《一種雙源無軌電車及其動力系統》是鄭州宇通客車股份有限公司於2014年6月13日申請的專利，該專利的公布號為CN104097526A，授權公布日為2014年10月15日，發明人是李高鵬、秦學、高建平、朱光海、程相、康娟、曾升、左利峰。
《一種雙源無軌電車及其動力系統》涉及一種雙源無軌電車及其動力系統，從根本上解決了運行、安全、生產中的問題。集電器通過隔離式DC/DC變流器給整個動力系統供電，隔離式DC/DC變流器將整車與線網實現電氣隔離，避免產生跨步電壓。通過使用複合型車載能源，實現對車載能源進行快速充電，同時滿足了電機瞬時高功率的需求和提升雙源無軌電車行駛里程。通過控制器調節隔離式DC/DC變流器輸出端電壓，確保車載能源系統有合理的容量空間存儲回饋的制動能量。
2020年7月14日，《一種雙源無軌電車及其動力系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《一種雙源無軌電車及其動力系統》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：一種雙源無軌電車及其動力系統
- 申請人：鄭州宇通客車股份有限公司
- 申請日：2014年6月13日
- 申請號：2014102638642
- 公布號：CN104097526A
- 公布日：2014年10月15日
- 發明人：李高鵬、秦學、高建平、朱光海、程相、康娟、曾升、左利峰
- 地址：河南省鄭州市十八里河宇通工業園區
- Int. Cl.：B60L11/18(2006.01)I
- 代理機構：鄭州睿信智慧財產權代理有限公司
- 代理人：胡泳棋
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
無軌電車做為一種傳統技術，曾經在城市公共運輸領域發揮過一定作用，但由於其本身缺陷，伴隨著技術發展，無軌電車逐漸被燃油動力的公共運輸車輛所取代。
隨著環境污染和能源問題不斷加劇，無軌電車又重新回到人們的視野中：無軌電車能夠滿足大氣污染治理需求、符合新能源汽車發展方向和技術發展需要，市場也表現出一定需求。
傳統無軌電車必須保持線上，無法脫線行駛，而且安全性差、容易產生跨步電壓、能耗高、不具有制動能量回收功能。而且在生產層面，無法與純電動客車共平台生產。
發明內容
專利目的
《一種雙源無軌電車及其動力系統》的目的是提供一種雙源無軌電車及其動力系統，用以解決2014年之前的無軌電車運行、安全、生產的諸多問題。
技術方案
《一種雙源無軌電車及其動力系統》的方案包括：一種雙源無軌電車動力系統，包括：驅動電機，驅動電機與主減速器傳動連線；一個集成控制器，集成控制器交流側驅動控制連線所述驅動電機，集成控制器直流側連線直流母線；直流母線上連線有超級電容系統和隔離式DC/DC變流器，所述隔離式DC/DC變流器輸入端連線集電器，輸出端連線直流母線；一個動力電池系統，動力電池系統通過一個切換開關連線所述隔離式DC/DC變流器的輸入端或輸出端。
在直流母線上串設有用於防止制動能量向動力電池系統回饋的二極體，所述超級電容系統、動力電池系統與直流母線的接口分別處於該二極體兩端。所述集電器用於與線網電連線。無軌電車動力系統還包括用於控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
一種雙源無軌電車，無軌電車的動力系統包括：一個驅動電機，驅動電機與主減速器傳動連線；一個集成控制器，集成控制器交流側驅動控制連線所述驅動電機，集成控制器直流側連線直流母線；直流母線上連線有超級電容系統和隔離式DC/DC變流器，所述隔離式DC/DC變流器輸入端連線集電器，輸出端連線直流母線；一個動力電池系統，動力電池系統通過一個切換開關連線所述隔離式DC/DC變流器的輸入端或輸出端。
在直流母線上串設有用於防止制動能量向動力電池系統回饋的二極體，所述超級電容系統、動力電池系統與直流母線的接口分別處於該二極體兩端。所述集電器用於與線網電連線。無軌電車動力系統還包括用於控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
改善效果
《一種雙源無軌電車及其動力系統》採用一種新型的雙源無軌電車動力系統構型，從根本上解決了運行、安全、生產中的問題。集電器通過隔離式DC/DC變流器給整個動力系統供電，隔離式DC/DC變流器將整車與線網實現電氣隔離，避免產生跨步電壓。通過使用複合型車載能源(電容+電池)，實現對車載能源進行快速充電，同時滿足了電機瞬時高功率的需求和提升雙源無軌電車行駛里程。通過控制器調節隔離式DC/DC變流器輸出端電壓，確保車載能源系統有合理的容量空間存儲回饋的制動能量。
附圖說明
圖1是《一種雙源無軌電車及其動力系統》的一種實施方式電路原理圖。
圖1
技術領域
《一種雙源無軌電車及其動力系統》涉及一種雙源無軌電車及其動力系統。
權利要求
