本發(fā)明屬公共交通技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電動公交車快速充電裝置及充電方法。

背景技術(shù)：

能源與環(huán)境已成為當(dāng)前全球最為關(guān)注的問題，能源是經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)，而環(huán)境是制約經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的重要因素。節(jié)能和環(huán)保的客觀需求促使公交車朝電動化方向發(fā)展，隨之也推動了服務(wù)于大規(guī)模電動公交車的充換電站等基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)。現(xiàn)階段，我國國內(nèi)充換電站的服務(wù)對象以公交車、出租車、公務(wù)車等群體用戶為主。現(xiàn)有的電動公交車在充電時一般都是一次性將電動公交車電池充滿，并且在發(fā)車間隙不進(jìn)行充電，使電動公交車在始發(fā)站與終點站往返運行，直至電量不足或者到達(dá)其閥值時，即剩余電量不足以再由始發(fā)站運行到終點站，再進(jìn)行一次性充電，這種充電情況下，電動公交車在到末站后就需要進(jìn)行等待充電，電動公交車運行的持續(xù)性較差，往往靠增加電動公交車輛數(shù)來保證正常的發(fā)車效率，這種方式即不能合理控制用電費用，而且還需要提高購車成本，十分的浪費資源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的現(xiàn)狀，而提供一種電動公交車快速充電裝置，利用該裝置可在電動公交車在進(jìn)站的間隙實現(xiàn)快速充電，保證電動公交車在整個運行路線中的持續(xù)運行，同時整個充電裝置內(nèi)設(shè)有接地極，以解決在充電過程中產(chǎn)生的靜電從而導(dǎo)致受電接觸部分損壞，減少其使用壽命且存在安全隱患的問題。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種電動公交車快速充電裝置，設(shè)置在電動公交車運行路線的首站、多個?？恐虚g站以及末站上，其特征在于，所述的首站、停靠中間站以及末站上設(shè)置有充電樁，所述的充電樁的頂部均設(shè)置有受電弓，所述的電動公交車上設(shè)置有充電架，所述的受電弓上具有三個電極，按面朝電動公交車前進(jìn)方向為基準(zhǔn)，三個電極的排布分別為正極、接地極、負(fù)極，在電動公交車的首站、末站以及停靠中間站時乘客上下車的間隙充電架與受電弓件的正極、負(fù)極、接地極的三極接觸并電連接實現(xiàn)快速充電，所述的受電弓的接地極低于正極和負(fù)極，所述的充電架的正極和負(fù)極之間、正極、負(fù)極與接地極之間的絕緣應(yīng)不小于1MΩ。

在上述的一種電動公交車快速充電裝置中，所述的受電弓上設(shè)置有弓頭滑板，在快速充電時受電弓升弓后的弓頭滑板與電極之間的接觸壓力為90-160N。

在上述的一種電動公交車快速充電裝置中，所述的電極接觸面與地面的平行度≤±0.25°，電極在水平方向的平行度≤±0.25°。

在上述的一種電動公交車快速充電裝置中，所述的充電樁距接地極中心水平距離≥4000mm，且接地極中心距離路沿的距離≥1500mm，電動公交車下方停車充電路面平整度≤10mm，長度與寬度方向傾斜度≤±0.25°。

本發(fā)明還提供了一種電動公交車快速充電方法，其特征在于，在充電架立桿與受電弓件的正極、負(fù)極、接地極的三極接觸并電連接時按照以下步驟控制進(jìn)行充電：

S1、充電樁隨時監(jiān)控正負(fù)電極之間的電壓值，當(dāng)檢測到正極和負(fù)極之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流；

S2、充電過程中充電樁輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出；

S3、在進(jìn)行?？恐虚g站快速充電時，當(dāng)檢測到正極和負(fù)極之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流，橫流電流控制在800A，充電過程中充電樁輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出，所述的?？恐虚g站的充電電流為DC0-800A，紋波最大輸出電流≤800A；

S4、在進(jìn)行首站和末站快速充電時，當(dāng)檢測到正極和負(fù)極之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流，橫流電流控制在500A，充電過程中充電樁輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到上升到600V后，充電樁輸出電壓隨檢測電壓繼續(xù)上升到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出，同時橫流電流沿曲線控制下降到416A，首站和末站充電電流為DC0-400A，紋波最大輸出電流≤500A。

