一个可选实施例，所述双源无轨电车用配电箱还包括散热模块，用于对所述配电箱主回路、所述充电接触模块2、所述配电防护模块3、所述控制网络保护模块4与所述附加功能模块5进行散热，以避免所述配电箱中各模块温度过热，保证配电箱中各功能模块处于正常工作温度范围内。
作为一个可选实施例，所述散热模块包括交流接触器、三相滤波器与散热风扇；
所述交流接触器通过所述三相滤波器与所述散热风扇连接，为所述散热风扇供电；
通过所述交流接触器可以控制所述散热风扇的工作，根据所述配电箱中各功能模块的温度值对所述散热电扇的工作进行调整，控制所述配电箱中各功能模块的温度处于正常工作温度范围内；
所述三相滤波器用于在对所述散热风扇供电时较小电流波动。
作为一个可选实施例，所述箱体1包括主箱体、盖板与密封圈；
所述盖板通过所述密封圈与所述主箱体连接，所述配电箱主回路、所述充电接触模块2、所述配电防护模块3、所述控制网络保护模块4与所述附加功能模块5安装在所述主箱体与所述盖板所围构的空间内；
所述主箱体内还设置有固定线束，用于对所述配电箱主回路电缆进行整理固定。
可选的，当所述配电箱还包括所述散热模块时，所述散热模块设置在所述箱体底部。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本发明难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本发明难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本发明的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本发明的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本发明。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。
尽管已经结合了本发明的具体实施例对本发明进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种双源无轨电车用配电箱，其特征在于，包括箱体、充电接触模块、配电防护模块、控制网络保护模块与附加功能模块；
所述配电箱设置在供电系统与电车负载端之间，通过所述充电接触模块与所述供电系统连接，为所述电车负载端配电；
所述配电防护模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时为所述主回路提供安全防护；
所述控制网络保护模块用于在配电时为所述电车负载端的控制器局域网络提供通讯保护；
所述附加功能模块设置在所述配电箱主回路，用于在配电时对所述配电箱运行状态进行监测；
所述充电接触模块包括预充电接触器、预充电分压电阻、主接触器与充电接触器；
在配电时，所述预充电接触器先与所述供电系统线网端接触闭合，所述预充电分压电阻对接入的高电压进行限流分压，使接入电机控制器的电压逐步上升，待接入所述电机控制器的电压接近所述供电系统线网端电压后，所述主接触器与所述供电系统线网端接触闭合，所述预充电接触器断开；
所述充电接触器串联设置在所述电机控制器与所述电车负载的储能电池之间，所述电机控制器通过所述配电箱为所述储能电池充电时提供断电保护功能。
2.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，所述充电接触模块还包括正杆接触器；
所述正杆接触器串联设置在所述供电系统线网端与所述主接触器之间，当电车从线网模式切换至纯电动模式时，所述正杆接触器先断开连接，在没有电流从所述供电系统线网端流入后，切断线网供电。
3.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，所述配电防护模块包括阻容吸收装置、快速熔断器与防反向二极管；
所述防反向二极管串联设置在所述配电箱主回路，用于在所述电车负载中储能电池电压高于供电系统线网端电压时防止所述储能电池电流倒流向所述供电系统线网端；
所述快速熔断器串联设置在所述配电箱主回路，当所述配电箱主回路电流大于安全电流时，所述快速熔断器熔断以保护所述配电箱主回路中其他电路部件；
所述阻容吸收装置用于吸收和消耗所述配电箱主回路断开时感性负载产生的自感电动势，防止电路器件过压损坏。
4.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，所述控制网络保护模块包括干扰吸收器与干扰屏蔽组件；
所述干扰吸收器并联设置在所述供电系统线网端的正负输入端之间，用于提高所述电车负载端电机控制器控制网络的电磁抗干扰能力；
所述干扰屏蔽组件包括双层屏蔽线缆与金属屏蔽接头，所述配电箱与所述供电系统线网端间连接线缆采用所述双层屏蔽线缆，所述配电箱主回路电缆采用所述金属屏蔽接头。
5.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，所述附加功能模块包括绝缘检测装置，用于在电车运行时检测所述配电箱主回路与电车车体间电阻值，若电阻值低于安全阻值时向所述电车控制系统发送故障信息。
6.根据权利要求5所述的配电箱，其特征在于，所述附加功能模块还包括高压采样装置；
所述高压采样装置包括储能电池电压采样接口与线网端电压采样接口；
所述储能电池电压采样接口与所述电车负载的储能电池正极连接，用于对所述储能电池电压进行采样；
所述线网端电压采样接口与所述供电系统线网端的正输入端连接，用于对所述供电系统线网端电压进行采样。
7.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，还包括散热模块，用于对所述配电箱主回路、所述充电接触模块、所述配电防护模块、所述控制网络保护模块与所述附加功能模块进行散热。
8.根据权利要求7所述的配电箱，其特征在于，所述散热模块包括交流接触器、三相滤波器与散热风扇；
所述交流接触器通过所述三相滤波器与所述散热风扇连接，为所述散热风扇供电；
通过所述交流接触器可以控制所述散热风扇的工作；
所述三相滤波器用于在对所述散热风扇供电时较小电流波动。
9.根据权利要求1所述的配电箱，其特征在于，所述箱体包括主箱体、盖板与密封圈；
所述盖板通过所述密封圈与所述主箱体连接，所述配电箱主回路、所述充电接触模块、所述配电防护模块、所述控制网络保护模块与所述附加功能模块安装在所述主箱体与所述盖板所围构的空间内；
所述主箱体内还设置有固定线束，用于对所述配电箱主回路电缆进行整理固定。
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