1.一種雙源無軌電車動力系統，其特徵在於，包括：驅動電機，驅動電機與主減速器傳動連線；一個集成控制器，集成控制器交流側驅動控制連線所述驅動電機，集成控制器直流側連線直流母線；直流母線上連線有超級電容系統和隔離式DC/DC變流器，所述隔離式DC/DC變流器輸入端連線集電器，輸出端連線直流母線；一個動力電池系統，動力電池系統通過一個切換開關連線所述隔離式DC/DC變流器的輸入端或輸出端。
2.根據權利要求1所述的一種雙源無軌電車動力系統，其特徵在於，在直流母線上串設有用於防止制動能量向動力電池系統回饋的二極體，所述超級電容系統、動力電池系統與直流母線的接口分別處於該二極體兩端。
3.根據權利要求2所述的一種雙源無軌電車動力系統，其特徵在於，所述集電器用於與線網電連線。
4.根據權利要求2所述的一種雙源無軌電車動力系統，其特徵在於，無軌電車動力系統還包括用於控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
5.一種雙源無軌電車，其特徵在於，無軌電車的動力系統包括：一個驅動電機，驅動電機與主減速器傳動連線；一個集成控制器，集成控制器交流側驅動控制連線所述驅動電機，集成控制器直流側連線直流母線；直流母線上連線有超級電容系統和隔離式DC/DC變流器，所述隔離式DC/DC變流器輸入端連線集電器，輸出端連線直流母線；一個動力電池系統，動力電池系統通過一個切換開關連線所述隔離式DC/DC變流器的輸入端或輸出端。
6.根據權利要求5所述的一種雙源無軌電車，其特徵在於，在直流母線上串設有用於防止制動能量向動力電池系統回饋的二極體，所述超級電容系統、動力電池系統與直流母線的接口分別處於該二極體兩端。
7.根據權利要求6所述的一種雙源無軌電車，其特徵在於，所述集電器用於與線網電連線。
8.根據權利要求6所述的一種雙源無軌電車，其特徵在於，無軌電車動力系統還包括用於控制所述隔離式DC/DC變流器的控制器。
實施方式
如圖1所示的無軌電車動力系統，包括：一個驅動電機，驅動電機與主減速器傳動連線；一個集成控制器，集成控制器交流側驅動控制連線驅動電機，集成控制器直流側連線直流母線，直流母線上連線有超級電容系統和隔離式DC/DC變流器，隔離式DC/DC變流器輸入端連線集電器，輸出端連線直流母線；一個動力電池系統，動力電池系統通過一個切換開關連線所述隔離式DC/DC變流器的輸入端或輸出端，切換開關處於圖中A點時，動力電池系統連線到DC/DC輸出端，處於B點時，動力電池系統連線到DC/DC輸入端。
進一步的，可以在直流母線上串設有用於防止制動能量向動力電池系統回饋的二極體，超級電容系統、動力電池系統與直流母線的接口分別處於該二極體兩端。
與無軌電車動力系統配套設定有控制器，控制器用於對整個動力系統的協調控制，如對隔離式DC/DC變流器進行控制、傳送給集成控制器相關指令；採集動力系統中的各種電氣參數，如母線電壓，動力電池電壓，集電器開閉狀態等等。控制器可以單獨設定，也可以由整車控制器充當，如該實施例所示。
集成控制器是一種包含有電機控制器的集成式的控制器，集成控制器同時集成了逆變器，用於將直流電轉變為可控交流電為驅動電機供電。集電器與線網電連線，將線網的電能傳遞到電車動力系統。
集電器通過隔離式DC/DC給直流母線供電，從而給整個系統供電，隔離式DC/DC將整車與線網實現電氣隔離，避免產生跨步電壓。二極體可防止回饋能量回收至電池中，提高了電源系統的工作效率。
整車掛網時，切換開關處於A點，動力電池系統連線到DC/DC的輸出端。整車脫網時，開關處於B點，動力電池系統連線到DC/DC的輸入端，DC/DC被重複使用，提高了使用效率。
該實施例的運行原理如下：整車掛網時，線網通過隔離式DC/DC可直接給超級電容和動力電池系統進行充電，同時通過驅動電機驅動整車。當整車掛網制動時，能夠回饋到超級電容系統，二極體可防止制動能量回饋至動力電池中，確保回饋能量的高效利用。同時，整車控制器可通過控制隔離式DC/DC輸出端電壓，確保電容有足夠的空間存儲回饋能量。當起步時，超級電容可提供電能，直至超級電容電壓降至隔離式DC/DC輸出端電壓，電容停止供電。整車脫網時，動力電池系統通過隔離式DC/DC對系統進行供電。隔離式DC/DC被重複使用，提高了使用效率。
該方案的優點有：整車脫網時，動力電池系統通過隔離式DC/DC對系統進行供電。提高了隔離式DC/DC使用效率；使用隔離式DC/DC將線網與整車實行電氣隔離，避免了跨步電壓的產生，提高了整車的安全性；整車控制器可調節隔離式DC/DC輸出端電壓來調節網線給電容充電的SOC上限，給自動能量回饋提供了存儲空間；該系統結構布置當去除集電器時，可實現純電動動力系統總成，達到了與純電動客車共平台生產，提高了電動汽車生產效率。
榮譽表彰
2020年7月14日，《一種雙源無軌電車及其動力系統》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
