CN116572764B - 一种用于景区的双源无轨电动车动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于景区的双源无轨电动车动力装置，涉及无轨电动车技术领域，本发明是以双源无轨电动车的基本运行原理，并针对运行过程在动力装置的实际运行方式，具体表现为：以双源无轨电动车在无电网连接和有电网连接两个状态为基础，根据电车在无电网连接状态下的电力损耗，结合动力装置中电力储存结构的电压容量，首先建立对应的电力损耗量和电力补充量的计算公式，再生成电力模型曲线，以电力模型曲线来“监管”电力补充的时间点和补充量，其目的是：避免出现因间断式的电力补充动作而造成动力装置中电力储存结构的容量降低而缩短使用寿命的问题，且也可以避免长期电力补充动作下因温度的提升而引发的安全问题。

Description

一种用于景区的双源无轨电动车动力装置

技术领域

本发明涉及无轨电动车技术领域，具体涉及一种用于景区的双源无轨电动车动力装置。

背景技术

双源无轨电车（以下简称电车）在有电网路段的行驶过程中，在消耗电网上电力的前提下，还会将电网上的电流“分流”出一部分用于充电电力，特别是对于人流量较大的景区场所所使用到的电车来说，并非全路段布设电网，如景区路线中多段路段中无电网，之后在行驶到有电网的路段上，电车上的接线结构重新搭设在电网上，所以需要保证电车中储存有足够的电力。

但是需要说明的是：电车中所用到的动力装置本质为锂电池等动力电池，其充电过程的本质为化学反应，充电过程和放电过程均处于放热状态，若在有电网的路段上持续进行充电来保证电力充足时，此中的动力装置不仅仅包含电力输出的放热过程，也包含有电力输入的放热过程，所以在长期充电过程会造成整体动力装置的温度升高，而引发意外危险状况。

并且需要再次说明的是：在一台电车投入运行过程中，电车从有电网的路段行驶到无电网的路段上，可以理解为开始一次充电过程，随着长期运行状态，电车中动力装置的充电过程为间断式的，而降低动力装置的有效容量和使用寿命。

针对上述技术问题，本申请提出了一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于景区的双源无轨电动车动力装置，用于解决当前景区所使用的电车的动力装置在长期运行过程，因为断断续续的充电动作，不仅仅导致整体动力装置的温度升高而引发意外危险状况，且降低了动力装置的有效容量和使用寿命。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种用于景区的双源无轨电动车动力装置，包括驱动电机、电网接头和电力中转结构，且双源无轨电动车动力装置以电网作为直接供给源，电力中转结构包含电力储存结构、电力控制器、节点总成和两条电力线路，两条电力线路分别为二通电路和直通电路，二通电路和直通电路之间为并联，节点总成由一号节点、二号节点、三号节点和总成电力输出节点组成，两条电力线路均设置在电力控制器和总成电力输出节点之间，电网接头为电网与电力控制器之间的连接结构，二通电路的电路顺序为电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点，直通电路的电路顺序为电力控制器、三号节点、总成电力输出节点，总成电力输出节点连接在驱动电机的电力输入端上，电力控制器由运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元组成，且电力控制器中通过运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元建立辅助控制系统，辅助控制系统根据电网与电网接头之间的连通状况生成辅助控制信号，辅助控制信号包含一级直通信号、二级直通信号和二通信号，一级直通信号和二级直通信号对应在电网与电网接头之间连通的状况下，且一级直通信号中二通电路处于不连通状态、直通电路处于连通有电状态，二级直通信号中的二通电路和直通电路均处于连通有电状态，二通信号对应在电网和电网接头之间不连通的状况下，且在二通信号中的二通电路处于连通状态、直通电路处于连通无电状态。

进一步设置为：二通电路中的电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点之间为首尾相连的串联方式，直通电路中的电力控制器、三号节点、总成电力输出节点为首尾相连的串联方式。

进一步设置为：运行数据采集单元用于接收和记录双源无轨电动车的运行数据，并将运行数据发送到数据分析建模单元中，运行数据包含行驶里程数据、电网中的电压数值、电力储存结构中所储存的电压容量、运行速度，数据分析建模单元以运行数据为参照数据，以其中的行驶里程数据、运行速度和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到双源无轨电动车运行过程中的电力损耗量，并根据电网中的电压数值和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到电力补充量，以电力损耗量和电力补充量共同建立电力模型曲线，并将电力模型曲线同步输入到反馈交互单元中，反馈交互单元以电力模型曲线作为生成辅助控制信号的判断数据。

