城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，在設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域采用基站電源作為動(dòng)力電源，在沒(méi)有設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域，采用電容作為動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)了非接觸式電能傳輸技術(shù)與電容的混合動(dòng)力，電源和負(fù)載之間通過(guò)非機(jī)械連接的方式傳輸電能，并能在不方便鋪設(shè)電能傳輸設(shè)備的無(wú)電區(qū)為車輛提供穩(wěn)定的動(dòng)力，使車輛的供電連續(xù)，保證車輛的運(yùn)行；同時(shí)，由于完全使用電能和電磁能為車輛提供動(dòng)力，因此本實(shí)施例提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，既可以在正常的環(huán)境下工作，也可以在易燃易爆等特殊環(huán)境下工作，并且在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染的廢氣，節(jié)能環(huán)保。
【專利說(shuō)明】
城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及混合動(dòng)力【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]混合動(dòng)力是指需要兩種以上的電源進(jìn)行供電的車輛，在城市軌道交通行業(yè)，通常使用的混合動(dòng)力供電技術(shù)包括:內(nèi)燃動(dòng)力和蓄電池混合動(dòng)力供電技術(shù)，供電網(wǎng)和超級(jí)電容混合動(dòng)力供電技術(shù)。
[0003]內(nèi)燃動(dòng)力和蓄電池混合動(dòng)力供電技術(shù)是一種油電混合技術(shù)，如圖1所示，由柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)出三相交流電，該三相交流電經(jīng)過(guò)整流器整流后輸出直流電，由于蓄電池組的輸出電壓在加載過(guò)程中會(huì)逐漸降低，因此蓄電池組的輸出需要經(jīng)過(guò)直流/直流(DC/DC)模塊轉(zhuǎn)換成滿足逆變器輸入要求的直流電，整流器輸出的直流電與DC/DC輸出的直流電并聯(lián)輸出作為直流母線電壓，經(jīng)由逆變器將直流母線電壓逆變成三相交流電帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)機(jī)車前進(jìn)。
[0004]供電網(wǎng)與超級(jí)電容混合動(dòng)力供電技術(shù)目前已應(yīng)用在輕軌車輛上，如圖2所示，超級(jí)電容的輸出經(jīng)過(guò)DC/DC模塊轉(zhuǎn)換成滿足逆變器輸入要求的直流電，將供電網(wǎng)與DC/DC的輸出直流電并聯(lián)作為逆變器的直流母線電壓，經(jīng)由逆變器將直流母線電壓逆變成三相交流電帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動(dòng)機(jī)車前進(jìn)。
[0005]對(duì)于上述現(xiàn)有技術(shù)，柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生巨大的噪聲，以及大量的濃煙和廢氣，會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，并且蓄電池組的充電速度慢；而供電網(wǎng)供電通常采用受電弓的方式取電，由于受電弓的頭部為碳刷，與供電網(wǎng)摩擦取電的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生火花，在易燃易爆的特殊場(chǎng)合極易引發(fā)事故。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型提供一種城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)非接觸式電能傳輸技術(shù)與電容的混合動(dòng)力，電源和負(fù)載之間通過(guò)非機(jī)械連接的方式傳輸電能，并能在不方便鋪設(shè)電能傳輸設(shè)備的無(wú)電區(qū)為車輛提供穩(wěn)定的動(dòng)力，使車輛的供電連續(xù)，保證車輛的運(yùn)行。
[0007]本實(shí)用新型提供一種城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，包括逆變器，以及與所述逆變器連接的電機(jī)，還包括:電能傳輸裝置以及電容裝置；
[0008]其中，所述電能傳輸裝置包括電能傳輸組件以及整流器；所述電能傳輸組件用于通過(guò)非接觸式電能傳輸技術(shù)從基站電源接收電能,并將接收到的電能輸入所述整流器；所述整流器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器；
[0009]所述電容裝置包括電容，以及與所述電容連接的直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述電容用于通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能，或者用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述直流-直流轉(zhuǎn)換器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器。
[0010]如上所述的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，其中，所述非接觸式電能傳輸技術(shù)包括電磁稱合技術(shù)。
[0011]如上所述的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，其中，所述電能傳輸組件包括電能發(fā)射板和電能接收板；所述電能發(fā)射板安裝在城軌車輛軌道中間的地面，所述電能接收板安裝在所述城軌車輛上；所述電能發(fā)射板將所述基站電源的電能電磁耦合至所述電能接收板。
[0012]如上所述的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，其中，所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述整流器以及所述電能傳輸組件，從所述基站電源獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能；或者，
