CN105150864A - 一种双源无轨电车动力***及控制方法 - Google Patents

一种双源无轨电车动力***及控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105150864A
CN105150864A CN201510587395.4A CN201510587395A CN105150864A CN 105150864 A CN105150864 A CN 105150864A CN 201510587395 A CN201510587395 A CN 201510587395A CN 105150864 A CN105150864 A CN 105150864A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit breaker
constant voltage
electrokinetic cell
voltage power
suspply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510587395.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105150864B (zh
Inventor
周细文
马华峰
章辉
周冠宇
陈烘民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Is With Electric Science And Technology Ltd Of Core
Original Assignee
Jiangsu Is With Electric Science And Technology Ltd Of Core
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Is With Electric Science And Technology Ltd Of Core filed Critical Jiangsu Is With Electric Science And Technology Ltd Of Core
Priority to CN201510587395.4A priority Critical patent/CN105150864B/zh
Publication of CN105150864A publication Critical patent/CN105150864A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105150864B publication Critical patent/CN105150864B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

本发明公开一种双源无轨电车动力***，包括集电装置、DC/DC隔离稳压电源、充电器、电机驱动器及其连接的电机、其他用电设备和动力电池，集电装置经第一断路器连接DC/DC隔离稳压电源，充电器、电机驱动器、其他用电设备并联在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端，充电器经第二断路器连接动力电池，动力电池经第三断路器连接DC/DC隔离稳压电源输入端，第二断路器经第四断路器和防反二极管连接DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端。本发明能够为电机控制器及其它用电设备提供稳定的直流电压，实现电机控制器及其它用电设备与城市公交电网电气隔离，同时有效回收电车制动时产生的回馈能量。

