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一種雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)及控制方法

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一種雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,具體涉及雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車(chē)在推動(dòng)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),也導(dǎo)致能源危機(jī)、環(huán)境污染、全球氣溫上升危害加劇,節(jié)能減排是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展的主攻方向,新能源交通工具越來(lái)越被人們所重視,發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)將是解決這兩個(gè)技術(shù)難題的最好途徑。電動(dòng)汽車(chē)因其零排放、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛關(guān)注,世界各國(guó)都將電動(dòng)汽車(chē)作為汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展方向。
[0003]雙源無(wú)軌電車(chē)也是電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域里的一種。雙源無(wú)軌電車(chē),是指使用電網(wǎng)線軌和自身加裝的電池雙源供電,在有線網(wǎng)的路段可依靠線網(wǎng)供電,同時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電,沒(méi)有線網(wǎng)的時(shí)候則靠電池中儲(chǔ)存的電量運(yùn)行的車(chē)輛。
[0004]現(xiàn)有雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)方案:
電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和其它用電設(shè)備直接與城市電網(wǎng)連接,在有電網(wǎng)區(qū)域電網(wǎng)作為電源給整車(chē)供電,在沒(méi)有電網(wǎng)區(qū)域,動(dòng)力電池作為電源直接給整車(chē)供電。電車(chē)上裝有制動(dòng)電阻,電車(chē)制動(dòng)時(shí),回饋能量全部由制動(dòng)電阻消耗。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的首要目的在于提供一種雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu),為電機(jī)控制器及其它用電設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電壓,實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制器及其它用電設(shè)備與城市公交電網(wǎng)電氣隔離。
[0007]本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案:
雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng),其特征在于包括集電裝置、DC/DC隔離穩(wěn)壓電源、充電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其連接的電機(jī)、其他用電設(shè)備和動(dòng)力電池,集電裝置經(jīng)第一斷路器連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源,充電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、其他用電設(shè)備并聯(lián)在DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端,充電器經(jīng)第二斷路器連接動(dòng)力電池,動(dòng)力電池經(jīng)第三斷路器連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源輸入端,第二斷路器經(jīng)第四斷路器和防止電車(chē)制動(dòng)電流回流到動(dòng)力電池的防反二極管連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端。
[0008]優(yōu)選地,所述DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端還并聯(lián)有超級(jí)電容,一方面用來(lái)回收電車(chē)制動(dòng)時(shí)的回饋能量,另一方面在電車(chē)啟動(dòng)和加速時(shí)瞬間提供一個(gè)較大的電流。
[0009]本發(fā)明的另一目的是提供上述系統(tǒng)的控制方法,其特征在于:
(I)在有電網(wǎng)區(qū)域
第一、第二斷路器閉合,第三、第四斷路器斷開(kāi),電網(wǎng)通過(guò)DC/DC隔離穩(wěn)壓電源后,輸出穩(wěn)定的直流電壓給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電,同時(shí),如果動(dòng)力電池SOC未達(dá)到設(shè)定滿(mǎn)載值,充電器啟動(dòng),給動(dòng)力電池充電,動(dòng)力電池充滿(mǎn)后第二斷路器斷開(kāi); (2)在無(wú)電網(wǎng)區(qū)域