进一步设置为：电力损耗量应用在二通信号中，用于表示双源无轨电动车行驶过程中的电力损耗，电力补充量应用在二级直通信号，通过电网对电力储存结构执行电力补充动作，并赋予电力损耗量为、电力补充量为/>，且电力损耗量的计算公式为：，其中/>为二通信号中的行驶里程数据、/>为二通信号中的运行速度、/>为电力损耗量计算公式的换算因子，且/>、/>为相对变数定子，/>为常数因子，电力补充量的计算公式为/>，其中/>为电网中的电压数值，/>为二级直通信号的充电时间、/>为电力补充量计算公式的换算因子，/>、/>为常数因子，/>为相对变数定子，电力补充量为根据二通信号生成的阶段设置为i，i取自然正整数，i=1、2、3…i-1。

进一步设置为：预设电力储存结构中所储存的电压容量的满载容量为、最低容量为/>，其中/>和/>为定值。

进一步设置为：根据、/>和/>，换算得到电力模型曲线为：，根据电力模型曲线，设置如下状态：

状态一：，该状态下的电力补充动作完成后，电力储存结构中电压容量不超过满载容量；

状态二：设置的阈值范围为/>和/>，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于缺电状态，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于足电状态；

状态三：，该状态下的电力储存结构处于电力异常状态。

本发明具备下述有益效果：

本发明首先以电车的基本运行原理，具体包含电车在有电网连通和无电网连通两个状态，以电车中动力装置为基础，增设电力中转结构，具体表现为：通过增设节点总成，配合动力装置形成两条电力线路，以两条电力线路结合电车的运行数据生成一级直通信号、二级直通信号和二通信号，三个信号作为辅助控制系统的基本，用于“监管”整体电车运行状况，具体表现为：电车在无电网连通状态下产生的电能损耗量，结合在有电网连通下的电力补充量，以电能损耗量和电力补充量生产电力模型曲线，从而起到“定时定量”的执行电力补充动作，其目的是：避免出现因间断式的电力补充动作而造成动力装置中电力储存结构的容量降低而缩短使用寿命的问题，以及对电力储存结构持续进行电力补充动作时所产生的温度提升，而引发电车安全问题；

结合上述有益效果，更加细化到电车在景区中的相关运行数据，具体包含了电车的行程里程数据、电动运行速度、电网中的电压数值和电力储存结构的电压容量，并根据景区中的电网布设程度，细分出多个二通信生成的阶段，具体表现为：根据每个无电网连通的路段上，生成、/>和/>三个相关数值，用这三个相关数值来判断在二级直通信号中是否执行电力补充的动作，且在电力补充动作中，进一步限制/>的阈值范围，其目的是：保证任一阶段中的电力储存结构中有足够的“电力储备”，且避免电力补充动作中对电力储存结构造成过充的意外情况。

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做简单的介绍，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为本发明提出的一种用于景区的双源无轨电动车动力装置的系统框图；

图2为本发明提出的一种用于景区的双源无轨电动车动力装置中电力中转结构的运行示意图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：针对景区中所使用的双源无轨电车来说，其基本原理与当前的电车构造大致相似，除去电车外壳构造，主要包含驱动系统和动力系统，动力系统和驱动系统共同组成动力装置，在实际运行过程，因为景区中并非全路段布设电网，那么在无电网的路段上，需要以动力系统的蓄电池作为电能供给单位，而电车中蓄电池的本质为锂电池，其充电过程的本质为化学反应，充电过程和放电过程均处于放热状态，若在有电网的路段上持续进行充电来保证电力充足时，此中的动力装置不仅仅包含电力输出的放热过程，也包含有电力输入的放热过程，所以在长期充电过程会造成整体动力装置的温度升高，而引发意外危险状况，为此提出了如下的技术方案：