[0013]所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在沒(méi)有設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器。
[0014]如上所述的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，其中，在所述城軌車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器以及所述逆變器，從所述電機(jī)獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能。
[0015]本實(shí)用新型提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，在設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域采用基站電源作為動(dòng)力電源，在沒(méi)有設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域，采用電容作為動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)了非接觸式電能傳輸技術(shù)與電容的混合動(dòng)力，電源和負(fù)載之間通過(guò)非機(jī)械連接的方式傳輸電能，并能在不方便鋪設(shè)電能傳輸設(shè)備的無(wú)電區(qū)為車輛提供穩(wěn)定的動(dòng)力，使車輛的供電連續(xù)，保證車輛的運(yùn)行；同時(shí)，由于完全使用電能和電磁能為車輛提供動(dòng)力，因此本實(shí)施例提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，既可以在正常的環(huán)境下工作，也可以在易燃易爆等特殊環(huán)境下工作，并且在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染的廢氣，節(jié)能環(huán)保。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中內(nèi)燃動(dòng)力和蓄電池混合動(dòng)力供電技術(shù)的原理示意圖；
[0018]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中供電網(wǎng)與超級(jí)電容混合動(dòng)力供電技術(shù)的原理示意圖；
[0019]圖3為本實(shí)用新型城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)實(shí)施例的原理示意圖；
[0020]圖4為本實(shí)用新型城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)實(shí)施例的應(yīng)用示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0022]圖3為本實(shí)用新型城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)實(shí)施例的原理示意圖。如圖3所示，本實(shí)施例提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)可以包括逆變器，以及與所述逆變器連接的電機(jī)，還包括:電能傳輸裝置以及電容裝置；
[0023]其中，所述電能傳輸裝置包括電能傳輸組件以及整流器；所述電能傳輸組件用于通過(guò)非接觸式電能傳輸技術(shù)從基站電源接收電能,并將接收到的電能輸入所述整流器；所述整流器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器；
[0024]所述電容裝置包括電容，以及與所述電容連接的直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述電容用于通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能，或者用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述直流-直流轉(zhuǎn)換器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器。
[0025]具體的，所述非接觸式電能傳輸技術(shù)包括電磁耦合技術(shù)；本實(shí)施例中，通過(guò)將耦合器的磁路分開(kāi)，即，將初級(jí)繞組和次級(jí)繞組分別繞在不同的鐵心上，從而實(shí)現(xiàn)電源和負(fù)載之間，即基站電源和電能傳輸裝置之間的非機(jī)械連接的電磁能量傳輸。
[0026]在實(shí)際應(yīng)用中，基站電源提供三相交流電到電能傳輸組件的初級(jí)繞組，初級(jí)繞組與次級(jí)繞組之間通過(guò)電磁耦合傳輸電能，次級(jí)繞組輸出的三相交流電經(jīng)過(guò)整流器轉(zhuǎn)換成直流電后，輸出至逆變器，逆變器將直流電逆變成三相可控的交流電帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)城軌車輛前進(jìn)；或者，由電容經(jīng)過(guò)直流-直流轉(zhuǎn)換器輸出直流電至逆變器，由逆變器將直流電逆變成三相可控的交流電帶動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)城軌車輛前進(jìn)。
[0027]本實(shí)施例中，所述電能傳輸組件具體可以包括電能發(fā)射板和電能接收板；所述電能發(fā)射板安裝在城軌車輛軌道中間的地面，所述電能接收板安裝在所述城軌車輛上；所述電能發(fā)射板將所述基站電源的電能電磁耦合至所述電能接收板。
[0028]具體的，所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述整流器以及所述電能傳輸組件，從所述基站電源獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能；或者，所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在沒(méi)有設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器；在所述城軌車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器以及所述逆變器，從所述電機(jī)獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能。
[0029]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的電容，可以是超級(jí)電容，超級(jí)電容實(shí)質(zhì)上就是電容值比較大的電容，可以充電也可以放電，并且超級(jí)電容的特性是，充電速度非?？?，可能在數(shù)秒內(nèi)即可充滿。