在上述的一種電動公交車快速充電方法中，所述的充電樁輸出電壓為DC200-720V，紋波最大輸出電壓≤720V。

在上述的一種電動公交車快速充電方法中，所述的輸出電壓電流紋波為≤1％。

在上述的一種電動公交車快速充電方法中，充電過程中保證額定輸出電流大于最大電流的80％，電流從0A上升至額定電流及從額定電流降至0A的時間均不超過3秒，當(dāng)充電樁檢測到輸出電流＜50A時，充電樁應(yīng)延時100ms切斷電極供電，停止輸出電流。

在上述的一種電動公交車快速充電方法中，當(dāng)持續(xù)100ms電壓≥730V或過流≥820A，立即切斷輸出，實現(xiàn)過壓過流保護(hù)，當(dāng)短路立即切斷輸出實現(xiàn)了短路保護(hù)，當(dāng)漏電流≥100mA，立即物理切斷輸出實現(xiàn)了漏電流保護(hù)。

在上述的一種電動公交車快速充電方法中，所述的?？恐虚g站的最大輸出功率為600kW；首站和末站的最大輸出功率為300kW。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于可在電動公交車首站、末站以及停靠中間站間隙大電流向超級電容組充電和補充電能，保證電動公交車在整個運行路線中的持續(xù)運行，同時整個充電裝置內(nèi)設(shè)有接地極，以解決在充電過程中產(chǎn)生的靜電導(dǎo)出，從而防止其它部件受電接觸部分損壞，整個快速充電控制方法合理，即保證了充電的效率，又保證了充電過程的快速性和安全性。

附圖說明

圖1是本電動公交車快速充電裝置的整體示意圖；

圖2是本受電弓與電動公交車接觸連接后的結(jié)構(gòu)示意示意圖；

圖3是中間?？空镜妮敵鲭娏麟妷禾匦允疽鈭D；

圖4是首站和末站的輸出電流電壓特性示意圖。

具體實施方式

以下是本發(fā)明的具體實施例并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

圖中，首站1；?？恐虚g站2；末站3；充電樁4；受電弓5；電動公交車6；充電架7；正極8；接地極9；負(fù)極10；弓頭滑板11；路沿12。

如圖1和圖2所示，本電動公交車快速充電裝置主要分為機械部分、電氣部分以及快速充電控制方法策略部分，這里的快速充電裝置設(shè)置在電動公交車6運行路線的首站1、多個停靠中間站2以及末站3上，可以在風(fēng)、雨、雪、雷等天氣狀況下正常工作，首站1、?？恐虚g站2以及末站3上設(shè)置有充電樁4，充電樁4的頂部均設(shè)置有受電弓5，電動公交車6上設(shè)置有充電架7，受電弓5上具有三個電極，按面朝電動公交車6前進(jìn)方向為基準(zhǔn)，三個電極的排布分別為正極8、接地極9、負(fù)極10，在電動公交車6的首站1、末站3以及?？恐虚g站2時乘客上下車的間隙充電架7與受電弓5件的正極8、負(fù)極10、接地極9的三極接觸并電連接實現(xiàn)快速充電，電動公交車6與充電樁4間應(yīng)有通訊裝置，用于交換充電信息，無線通訊識別距離大于3m小于10m，受電弓5的接地極9低于正極8和負(fù)極10，這里本發(fā)明主要是通過受電弓5與電動公交車6進(jìn)行接觸實現(xiàn)快速充電，這里在充電時主要分為兩者形式，第一種是首站1和末站3的充電，這里由于電動公交車6在首站1和末站3一般等待的時間較長，這樣可以采用一種方式進(jìn)行充電，第二種是電動公交車6處在?？恐虚g站2時，這時充電的時間也就是乘客上下車的間隙時間，時間相對較短，又需要采取另一種方式進(jìn)行充電，這里在首站1、末站3以及停靠中間站2充電時的受電弓5上還另增設(shè)了一個接地極9，這樣在以解決在充電過程中產(chǎn)生的靜電從而導(dǎo)致受電接觸部分損壞，減少其使用壽命且存在安全隱患，另外在設(shè)置接地極9時低于正極8和負(fù)極10，這樣可以避免因制造誤誤差、外力影響等因素導(dǎo)致接地極9與正極8、負(fù)極10直接相連。