参照图1和图2，本实施例中的一种用于景区的双源无轨电动车动力装置，包括驱动电机、电网接头和电力中转结构，且双源无轨电动车动力装置以电网作为直接供给源，电力中转结构包含电力储存结构、电力控制器、节点总成和两条电力线路，两条电力线路分别为二通电路和直通电路，二通电路和直通电路之间为并联，节点总成由一号节点、二号节点、三号节点和总成电力输出节点组成，两条电力线路均设置在电力控制器和总成电力输出节点之间，电网接头为电网与电力控制器之间的连接结构，二通电路的电路顺序为电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点，直通电路的电路顺序为电力控制器、三号节点、总成电力输出节点，总成电力输出节点连接在驱动电机的电力输入端上，电力控制器由运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元组成，且电力控制器中通过运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元建立辅助控制系统，辅助控制系统根据电网与电网接头之间的连通状况生成辅助控制信号，辅助控制信号包含一级直通信号、二级直通信号和二通信号，一级直通信号和二级直通信号对应在电网与电网接头之间连通的状况下，且一级直通信号中二通电路处于不连通状态、直通电路处于连通有电状态，二级直通信号中的二通电路和直通电路均处于连通有电状态，二通信号对应在电网和电网接头之间不连通的状况下，且在二通信号中的二通电路处于连通状态、直通电路处于连通无电状态，二通电路中的电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点之间为首尾相连的串联方式，直通电路中的电力控制器、三号节点、总成电力输出节点为首尾相连的串联方式。

基本原理：本发明中所提出的双源无轨电车动力装置，是以双源无轨电车的基本构造为基础，主要用于介绍其中的动力装置，对此需要说明的是：关于其中的电网、电网接头、驱动结构不做限定或介绍，主要是针对双源无轨电车动力装置运行过程中充电和放电过程；

具体请参照图1，在理论上，由电网接头接通电网，从而电网上的电力可以通过电网接头输送到双源无轨电车中，用于驱动电机的直接电能供给源，但是在此过程中，首先通过由一号节点、二号节点、三号节点和总成电力输出节点组成的节点总成，增设两条电力线路，并且根据电网与电网接头的连通状态划分出一级直通信号、二级直通信号和二通信号的辅助控制系统，为此需要说明的是，与当前双源无轨电车的运行原理不同的是：在电网连通的状况下，整体电车中的充电过程并非持续启动，也并非根据电网与电网接头的连通状态直接作为充电过程中的直接判断依据；

以附图1来说明，在连通电网上时，整体双源无轨电车直接以电网上的电力作为驱动电机的电能供给，此过程中，三号节点处于常开状态，为直通电路，并且在直通电路上以并联的方式还分流出二通电路，二通电路作为充电动作中的电路，所以可以理解为在直通电路连通下，还可以“分流”出一部分电力作为电力储存结构的输入电能，并对一号节点、二号节点、三号节点和总成电力输出节点来说明：节点总成可以由继电器等电器元件组成，以及电力储存结构可以为磷酸铁锂蓄电池，二者在此处不做进一步的限定，此处需要说的是：充电所用的二通电路与直通电路可以分开进行，二者之间互不干涉影响，对此，可以形成如下运行方式：

运行方式一：直通电路连通时，仅仅作为单一的电路，用于驱动电机的电能供给，并不会“分流”出一部分的电流用作充电，可以理解为：双源无轨电车在电网连通状况下，并非长期执行充电动作，从而避免出现长期电力补充动作下所造成的温度提升问题；

运行方式二：直通电路连通时，不仅仅作为驱动电机的电能供给，也会“分流”出一部分的电流用作充电，并储存在电力储存结构中，那么在无电网连通的状态下，电力储存结构的电能作为驱动电机的电能供给，其目的是：保证双源无轨电车可以正常运行。