第三斷路器閉合,第一、第二、第四斷路器斷開(kāi),動(dòng)力電池通過(guò)DC/DC隔離穩(wěn)壓電源后,輸出穩(wěn)定的直流電壓給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電。
[0010]當(dāng)DC/DC隔離穩(wěn)壓電源不能正常運(yùn)行,第四斷路器閉合,第一、第二、第三斷路器斷開(kāi),動(dòng)力電池直接給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電。
[0011]當(dāng)電車(chē)制動(dòng)功率超出動(dòng)力電池所能吸收的最大功率,系統(tǒng)根據(jù)直流母線電壓升高數(shù)值計(jì)算所需機(jī)械制動(dòng)能量,并傳遞給機(jī)械制動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)機(jī)電聯(lián)合制動(dòng)。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
1.在電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、其它用電設(shè)備與城市電網(wǎng)之間增加一個(gè)高壓DC/DC隔離穩(wěn)壓電源,為整車(chē)用電系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓,不僅解決了整車(chē)用電設(shè)備輸入電壓波動(dòng)的問(wèn)題,而且使電網(wǎng)與整車(chē)用電設(shè)備之間電氣隔離,解決了跨步電壓等安全隱患問(wèn)題。
[0013]2.在沒(méi)有城市公交電網(wǎng)的區(qū)域,電車(chē)通過(guò)動(dòng)力電池供電,此時(shí)動(dòng)力電池接在高壓DC/DC隔離穩(wěn)壓電源的輸入端,通過(guò)此設(shè)備升壓后為整車(chē)用電設(shè)備供電,解決了電池電壓等級(jí)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器直流電壓等級(jí)不匹配的問(wèn)題。
[0014]3.在一具體實(shí)施例中,在動(dòng)力系統(tǒng)中增加超級(jí)電容,一方面用來(lái)回收電車(chē)制動(dòng)時(shí)的回饋能量,避免了電能的浪費(fèi);另一方面在電車(chē)啟動(dòng)和加速時(shí)能瞬間提供一個(gè)較大的電流,滿(mǎn)足電機(jī)輸出高轉(zhuǎn)矩的需求,解決了相應(yīng)工況下電機(jī)輸出功率不足的問(wèn)題。
[0015]4.在沒(méi)有超級(jí)電容的情況下,依靠動(dòng)力電池也能回收電車(chē)制動(dòng)時(shí)大部分回饋能量,當(dāng)制動(dòng)功率超出動(dòng)力電池所能吸收的最大功率,可以利用機(jī)電聯(lián)合制動(dòng)達(dá)到制動(dòng)效果。
[0016]
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明系統(tǒng)原理圖。
[0018]圖2是本發(fā)明系統(tǒng)帶超級(jí)電容的原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020]實(shí)施例一
如圖1所示,一種雙源無(wú)軌電車(chē)動(dòng)力系統(tǒng),包括集電裝置、DC/DC隔離穩(wěn)壓電源、充電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及其連接的電機(jī)、其他用電設(shè)備和動(dòng)力電池。集電裝置經(jīng)第一斷路器QF連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源,充電器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、其他用電設(shè)備并聯(lián)在DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端,充電器經(jīng)第二斷路器QFA連接動(dòng)力電池,動(dòng)力電池經(jīng)第三斷路器QFB連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源輸入端。充電器由兩個(gè)受控開(kāi)關(guān)管(本實(shí)施例采用IGBT)串聯(lián)組成,跨接在DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端,兩個(gè)IGBT的連接點(diǎn)連接一二極管,二極管的負(fù)極提供動(dòng)力電池的正電壓輸出端,經(jīng)一電感連接第二斷路器QFA的正電壓輸入端。第二斷路器QFA經(jīng)第四斷路器QFC和一防反二極管連接DC/DC隔離穩(wěn)壓電源直流輸出母線兩端。
[0021]電車(chē)運(yùn)行時(shí)有兩種工況,一種是行駛在有電網(wǎng)區(qū)域,另一種是行駛在無(wú)電網(wǎng)區(qū)域,針對(duì)這兩種工況結(jié)合系統(tǒng)原理圖分析系統(tǒng)工作原理。
[0022](I)有電網(wǎng)區(qū)域
電車(chē)在有電網(wǎng)區(qū)域,供電電源為城市公交電網(wǎng),該工況下第一、第二斷路器QF、
QFA閉合,第三、第四斷路器QFB、QFC斷開(kāi),電網(wǎng)通過(guò)DC/DC隔離穩(wěn)壓電源后,輸出穩(wěn)定的直流電壓給電機(jī)驅(qū)動(dòng)器供電,同時(shí)如果動(dòng)力電池SOC未達(dá)到設(shè)定滿(mǎn)載值,電池
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