Description

一种双源无轨电车动力***及控制方法
技术领域
本发明属于电动汽车领域，具体涉及双源无轨电车动力***结构及控制方法。
背景技术
汽车在推动社会经济发展的同时，也导致能源危机、环境污染、全球气温上升危害加剧，节能减排是未来汽车发展的主攻方向，新能源交通工具越来越被人们所重视，发展电动汽车将是解决这两个技术难题的最好途径。电动汽车因其零排放、低噪声等优点受到了广泛关注，世界各国都将电动汽车作为汽车工业的发展方向。
双源无轨电车也是电动汽车领域里的一种。双源无轨电车，是指使用电网线轨和自身加装的电池双源供电，在有线网的路段可依靠线网供电，同时对电池进行充电，没有线网的时候则靠电池中储存的电量运行的车辆。
现有双源无轨电车动力***方案：
电机驱动器和其它用电设备直接与城市电网连接，在有电网区域电网作为电源给整车供电，在没有电网区域，动力电池作为电源直接给整车供电。电车上装有制动电阻，电车制动时，回馈能量全部由制动电阻消耗。
发明内容
本发明的首要目的在于提供一种双源无轨电车动力***结构，为电机控制器及其它用电设备提供稳定的直流电压，实现电机控制器及其它用电设备与城市公交电网电气隔离。
本发明具体采用如下技术方案：
双源无轨电车动力***，其特征在于包括集电装置、DC/DC隔离稳压电源、充电器、电机驱动器及其连接的电机、其他用电设备和动力电池，集电装置经第一断路器连接DC/DC隔离稳压电源，充电器、电机驱动器、其他用电设备并联在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端，充电器经第二断路器连接动力电池，动力电池经第三断路器连接DC/DC隔离稳压电源输入端，第二断路器经第四断路器和防止电车制动电流回流到动力电池的防反二极管连接DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端。
优选地，所述DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端还并联有超级电容，一方面用来回收电车制动时的回馈能量，另一方面在电车启动和加速时瞬间提供一个较大的电流。
本发明的另一目的是提供上述***的控制方法，其特征在于：
（1）在有电网区域
第一、第二断路器闭合，第三、第四断路器断开，电网通过DC/DC隔离稳压电源后，输出稳定的直流电压给电机驱动器供电，同时，如果动力电池SOC未达到设定满载值，充电器启动，给动力电池充电，动力电池充满后第二断路器断开；
（2）在无电网区域
第三断路器闭合，第一、第二、第四断路器断开，动力电池通过DC/DC隔离稳压电源后，输出稳定的直流电压给电机驱动器供电。
当DC/DC隔离稳压电源不能正常运行，第四断路器闭合，第一、第二、第三断路器断开，动力电池直接给电机驱动器供电。
当电车制动功率超出动力电池所能吸收的最大功率，***根据直流母线电压升高数值计算所需机械制动能量，并传递给机械制动装置实现机电联合制动。
本发明具有如下有益效果：
1.在电机驱动器、其它用电设备与城市电网之间增加一个高压DC/DC隔离稳压电源，为整车用电***提供一个稳定的直流电压，不仅解决了整车用电设备输入电压波动的问题，而且使电网与整车用电设备之间电气隔离，解决了跨步电压等安全隐患问题。
2.在没有城市公交电网的区域，电车通过动力电池供电，此时动力电池接在高压DC/DC隔离稳压电源的输入端，通过此设备升压后为整车用电设备供电，解决了电池电压等级和电机驱动器直流电压等级不匹配的问题。
3.在一具体实施例中，在动力***中增加超级电容，一方面用来回收电车制动时的回馈能量，避免了电能的浪费；另一方面在电车启动和加速时能瞬间提供一个较大的电流，满足电机输出高转矩的需求，解决了相应工况下电机输出功率不足的问题。
4.在没有超级电容的情况下，依靠动力电池也能回收电车制动时大部分回馈能量，当制动功率超出动力电池所能吸收的最大功率，可以利用机电联合制动达到制动效果。
附图说明
图1是本发明***原理图。
图2是本发明***带超级电容的原理图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例一
如图1所示，一种双源无轨电车动力***，包括集电装置、DC/DC隔离稳压电源、充电器、电机驱动器及其连接的电机、其他用电设备和动力电池。集电装置经第一断路器QF连接DC/DC隔离稳压电源，充电器、电机驱动器、其他用电设备并联在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端，充电器经第二断路器QFA连接动力电池，动力电池经第三断路器QFB连接DC/DC隔离稳压电源输入端。充电器由两个受控开关管（本实施例采用IGBT）串联组成，跨接在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端，两个IGBT的连接点连接一二极管，二极管的负极提供动力电池的正电压输出端，经一电感连接第二断路器QFA的正电压输入端。第二断路器QFA经第四断路器QFC和一防反二极管连接DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端。
电车运行时有两种工况，一种是行驶在有电网区域，另一种是行驶在无电网区域，针对这两种工况结合***原理图分析***工作原理。
(1)有电网区域
电车在有电网区域，供电电源为城市公交电网，该工况下第一、第二断路器QF、
QFA闭合，第三、第四断路器QFB、QFC断开，电网通过DC/DC隔离稳压电源后，输出稳定的直流电压给电机驱动器供电，同时如果动力电池SOC未达到设定满载值，电池充电器启动，给动力电池充电，动力电池充满后第二断路器QFA断开。
(2)无电网区域
电车在无电网区域，供电电源为动力电池，该工况下第三断路器QFB闭合，
第一、第二、第四断路器QF、QFA、QFC断开，动力电池通过DC/DC隔离稳压电源后，输出适当幅值的稳定直流电压给电机驱动器供电。
电车实际运行中偶尔还会存在一种工况：DC/DC隔离稳压电源不能正常运行，此种工况下第四断路器QFC闭合，第一、第二、第三断路器QF、QFA、QFB断开，动力电池直接给电机驱动器供电，动力电池能够维持电车行驶到维修厂，对整个电车***进行监测和维护。
防反二极管用于防止电车制动时制动电流回流到动力电池，如果电车制动迅速，制动电流非常大，超出动力电池充电电流的最大值就会损坏动力电池或降低动力电池的使用寿命。
在电车制动工况下，电车制动能量靠动力电池回收。电车制动时，电机驱动器和DC/DC隔离稳压电源相连的直流母线电压会升高，当超过设定的上限值时，启动电池充电器，以充电器允许的最大电流给动力电池充电，此时制动能量流向动力电池，实现了能量回收。如果电车制动功率超出了动力电池所能吸收的最大功率，此时直流母线电压会升高。为了解决动力电池吸收制动功率不足的问题，可以采用电池能量回收和机械制动的机电联合制动方法。具体的实施方法如下：动力电池工作在最大吸收功率状态，直流母线电压升高，此时整车控制***会根据直流母线电压升高的数值实时计算，当前需要多大的机械制动能量，来抵消致使直流母线电压升高的这部分能量。整车控制***根据计算的数值传递给机械制动装置，实现机电联合制动。
实施例二
如图2为***带超级电容的原理图，与实施例一基本结构相同，不同的只是在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端还并联有超级电容。在有超级电容情况下，除了电车制动工况之外，其余工况和没有超级电容工作原理相同。
超级电容设计留有一定的余量，在电车制动时，超级电容吸收电机制动回馈的能量，要保证超级电容留有的余量大于电机制动回馈能量的最大值。在电车加速和启动时，电机需求的驱动转矩很大，此时如果DC/DC隔离稳压电源提供的电流不足，超级电容可以迅速补充。