实施例2：本实施例是结合实施一中的基本原理，对其中的辅助控制信号做出如下的解释：

运行数据采集单元用于接收和记录双源无轨电动车的运行数据，并将运行数据发送到数据分析建模单元中，运行数据包含行驶里程数据、电网中的电压数值、电力储存结构中所储存的电压容量、运行速度，数据分析建模单元以运行数据为参照数据，以其中的行驶里程数据、运行速度和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到双源无轨电动车运行过程中的电力损耗量，并根据电网中的电压数值和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到电力补充量，以电力损耗量和电力补充量共同建立电力模型曲线，并将电力模型曲线同步输入到反馈交互单元中，反馈交互单元以电力模型曲线作为生成辅助控制信号的判断数据，电力损耗量应用在二通信号中，用于表示双源无轨电动车行驶过程中的电力损耗，电力补充量应用在二级直通信号，通过电网对电力储存结构执行电力补充动作，并赋予电力损耗量为、电力补充量为/>，且电力损耗量的计算公式为：/>，其中/>为二通信号中的行驶里程数据、/>为二通信号中的运行速度、/>为电力损耗量计算公式的换算因子，且/>、/>为相对变数定子，/>为常数因子，电力补充量的计算公式为/>，其中/>为电网中的电压数值，/>为二级直通信号的充电时间、/>为电力补充量计算公式的换算因子，、/>为常数因子，/>为相对变数定子，电力补充量为根据二通信号生成的阶段设置为i，i取自然正整数，i=1、2、3…i-1，预设电力储存结构中所储存的电压容量的满载容量为、最低容量为/>，其中/>和/>为定值。

根据、/>和/>，换算得到电力模型曲线为：/>，根据电力模型曲线，设置如下状态：

状态一：，该状态下的电力补充动作完成后，电力储存结构中电压容量不超过满载容量；

状态二：设置的阈值范围为/>和/>，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于缺电状态，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于足电状态；

状态三：，该状态下的电力储存结构处于电力异常状态。

运行优点如下：

优点一：双源无轨电车在无电网连通下，以电力储存结构中的电能作为驱动电机的电能供给，那么电力储存结构中的电能降低，在电能降低到一定范围后，电力储存结构中的电能无法驱动整体双源无轨电车进行运行，为此需要在电网连通的状态下，对电力储存结构及时进行电力补充，在此过程中，首先限定，在这一范围中，可以直接反馈出双源无轨电车处于电力异常状态，需要及时补充电力或者返厂维修，此范围不做赘述，需要重点说明的是：在执行电力补充动作时，是在/>这一阈值范围中，用于反馈出在二通信号产生的前一阶段中电力储存结构的电力损耗量较大，无法维持二通信号产生的下一阶段中双源无轨电车的驱动要求，为此需要及时补充电力，直至满足于这一阈值范围，从而结合实施例一中所描述的技术内容，在电网连通状态下，需要及时补充电力，但是补充的电力需要满足/>，其目的是避免在补充电力时出现过充的问题，因为在电力储存结构过充下，会进一步导致电力储存结构的温度提升。

优点二：结合优点一的内容，可以理解为：在双源无轨电车过充中，并非在无电网连通状态“切换”到有电网连通状态时，电力补充动作直接启动，从而不会形成间断式的电力补充动作，以磷酸铁锂蓄电池为电力储存结构中其中一种类型，在理论上，磷酸铁锂蓄电池的循环充电次数是有上限的，一般现在主流使用的磷酸铁锂蓄电池循环充电次数也就是3000-5000次，超过循环充电次数后的电池的电量减为原来的1/3，所以一般来说电池最好是放到只有1/4或1/5电量左右的时候，再进行充电，而且要一次性充满，但是在本实施例中，需要建立电力模型曲线：，以0.83作为/>的中间阈值，且限定电力储存结构中所储存的电压容量的满载容量为/>，可以理解为：具体以电力储存结构的类型来限定/>，因为景区中所使用的双源无轨电车并非是长期运行，需要定点停车搭载乘客，所以难以确保将电力储存结构完全充满，为此就需要以0.83作为充电过程中的中间阈值，保证在电力储存结构中的电压容量低于0.83/>时就需要进行充电动作，以此确保可以满足双源无轨电车的正常运行；

优点三：结合优点一和优点二，对此需要建立和/>，前者是作为无电网连通下的电力损耗，其中具体是在产生二通信号时，双源无轨电车在以运行速度/>行驶了行驶里程数/>后所消耗的电能，对此以/>为电力损耗量计算公式的换算因子，主要是根据不同种类的双源无轨电车来限定/>，此处无法进行准确的限定，且还包括运行速度/>和行驶里程数/>，/>的计算方式与/>相对一致，具体以电力储存结构的具体类型而确定/>，从而形成相对准确的电力补充量，所以在本实施例中，根据不同的相对变数定子来判断充电动作，使电力补充动作结合双源无轨电车的运行过程形成一种相对闭环的辅助控制方式，既确保双源无轨电车正常运行，也避免出现温度骤升而引发的问题，以电力模型曲线来“监管”电力补充的时间点和补充量。