受電弓5上設(shè)置有弓頭滑板11，在快速充電時受電弓5升弓后的弓頭滑板11與電極之間的接觸壓力為90-160N，這里將接觸壓力設(shè)置在90-160N使得接觸更加穩(wěn)定牢靠，保證快速充電過程的穩(wěn)定性，電極接觸面與地面的平行度≤±0.25°，電極在水平方向的平行度≤±0.25°，這里通過設(shè)置電極的平行度，使得電極盡量處于水平位置，這樣防止在接觸時出現(xiàn)偏差，保證快速充電過程完成，充電樁4距接地極9中心水平距離≥4000mm，且接地極9中心距離路沿12的距離≥1500mm，電動公交車6下方停車充電路面平整度≤10mm，長度與寬度方向傾斜度≤±0.25°，這里將充電架7立桿距接地極9中心水平距離≥4000mm，這樣可以使得充電樁4與電動公交車6之間具有供乘客更大的上乘空間，這里充電路面需要在平整度、長度與寬度保證平向方向，防止上端的受電弓5與充電架7立桿接觸不可靠，影響后續(xù)的快速充電過程，充電樁4距接地極9中心水平距離≥4000mm，且接地極9中心距離路沿12的距離≥1500mm，電動公交車6下方停車充電路面平整度≤10mm，長度與寬度方向傾斜度≤±0.25°，這里將充電架7立桿距接地極9中心水平距離≥4000mm，這樣可以使得充電樁4與電動公交車6之間具有供乘客更大的上乘空間，這里充電路面需要在平整度、長度與寬度保證平向方向，防止上端的受電弓5與充電架7立桿接觸不可靠，影響后續(xù)的快速充電過程。

本電動公交車6快速充電裝置的電氣部分設(shè)置如下：充電樁4輸出電壓為DC200-720V，紋波最大輸出電壓≤720V，?？恐虚g站2的充電電流為DC0-800A，紋波最大輸出電流≤800A，首站1和末站3充電電流為DC0-400A，紋波最大輸出電流≤500A，?？恐虚g站2的最大輸出功率為600kW，首站1和末站3的最大輸出功率為300kW，輸出電壓電流紋波為≤1％，充電架7的正極8和負(fù)極10之間、正極8、負(fù)極10與接地極9之間的絕緣應(yīng)不小于1MΩ，

本發(fā)明還提供了一種電動公交車快速充電方法，在充電架7立桿與受電弓5件的正極8、負(fù)極10、接地極9的三極接觸并電連接時按照以下步驟控制進(jìn)行充電：

S1、充電樁4隨時監(jiān)控正負(fù)電極之間的電壓值，當(dāng)檢測到正極8和負(fù)極10之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流；

S2、充電過程中充電樁4輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出；

S3、如圖3所示，在進(jìn)行?？恐虚g站2快速充電時，當(dāng)檢測到正極8和負(fù)極10之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流，橫流電流控制在800A，充電過程中充電樁4輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出，所述的停靠中間站2的充電電流為DC0-800A，紋波最大輸出電流≤800A；這里在進(jìn)行停靠中間站2由于間隙時間較短，所以盡量的控制較大的輸出電流，實現(xiàn)快速充電的過程。

S4、如圖4所示，在進(jìn)行首站1和末站3快速充電時，當(dāng)檢測到正極8和負(fù)極10之間存在有≥200V的電壓后，延時2秒后輸出充電電流，橫流電流控制在500A，充電過程中充電樁4輸出電壓隨檢測電壓穩(wěn)步上升，一直到上升到600V后，充電樁4輸出電壓隨檢測電壓繼續(xù)上升到最大輸出電壓720V后，保持720V電壓輸出，同時橫流電流沿曲線控制下降到416A，首站1和末站3充電電流為DC0-400A，紋波最大輸出電流≤500A，這里由于在進(jìn)行首站1和末站3快速充電時相對于?？恐虚g站2時間較長，可以控制相對較小的輸出電流，從而保證充電過程的穩(wěn)定性，延長電動公交車6內(nèi)的超級電容使用壽命。

充電樁4輸出電壓為DC200-720V，紋波最大輸出電壓≤720V，這里紋波就是一個直流電壓中的交流成分，直流電壓本來應(yīng)該是一個固定的值，但是很多時候它是通過交流電壓整流、濾波后得來的，由于濾波不徹底，就會有剩余的交流成分，即使采用電池供電也會因負(fù)載的波動而產(chǎn)生波紋，充電過程中保證額定輸出電流大于最大電流的80％，電流從0A上升至額定電流及從額定電流降至0A的時間均不超過3秒，當(dāng)充電樁4檢測到輸出電流＜50A時，充電樁4應(yīng)延時100ms切斷電極供電，停止輸出電流。這里延時100ms的主要作用是是進(jìn)行濾波，避免誤操作，當(dāng)持續(xù)100ms電壓≥730V或過流≥820A，立即切斷輸出，實現(xiàn)過壓過流保護(hù)；當(dāng)短路立即切斷輸出實現(xiàn)了短路保護(hù)，當(dāng)漏電流≥100mA，立即物理切斷輸出實現(xiàn)了漏電流保護(hù)。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神所定義的范圍。