Claims (8)

1.一种双源无轨电车动力***，其特征在于包括集电装置、DC/DC隔离稳压电源、充电器、电机驱动器及其连接的电机、其他用电设备和动力电池，集电装置经第一断路器连接DC/DC隔离稳压电源，充电器、电机驱动器、其他用电设备并联在DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端，充电器经第二断路器连接动力电池，动力电池经第三断路器连接DC/DC隔离稳压电源输入端，第二断路器经第四断路器和防止电车制动电流回流到动力电池的防反二极管连接DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端。
2.如权利要求1所述的双源无轨电车动力***，其特征在于所述DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端还并联有超级电容，一方面用来回收电车制动时的回馈能量，另一方面在电车启动和加速时瞬间提供一个较大的电流。
3.如权利要求2所述的双源无轨电车动力***，其特征在于超级电容留有大于电机制动回馈能量最大值的余量。
4.如权利要求1所述双源无轨电车动力***的控制方法，其特征在于：
（1）在有电网区域
第一、第二断路器闭合，第三、第四断路器断开，电网通过DC/DC隔离稳压电源后，输出稳定的直流电压给电机驱动器供电，同时，如果动力电池SOC未达到设定满载值，充电器启动，给动力电池充电，动力电池充满后第二断路器断开；
（2）在无电网区域
第三断路器闭合，第一、第二、第四断路器断开，动力电池通过DC/DC隔离稳压电源后，输出稳定的直流电压给电机驱动器供电。
5.如权利要求4所述双源无轨电车动力***的控制方法，其特征在于：当DC/DC隔离稳压电源不能正常运行，第四断路器闭合，第一、第二、第三断路器断开，动力电池直接给电机驱动器供电。
6.如权利要求4所述双源无轨电车动力***的控制方法，其特征在于电车制动时，当电机驱动器和DC/DC隔离稳压电源相连的直流母线电压升高超过设定的上限值，启动电池充电器，以充电器允许的最大电流给动力电池充电，制动能量流向动力电池，实现能量回收。
7.如权利要求6所述双源无轨电车动力***的控制方法，其特征在于当电车制动功率超出动力电池所能吸收的最大功率，***根据直流母线电压升高数值计算所需机械制动能量，并传递给机械制动装置实现机电联合制动。
8.如权利要求4所述双源无轨电车动力***的控制方法，其特征在于：DC/DC隔离稳压电源直流输出母线两端还并联有超级电容，超级电容吸收电车制动时回馈的能量，并在电车启动和加速时瞬间提供一个较大的电流。
CN201510587395.4A 2015-09-15 2015-09-15 一种双源无轨电车动力***及控制方法 Active CN105150864B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510587395.4A CN105150864B (zh) 2015-09-15 2015-09-15 一种双源无轨电车动力***及控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510587395.4A CN105150864B (zh) 2015-09-15 2015-09-15 一种双源无轨电车动力***及控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105150864A true CN105150864A (zh) 2015-12-16
CN105150864B CN105150864B (zh) 2018-02-06

Family

ID=54792034

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510587395.4A Active CN105150864B (zh) 2015-09-15 2015-09-15 一种双源无轨电车动力***及控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105150864B (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107171614A (zh) * 2017-05-05 2017-09-15 大连理工大学 一种新型驱动与反馈电流不对称的电机驱动电路及应用
CN107776416A (zh) * 2017-11-03 2018-03-09 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道交通混合动力电路、储能动力包及其供电方法
CN108340788A (zh) * 2018-03-29 2018-07-31 西南交通大学 一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动***及方法
CN108473065A (zh) * 2016-02-24 2018-08-31 宝马股份公司 用于控制一组车辆充电的方法
CN110435436A (zh) * 2019-08-20 2019-11-12 孙道斌 一种基于双电机的电动车能量回收续航装置
CN113386588A (zh) * 2021-07-21 2021-09-14 吉林大学 一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2621980Y (zh) * 2003-04-24 2004-06-30 湘潭电机股份有限公司 双电源无轨电车的电控装置
CN103633720A (zh) * 2013-11-14 2014-03-12 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 一种双源电车电机驱动装置
CN103625299A (zh) * 2013-12-05 2014-03-12 中国重汽集团济南动力有限公司 一种双源无轨电车控制***
CN203623406U (zh) * 2013-12-20 2014-06-04 武汉英康汇通电气有限公司 在线充电式电车高压***
CN104097526A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种双源无轨电车及其动力***
CN104097527A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种新型双源无轨电车及其动力***
CN104097524A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种无轨电车及其动力***

