雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動控制領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)無軌電車由于必須全部依賴線網(wǎng)才能運(yùn)行，因此與汽車相比機(jī)動性較差，特別是在繁華的地段路口線網(wǎng)密布，既影響視覺美感，又嚴(yán)重制約車輛的通行能力；而雙源無軌電車，大部分采用線網(wǎng)驅(qū)動，在部分無線網(wǎng)路段采用蓄電池驅(qū)動，提高了車輛的機(jī)動性和簡化了線網(wǎng)的架設(shè)難度；與電動車相比，雙源無軌電車的優(yōu)勢在于僅用少量低價格電池與線網(wǎng)供電混合使用，綜合電動車和無軌電車的優(yōu)點(diǎn)，即解決了局部路段車輛機(jī)動性差的問題，又可作為電動車發(fā)展的過渡產(chǎn)品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有的局部路段車輛機(jī)動性差，耗能高的問題，提供一種雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)及方法。
[0004]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題，提供如下解決的技術(shù)方案:一種雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)，包括高壓直流線網(wǎng)、DC-DC集成控制器、超級電容、電池和電機(jī)控制器；所述超級電容用于為所述電機(jī)控制器提供電源；所述DC-DC集成控制器包括掛網(wǎng)供電控制單元、脫網(wǎng)供電控制單元以及輔源供電控制單元，其中:
[0005]所述掛網(wǎng)供電控制單元，用于在存在高壓直流線網(wǎng)輸入時，將高壓直流線網(wǎng)通過超級電容為電車行駛供電；
[0006]所述脫網(wǎng)供電控制單元，用于在高壓直流線網(wǎng)輸入不存在且電池電壓在驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以內(nèi)時，使電池直接通過超級電容為電車行駛供電；
[0007]所述輔源供電控制單元，用于在高壓直流線網(wǎng)輸入不存在且電池電壓消耗至驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以外時，將電池電壓升壓后通過超級電容為電車行駛供電。
[0008]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)中，所述DC-DC集成控制器包括DC-DC驅(qū)動模塊，且所述高壓直流線網(wǎng)經(jīng)由第一接觸器與DC-DC驅(qū)動模塊的輸入端連接，所述電池經(jīng)由第二接觸器與DC-DC驅(qū)動模塊的輸入端連接、并經(jīng)由第三接觸器與DC-DC驅(qū)動模塊的輸出端連接，所述DC-DC集成控制器的輸出端經(jīng)由超級電容連接到電機(jī)控制器。
[0009]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)中，所述掛網(wǎng)供電控制單元在電車行駛在高壓直流線網(wǎng)時閉合第一接觸器，使高壓直流線網(wǎng)將電流輸入DC-DC驅(qū)動模塊，并通過閉合第三接觸器，實(shí)現(xiàn)電池充電；所述脫網(wǎng)供電控制單元在電車駛離高壓直流線網(wǎng)且電池電壓在驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以內(nèi)時，斷開第一接觸器并閉合第二接觸器，使所述電池直接通過超級電容為電車行駛供電；所述輔源供電控制單元，在電池電壓消耗至驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以外時，斷開第二接觸器并閉合第三接觸器，并使所述DC-DC驅(qū)動模塊將電池電壓升壓后通過超級電容為電車行駛供電。
[0010]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括電車啟動單元，該電車啟動單元包括電池供電模塊和超級電容供電模塊；所述電池供電模塊，用于使DC-DC集成控制器將電池電壓轉(zhuǎn)換后為超級電容充電；所述超級電容供電模塊，用于在所述超級電容電壓與電池電壓相當(dāng)時，使電池經(jīng)超級電容為電車行駛供電。
[0011]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)中，所述高壓直流線網(wǎng)經(jīng)由整流設(shè)備連接到三相交流電網(wǎng)，且該高壓直流線網(wǎng)架設(shè)在無軌電車的行駛路線上。
[0012]本發(fā)明還提供一種雙源無軌電車的集成控制器控制方法，包括在電車行駛過程中執(zhí)行的如下步驟:
[0013]在存在高壓直流線網(wǎng)輸入時，DC-DC集成控制器將高壓直流線網(wǎng)輸入為超級電容供電，所述超級電容為電車行駛供電；
[0014]在高壓直流線網(wǎng)輸入不存在且電池電壓在驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以內(nèi)時，電池直接通過超級電容為電車行駛供電，并當(dāng)電池電壓消耗至驅(qū)動電機(jī)的額定電壓范圍以外時，所述DC-DC集成控制器將電池電壓升壓后通過超級電容為電車行駛供電。
[0015]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制方法中，該方法還包括:
[0016]S11、在電車啟動階段，使DC-DC集成控制器將電池電壓轉(zhuǎn)換后為超級電容充電；
[0017]S12、在所述超級電容電壓與電池電壓相當(dāng)時，使電池直接通過超級電容為電車行駛供電。
[0018]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制方法中，在超級電容為電車行駛供電時，所述DC-DC集成控制器根據(jù)電車行駛的功率需求和自身控制算法，向超級電容供電。
[0019]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制方法中，在存在高壓直流線網(wǎng)輸入時，所述DC-DC集成控制器為電池充電。
[0020]在本發(fā)明所述的雙源無軌電車的集成控制器控制方法中，所述高壓直流線網(wǎng)經(jīng)由整流設(shè)備連接到三相交流電網(wǎng)，且該高壓直流線網(wǎng)架設(shè)在無軌電車的行駛路線上。
[0021]實(shí)施本發(fā)明的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果:通過一個DC-DC集成控制器滿足電車的三種應(yīng)用工況要求(掛網(wǎng)DC-DC模式、脫網(wǎng)DC-DC模式和輔源工作模式)；在掛網(wǎng)工作時既能向電車提供驅(qū)動能量，又能向電池充電；脫網(wǎng)工作模式和輔源工作模式可以始終使電機(jī)工作在高效率工作點(diǎn)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0023]圖2為本發(fā)明的雙源無軌電車的集成控制器控制方法的在電車啟動階段的流程示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的雙源無軌電車的集成控制器控制方法的實(shí)施例的流程切換示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0026]圖1為本發(fā)明的雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖；本發(fā)明的一種雙源無軌電車的集成控制器控制系統(tǒng)，其包括高壓直流線網(wǎng)1、DC-DC集成控制器2、超級電容3、電池4和電機(jī)控制器5，且DC-DC集成控制器2包括DC-DC驅(qū)動模塊7 ;所述高壓直流線網(wǎng)I經(jīng)由第一接觸器Kl與DC-DC驅(qū)動模塊7的輸入端連接，所述電池4經(jīng)由第二接觸器K2與DC-DC驅(qū)動模塊7的輸入端連接、并經(jīng)由第三接觸器K3與DC-DC驅(qū)動模塊7的輸出端連接，所述DC-DC驅(qū)動模塊7的輸出端經(jīng)由超級電容3連接到電機(jī)控制器5。
[0027]DC-DC集成控制器2，為雙源無軌電車的電源轉(zhuǎn)換單元，其通過DC-DC驅(qū)動模塊7實(shí)現(xiàn)高壓直流線網(wǎng)I和雙源無軌電車中的高壓電器之間的電源轉(zhuǎn)換，并通過對DC-DC驅(qū)動模塊7與自身接觸器的調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)電車行駛中的三種工作模式，包括掛網(wǎng)工作模式、脫網(wǎng)工作模式和輔源工作模式。
[0028]具體地，DC-DC集成控制器2包括掛網(wǎng)供電控制單元、脫網(wǎng)供電控制單元以及輔源供電控制單元實(shí)現(xiàn)電車行駛中的三種工作模式:掛網(wǎng)工作模式、脫網(wǎng)工作模式和輔源工作模式。其中:掛網(wǎng)供電控制單元在電車行駛在高壓直流線網(wǎng)I時閉合第一接觸器K1，使高壓直流線網(wǎng)I將電流輸入DC-DC驅(qū)動模塊7，并通過閉合第三接觸器2，實(shí)現(xiàn)電池充電；所述脫網(wǎng)供電控制單元在電車駛離高壓直流線網(wǎng)I時且在電池4電壓在驅(qū)動電機(jī)6的額定電壓范圍以內(nèi)時，斷開第一接觸器Kl并閉合第二接觸器K2，使所述電池4直接通過超級電容3為電車行駛供電；所述輔源供電控制單元，在電池4電壓消耗至驅(qū)動電機(jī)6的額定電壓范圍以外時，斷開第二接觸器K2并閉合第三接觸器K3，并使DC-DC驅(qū)動模塊7將電池4電壓升壓后通過超級電容3為電車行駛供電。
[0029]所述電機(jī)控制器5，用于驅(qū)動電機(jī)6，及時調(diào)整電車行駛的行駛轉(zhuǎn)矩需求。
[0030]所述超級電容3，用于為所述電機(jī)6控制器提供電源，實(shí)現(xiàn)電車行駛的瞬間大功率需求和存儲電車制動反饋的電源。
[0031]所述高壓直流線網(wǎng)I和所述DC-DC集成控制器2通過第一接觸器Kl相連接；所述第二接觸器K2連接在電池與第一接觸器Kl之間，所述第三接觸器K3連接在DC-DC驅(qū)動模塊7和電池4之間。
[0032]在掛網(wǎng)供電控制單元實(shí)現(xiàn)掛網(wǎng)工作模式控制中，各部件按如下方式工作:高壓直流線網(wǎng)I經(jīng)第一接觸器Kl輸入DC-DC驅(qū)動模塊7 ；DC-DC驅(qū)動模塊7根據(jù)電車的功率需求及自身控制算法，通過超級電容3為電車行駛提供能量，并經(jīng)電機(jī)控制器5驅(qū)動電機(jī)6輸出電車所需的行駛轉(zhuǎn)矩；在該過程中，DC-DC驅(qū)動模塊7還將部分能量經(jīng)第三接觸器K3 (若K3已經(jīng)閉合)向電池4充電，提高電池4的續(xù)航能力。
[0033]在脫網(wǎng)供電控制單元實(shí)現(xiàn)脫網(wǎng)工作模式控制中，各部件按如下方式工作:電池直流高壓經(jīng)K2接觸器輸入DC-DC集成控制器；DC-DC集成控制器根據(jù)電車的功率需求及自身控制算法，通過超級電容3為電車行駛提供能量，并經(jīng)電機(jī)控制器5驅(qū)動電機(jī)6輸出電車所需的行駛轉(zhuǎn)矩。
[0034]在輔源供電控制單元實(shí)現(xiàn)輔源工作模式控制