综上所述：针对运行过程在动力装置的实际运行方式，具体表现为：以双源无轨电动车在无电网连接和有电网连接两个状态为基础，根据电车在无电网连接状态下的电力损耗，结合动力装置中电力储存结构的电压容量，首先建立对应的电力损耗量和电力补充量的计算公式，再生成电力模型曲线，以电力模型曲线来“监管”电力补充的时间点和补充量，其目的是：避免出现因间断式的电力补充动作而造成动力装置中电力储存结构的容量降低而缩短使用寿命的问题，且也可以避免长期电力补充动作下因温度的提升而引发的安全问题。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员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，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (1)

1.一种用于景区的双源无轨电动车动力装置，其特征在于，包括驱动电机、电网接头和电力中转结构，且双源无轨电动车动力装置以电网作为直接供给源，电力中转结构包含电力储存结构、电力控制器、节点总成和两条电力线路，两条电力线路分别为二通电路和直通电路，二通电路和直通电路之间为并联，节点总成由一号节点、二号节点、三号节点和总成电力输出节点组成，两条电力线路均设置在电力控制器和总成电力输出节点之间，电网接头为电网与电力控制器之间的连接结构，二通电路的电路顺序为电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点，直通电路的电路顺序为电力控制器、三号节点、总成电力输出节点，总成电力输出节点连接在驱动电机的电力输入端上，电力控制器由运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元组成，且电力控制器中通过运行数据采集单元、数据分析建模单元和反馈交互单元建立辅助控制系统，辅助控制系统根据电网与电网接头之间的连通状况生成辅助控制信号，辅助控制信号包含一级直通信号、二级直通信号和二通信号，一级直通信号和二级直通信号对应在电网与电网接头之间连通的状况下，且一级直通信号中二通电路处于不连通状态、直通电路处于连通有电状态，二级直通信号中的二通电路和直通电路均处于连通有电状态，二通信号对应在电网和电网接头之间不连通的状况下，且在二通信号中的二通电路处于连通状态、直通电路处于连通无电状态；

二通电路中的电力控制器、一号节点、电力储存结构、二号节点和总成电力输出节点之间为首尾相连的串联方式，直通电路中的电力控制器、三号节点、总成电力输出节点为首尾相连的串联方式；

运行数据采集单元用于接收和记录双源无轨电动车的运行数据，并将运行数据发送到数据分析建模单元中，运行数据包含行驶里程数据、电网中的电压数值、电力储存结构中所储存的电压容量、运行速度，数据分析建模单元以运行数据为参照数据，以其中的行驶里程数据、运行速度和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到双源无轨电动车运行过程中的电力损耗量，并根据电网中的电压数值和电力储存结构中所储存的电压容量计算得到电力补充量，以电力损耗量和电力补充量共同建立电力模型曲线，并将电力模型曲线同步输入到反馈交互单元中，反馈交互单元以电力模型曲线作为生成辅助控制信号的判断数据；

电力损耗量应用在二通信号中，用于表示双源无轨电动车行驶过程中的电力损耗，电力补充量应用在二级直通信号，通过电网对电力储存结构执行电力补充动作，并赋予电力损耗量为、电力补充量为/>，且电力损耗量的计算公式为：/>，其中/>为二通信号中的行驶里程数据、/>为二通信号中的运行速度、/>为电力损耗量计算公式的换算因子，且/>、/>为相对变数定子，/>为常数因子，电力补充量的计算公式为/>，其中为电网中的电压数值，/>为二级直通信号的充电时间、/>为电力补充量计算公式的换算因子，/>、/>为常数因子，/>为相对变数定子，根据二通信号生成的阶段设置为i，i取自然正整数，i=1、2、3…；

预设电力储存结构中所储存的电压容量的满载容量为、最低容量为/>，其中和/>为定值；

根据、/>、/>和/>，换算得到电力模型曲线为：，根据电力模型曲线，设置如下状态：

状态一：，该状态下的电力补充动作完成后，电力储存结构中电压容量不超过满载容量；

状态二：设置的阈值范围为/>和/>，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于缺电状态，在/>的阈值范围中，设置电力储存结构处于足电状态；

状态三：，该状态下的电力储存结构处于电力异常状态。