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2621980Y (zh) * 2003-04-24 2004-06-30 湘潭电机股份有限公司 双电源无轨电车的电控装置
CN103633720A (zh) * 2013-11-14 2014-03-12 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 一种双源电车电机驱动装置
CN103625299A (zh) * 2013-12-05 2014-03-12 中国重汽集团济南动力有限公司 一种双源无轨电车控制***
CN203623406U (zh) * 2013-12-20 2014-06-04 武汉英康汇通电气有限公司 在线充电式电车高压***
CN104097526A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种双源无轨电车及其动力***
CN104097527A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种新型双源无轨电车及其动力***
CN104097524A (zh) * 2014-06-13 2014-10-15 郑州宇通客车股份有限公司 一种无轨电车及其动力***

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108473065A (zh) * 2016-02-24 2018-08-31 宝马股份公司 用于控制一组车辆充电的方法
CN108473065B (zh) * 2016-02-24 2021-12-07 宝马股份公司 用于控制一组车辆充电的方法
CN107171614A (zh) * 2017-05-05 2017-09-15 大连理工大学 一种新型驱动与反馈电流不对称的电机驱动电路及应用
CN107171614B (zh) * 2017-05-05 2020-08-14 大连理工大学 一种驱动与反馈电流不对称的电机驱动电路及应用
CN107776416A (zh) * 2017-11-03 2018-03-09 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道交通混合动力电路、储能动力包及其供电方法
CN107776416B (zh) * 2017-11-03 2020-07-31 中车株洲电力机车有限公司 一种轨道交通混合动力电路、储能动力包及其供电方法
EP3705336A4 (en) * 2017-11-03 2021-07-28 CRRC Zhuzhou Locomotive Co., Ltd HYBRID RAIL TRAFFIC POWER CIRCUIT, ENERGY STORAGE BATTERY PACK AND ASSOCIATED POWER SUPPLY PROCESS
CN108340788A (zh) * 2018-03-29 2018-07-31 西南交通大学 一种燃料电池混合动力有轨电车联合制动***及方法
CN110435436A (zh) * 2019-08-20 2019-11-12 孙道斌 一种基于双电机的电动车能量回收续航装置
CN113386588A (zh) * 2021-07-21 2021-09-14 吉林大学 一种用于双源无轨卡车的电-电混合动力***

Also Published As

Publication number Publication date
CN105150864B (zh) 2018-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105150864B (zh) 一种双源无轨电车动力***及控制方法
CN203496891U (zh) 轨道车辆双电源***
CN101207331B (zh) 一种混合动力汽车dc-dc控制方法
CN103496327B (zh) 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引***
CN107933326B (zh) 一种双源无轨电车电电耦合控制方法及动力装置
CN109080464B (zh) 轨道车辆主电路拓扑结构及供电方法
CN103419670B (zh) 一种储能装置供电的动车组牵引***
CN204465120U (zh) 用于电动车充电控制平台
CN103481787A (zh) 接触网、动力包和储能装置混合供电的动车组牵引***
CN103754124B (zh) 一种电电混合纯电动城市客车控制***
CN203372078U (zh) 接触网、动力包和储能装置混合供电的动车组牵引***
CN105253028A (zh) 一种复合电源增程式电动车的控制方法及其控制装置
CN105539164A (zh) 一种双源制电力机车变流装置
CN204452070U (zh) 用于电动车智能切换充电和储能充电控制装置
CN107733055B (zh) 一种用于油--电混合动力机车车载动力电池的充电***
CN103448545A (zh) 基于轮轴发电机的车用能量回收及利用方法
CN104960428B (zh) 双源无轨电车及其隔离式供电***
CN105425071A (zh) 一种超级电容储能装置试验平台及试验方法
CN203372079U (zh) 一种接触网和储能装置混合供电的动车组牵引***
CN204481536U (zh) 利用超级电容储能式e-rtg转场电源
CN206367387U (zh) 一种城轨车辆供电电路及城轨车辆
CN105235546A (zh) 一种1000kW功率等级纯电动交流传动调车机车电气主传动***
CN205113038U (zh) 一种复合电源增程式电动车的控制装置
CN110071517A (zh) 一种基于单片机的电梯能量回馈电路及装置
CN101700736B (zh) 电动公交车混合动力装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant