一種新型雙源無軌電車及其動力系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型雙源無軌電車及其動力系統(tǒng)，包括動力電池系統(tǒng)、超級電容系統(tǒng)和隔離式DC/DC變流器等，從根本上解決了運行、安全、生產(chǎn)中的問題。集電器通過隔離式DC/DC變流器給整個動力系統(tǒng)供電，隔離式DC/DC變流器將整車與線網(wǎng)實現(xiàn)電氣隔離，避免產(chǎn)生跨步電壓。通過使用復(fù)合型車載能源，實現(xiàn)對車載能源進行快速充電，同時滿足了電機瞬時高功率的需求和提升雙源無軌電車行駛里程。通過控制器調(diào)節(jié)隔離式DC/DC變流器輸出端電壓，確保車載能源系統(tǒng)有合理的容量空間存儲回饋的制動能量。
【專利說明】一種新型雙源無軌電車及其動力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種新型雙源無軌電車及其動力系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 無軌電車做為一種傳統(tǒng)技術(shù)，曾經(jīng)在城市公共交通領(lǐng)域發(fā)揮過一定作用，但由于 其本身缺陷，伴隨著技術(shù)發(fā)展，無軌電車逐漸被燃油動力的公共交通車輛所取代。
[0003] 隨著環(huán)境污染和能源問題不斷加劇，無軌電車又重新回到人們的視野中：無軌電 車能夠滿足大氣污染治理需求、符合新能源汽車發(fā)展方向和技術(shù)發(fā)展需要，市場也表現(xiàn)出 一定需求。
[0004] 傳統(tǒng)無軌電車必須保持在線，無法脫線行駛，而且安全性差、容易產(chǎn)生跨步電壓、 能耗高、不具有制動能量回收功能。而且在生產(chǎn)層面，無法與純電動客車共平臺生產(chǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種新型雙源無軌電車及其動力系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有無軌電 車運行、安全、生產(chǎn)的諸多問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的方案包括：
[0007] -種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，包括：驅(qū)動電機，驅(qū)動電機與主減速器傳動連 接；一個集成控制器，集成控制器交流側(cè)驅(qū)動控制連接所述驅(qū)動電機，集成控制器直流側(cè)連 接直流母線；直流母線上連接有超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)和隔離式DC/DC變流器；所述 隔離式DC/DC變流器輸入端連接集電器，輸出端連接直流母線；所述隔離式DC/DC變流器的 輸入端通過第一切換開關(guān)連接所述動力電池系統(tǒng)。
[0008] 在直流母線上串設(shè)有用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管，所述超級 電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)與直流母線的接口分別處于該二極管兩端。
[0009] 還設(shè)有用于斷開隔離式DC/DC變流器輸出端與二極管連接、且短路所述二極管的 第二切換開關(guān)。
[0010] 所述集電器用于與線網(wǎng)電連接。
[0011] 雙源無軌電車動力系統(tǒng)還包括用于控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
[0012] 一種新型雙源無軌電車，其動力系統(tǒng)包括：驅(qū)動電機，驅(qū)動電機與主減速器傳動連 接；一個集成控制器，集成控制器交流側(cè)驅(qū)動控制連接所述驅(qū)動電機，集成控制器直流側(cè)連 接直流母線；直流母線上連接有超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)和隔離式DC/DC變流器；所述 隔離式DC/DC變流器輸入端連接集電器，輸出端連接直流母線；所述隔離式DC/DC變流器的 輸入端通過第一切換開關(guān)連接所述動力電池系統(tǒng)。
[0013] 在直流母線上串設(shè)有用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管，所述超級 電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)與直流母線的接口分別處于該二極管兩端。
[0014] 還設(shè)有用于斷開隔離式DC/DC變流器輸出端與二極管連接、且短路所述二極管的 第二切換開關(guān)。
[0015] 所述集電器用于與線網(wǎng)電連接。
[0016] 無軌電車動力系統(tǒng)還包括用于控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
[0017] 本發(fā)明采用一種新型的雙源無軌電車動力系統(tǒng)構(gòu)型，從根本上解決了運行、安全、 生產(chǎn)中的問題。集電器通過隔離式DC/DC變流器給整個動力系統(tǒng)供電，隔離式DC/DC變流 器將整車與線網(wǎng)實現(xiàn)電氣隔離，避免產(chǎn)生跨步電壓。通過使用復(fù)合型車載能源（電容+電 池），實現(xiàn)對車載能源進行快速充電，同時滿足了電機瞬時高功率的需求和提升雙源無軌電 車行駛里程。通過控制器調(diào)節(jié)隔離式DC/DC變流器輸出端電壓，確保車載能源系統(tǒng)有合理 的容量空間存儲回饋的制動能量。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的一種實施方式電路原理圖。

【具體實施方式】
[0019] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明。
[0020] 如圖1所示的無軌電車動力系統(tǒng)，包括：驅(qū)動電機，驅(qū)動電機與主減速器傳動連 接；一個集成了電機控制器和逆變器等部件的集成控制器，集成控制器交流側(cè)驅(qū)動控制連 接所述驅(qū)動電機，集成控制器直流側(cè)連接直流母線；直流母線上連接有超級電容系統(tǒng)、動力 電池系統(tǒng)和隔離式DC/DC變流器；所述隔離式DC/DC變流器輸入端連接集電器，輸出端連接 直流母線；所述隔離式DC/DC變流器的輸入端通過第一切換開關(guān)連接所述動力電池系統(tǒng)。
[0021] 進一步的，還可以在直流母線上串設(shè)有用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的 二極管，所述超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)與直流母線的接口分別處于該二極管兩端。
[0022] 進一步的，動力系統(tǒng)中還設(shè)有用于斷開隔離式DC/DC變流器輸出端與二極管連 接、且短路二極管的第二切換開關(guān)；如圖1所示的單刀雙擲開關(guān)，當(dāng)擲于C位時DC/DC連接 到二極管，當(dāng)擲于D位時DC/DC將二極管短接。
[0023] 與無軌電車動力系統(tǒng)配套設(shè)置有控制器，控制器用于對整個動力系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控 制，如對隔離式DC/DC變流器進行控制、發(fā)送給集成控制器相關(guān)指令；采集動力系統(tǒng)中的各 種電氣參數(shù)，如母線電壓，動力電池電壓，集電器開閉狀態(tài)等等。控制器可以單獨設(shè)置，也可 以由整車控制器充當(dāng)。
[0024] 集成控制器是一種包含有電機控制器的集成式的控制器，集成控制器同時集成了 逆變器，用于將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽亟涣麟姙轵?qū)動電機供電。
[0025] 集電器與線網(wǎng)電連接，將線網(wǎng)的電能傳遞到電車動力系統(tǒng)。
[0026] 集電器通過隔離式DC/DC給整個系統(tǒng)供電，隔離式DC/DC將整車與線網(wǎng)實現(xiàn)電氣 隔離，避免產(chǎn)生跨步電壓。二極管和隔離式DC/DC可防止回饋能量回收至電池中，提高了電 源系統(tǒng)的工作效率。整車掛網(wǎng)和脫網(wǎng)時，開關(guān)實現(xiàn)自動切換。
[0027] 運行原理如下：
[0028] 1)整車掛網(wǎng)時，第一切換開關(guān)處于A位，即開關(guān)斷開。線網(wǎng)通過隔離式DC/DC可直 接給超級電容和動力電池系統(tǒng)進行充電，同時通過驅(qū)動電機驅(qū)動整車。同時，可通過控制隔 離式DC/DC輸出端電壓，確保電容有足夠的空間存儲回饋能量。當(dāng)起步和加速時，電容可提 供電能至電機，以滿足電機瞬時的大功率需求。電容直至電壓降至隔離式DC/DC輸出端電 壓或以下值時，電容停止供電。
[0029] 掛網(wǎng)時，第二切換開關(guān)均處于C位，二極管串聯(lián)在集成控制器與動力電池系統(tǒng)之 間，可防止制動能量回饋至動力電池中，確?；仞伳芰康母咝Ю?。
[0030] 2)整車脫網(wǎng)時，第一切換開關(guān)B位，即開關(guān)閉合。第二切換開關(guān)處于D位，隔離式 DC/DC直接輸出到直流母線。
[0031 ] 動力電池和超級電容可同時給整車供電。當(dāng)動力電池電壓低于隔離式DC/DC輸入 端所設(shè)定的電壓時，動力電池可通過隔離式DC/DC輸入端將電壓升至輸出端電壓值，與超 級電容同時給電機提供穩(wěn)定的電壓。
[0032] 該方案的優(yōu)點有：
[0033] 通過電池與電容的電壓差自動判斷隔離式DC/DC的復(fù)用，提高了效率；
[0034] 使用隔離式DC/DC將線網(wǎng)與整車實行電氣隔離，避免了跨步電壓的產(chǎn)生，提高了 整車的安全性；
[0035] 通過調(diào)節(jié)隔離式DC/DC輸出端電壓來調(diào)節(jié)網(wǎng)線給電容充電的S0C上限，給自動能 量回饋提供了存儲空間；
[0036] 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)布置當(dāng)去除集電器時，可實現(xiàn)純電動動力系統(tǒng)總成，達到了與純電動 客車共平臺生產(chǎn)，提高了電動汽車生產(chǎn)效率。
[0037] 以上給出了具體的實施方式，但本發(fā)明不局限于所描述的實施方式。本發(fā)明的基 本思路在于上述基本方案，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，設(shè)計出各種變 形的模型、公式、參數(shù)并不需要花費創(chuàng)造性勞動。在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下對 實施方式進行的變化、修改、替換和變型仍落入本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，其特征在于，包括：驅(qū)動電機，驅(qū)動電機與主減速 器傳動連接；一個集成控制器，集成控制器交流側(cè)驅(qū)動控制連接所述驅(qū)動電機，集成控制器 直流側(cè)連接直流母線；直流母線上連接有超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)和隔離式DC/DC變 流器；所述隔離式DC/DC變流器輸入端連接集電器，輸出端連接直流母線；所述隔離式DC/ DC變流器的輸入端通過第一切換開關(guān)連接所述動力電池系統(tǒng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，其特征在于，在直流母線 上串設(shè)有用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管，所述超級電容系統(tǒng)、動力電池 系統(tǒng)與直流母線的接口分別處于該二極管兩端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，其特征在于，還設(shè)有用于 斷開隔離式DC/DC變流器輸出端與二極管連接、且短路所述二極管的第二切換開關(guān)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，其特征在于，所述 集電器用于與線網(wǎng)電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種新型雙源無軌電車動力系統(tǒng)，其特征在于，雙源 無軌電車動力系統(tǒng)還包括用于控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
6. -種新型雙源無軌電車，其特征在于，其動力系統(tǒng)包括：驅(qū)動電機，驅(qū)動電機與主減 速器傳動連接；一個集成控制器，集成控制器交流側(cè)驅(qū)動控制連接所述驅(qū)動電機，集成控制 器直流側(cè)連接直流母線；直流母線上連接有超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)和隔離式DC/DC 變流器；所述隔離式DC/DC變流器輸入端連接集電器，輸出端連接直流母線；所述隔離式 DC/DC變流器的輸入端通過第一切換開關(guān)連接所述動力電池系統(tǒng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種新型雙源無軌電車，其特征在于，在直流母線上串設(shè)有 用于防止制動能量向動力電池系統(tǒng)回饋的二極管，所述超級電容系統(tǒng)、動力電池系統(tǒng)與直 流母線的接口分別處于該二極管兩端。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種新型雙源無軌電車，其特征在于，還設(shè)有用于斷開隔離 式DC/DC變流器輸出端與二極管連接、且短路所述二極管的第二切換開關(guān)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的一種新型雙源無軌電車，其特征在于，所述集電器用 于與線網(wǎng)電連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6或7或8所述的一種新型雙源無軌電車，其特征在于，無軌電車動 力系統(tǒng)還包括用于控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
【文檔編號】B60L11/18GK104097527SQ201410263877
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】高建平, 秦學(xué), 李高鵬, 朱光海, 程相, 康娟, 曾升, 左利峰 申請人:鄭州宇通客車股份有限公司