[0030]參照?qǐng)D4，對(duì)本實(shí)施例的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0031]在實(shí)際應(yīng)用中，基站電源可以將三相50Hz 380V的交流電轉(zhuǎn)換成高頻交流電，電能發(fā)射板再將高頻交流電耦合到電能接收板，電能接收板再將交流電傳遞到整流器，經(jīng)過(guò)整流器整流后輸出750V直流電壓，為逆變器、電機(jī)、直流-直流轉(zhuǎn)換器以及超級(jí)電容供電；在沒(méi)有電能發(fā)射板的情況下，由超級(jí)電容經(jīng)過(guò)直流-直流轉(zhuǎn)換器將電能轉(zhuǎn)換后為逆變器和電機(jī)供電，使供電連續(xù)，保證車輛的運(yùn)行。
[0032]在本實(shí)施例提供的系統(tǒng)中，采用非接觸式電能傳輸技術(shù)和超級(jí)電容技術(shù)的混合動(dòng)力相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了電源與負(fù)載之間的非機(jī)械連接的電磁能量傳遞，并通過(guò)使用超級(jí)電容保證了供電的連續(xù)。
[0033]在應(yīng)用本實(shí)施例提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)時(shí)，若城軌車輛行駛在設(shè)置有電能傳輸組件的區(qū)域且城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，由電能傳輸組件作為城軌車輛的動(dòng)力電源；若城軌車輛行駛在沒(méi)有設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域且城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，由電容作為城軌車輛的動(dòng)力電源；不論是在設(shè)置有電能傳輸組件的區(qū)域，還是在沒(méi)有設(shè)置電能傳輸組建的區(qū)域，當(dāng)城軌車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，都采用電容存儲(chǔ)制動(dòng)能量，即，將電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能給電容進(jìn)行存儲(chǔ)，當(dāng)電容的電能達(dá)到存儲(chǔ)極限時(shí)，轉(zhuǎn)換為常規(guī)制動(dòng)，即，由制動(dòng)電阻將制動(dòng)產(chǎn)生的電能以發(fā)熱的形式消耗掉。
[0034]本實(shí)施例的技術(shù)方案，在設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域采用基站電源作為動(dòng)力電源，在沒(méi)有設(shè)置電能傳輸組件的區(qū)域，采用電容作為動(dòng)力電源，實(shí)現(xiàn)了非接觸式電能傳輸技術(shù)與電容的混合動(dòng)力，電源和負(fù)載之間通過(guò)非機(jī)械連接的方式傳輸電能，并能在不方便鋪設(shè)電能傳輸設(shè)備的無(wú)電區(qū)為車輛提供穩(wěn)定的動(dòng)力，使車輛的供電連續(xù)，保證車輛的運(yùn)行；同時(shí)，由于完全使用電能和電磁能為車輛提供動(dòng)力，因此本實(shí)施例提供的城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，既可以在正常的環(huán)境下工作，也可以在易燃易爆等特殊環(huán)境下工作，并且在工作過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生對(duì)環(huán)境造成污染的廢棄，節(jié)能環(huán)保。
[0035]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上各實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種城軌車輛的混合動(dòng)力供電系統(tǒng)，包括逆變器，以及與所述逆變器連接的電機(jī)，其特征在于，還包括:電能傳輸裝置以及電容裝置； 其中，所述電能傳輸裝置包括電能傳輸組件以及整流器；所述電能傳輸組件用于通過(guò)非接觸式電能傳輸技術(shù)從基站電源接收電能，并將接收到的電能輸入所述整流器；所述整流器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器； 所述電容裝置包括電容，以及與所述電容連接的直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述電容用于通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能，或者用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器；所述直流-直流轉(zhuǎn)換器用于對(duì)電能進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的電能輸入至所述逆變器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述非接觸式電能傳輸技術(shù)包括電磁耦合技術(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述電能傳輸組件包括電能發(fā)射板和電能接收板；所述電能發(fā)射板安裝在城軌車輛軌道中間的地面，所述電能接收板安裝在所述城軌車輛上；所述電能發(fā)射板將所述基站電源的電能電磁耦合至所述電能接收板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器、所述整流器以及所述電能傳輸組件，從所述基站電源獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能；或者， 所述城軌車輛處于牽引狀態(tài)時(shí)，在沒(méi)有設(shè)置所述基站電源的區(qū)域，所述電容用于將存儲(chǔ)的電能輸出至所述直流-直流轉(zhuǎn)換器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的系統(tǒng)，其特征在于，在所述城軌車輛處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，所述電容用于依次通過(guò)所述直流-直流轉(zhuǎn)換器以及所述逆變器，從所述電機(jī)獲取電能，并存儲(chǔ)獲取到的電能。
【文檔編號(hào)】B61C3/00GK204222849SQ201420575792
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
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