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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，針對(duì)現(xiàn)有的局部路段車(chē)輛機(jī)動(dòng)性差，耗能高的問(wèn)題，提供一種雙源無(wú)軌電車(chē)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(wèn)題，提供如下解決的技術(shù)方案:一種雙源無(wú)軌電車(chē)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(jí)電容、電池和電機(jī)控制器；所述超級(jí)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(shí)，將高壓直流線網(wǎng)通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)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(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以?xún)?nèi)時(shí)，使電池直接通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)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(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以外時(shí)，將電池電壓升壓后通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電。
[0008]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)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(dòng)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(dòng)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(dòng)模塊的輸入端連接、并經(jīng)由第三接觸器與DC-DC驅(qū)動(dòng)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(jí)電容連接到電機(jī)控制器。
[0009]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)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(chē)行駛在高壓直流線網(wǎng)時(shí)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(dòng)模塊，并通過(guò)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(chē)駛離高壓直流線網(wǎng)且電池電壓在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以?xún)?nèi)時(shí)，斷開(kāi)第一接觸器并閉合第二接觸器，使所述電池直接通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)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(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以外時(shí)，斷開(kāi)第二接觸器并閉合第三接觸器，并使所述DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊將電池電壓升壓后通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電。
[0010]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制系統(tǒng)中，該系統(tǒng)還包括電車(chē)啟動(dòng)單元，該電車(chē)啟動(dòng)單元包括電池供電模塊和超級(jí)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(jí)電容充電；所述超級(jí)電容供電模塊，用于在所述超級(jí)電容電壓與電池電壓相當(dāng)時(shí)，使電池經(jīng)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電。
[0011]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)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(wú)軌電車(chē)的行駛路線上。
[0012]本發(fā)明還提供一種雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制方法，包括在電車(chē)行駛過(guò)程中執(zhí)行的如下步驟:
[0013]在存在高壓直流線網(wǎng)輸入時(shí)，DC-DC集成控制器將高壓直流線網(wǎng)輸入為超級(jí)電容供電，所述超級(jí)電容為電車(chē)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(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以?xún)?nèi)時(shí)，電池直接通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電，并當(dāng)電池電壓消耗至驅(qū)動(dòng)電機(jī)的額定電壓范圍以外時(shí)，所述DC-DC集成控制器將電池電壓升壓后通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電。
[0015]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制方法中，該方法還包括:
[0016]S11、在電車(chē)啟動(dòng)階段，使DC-DC集成控制器將電池電壓轉(zhuǎn)換后為超級(jí)電容充電；
[0017]S12、在所述超級(jí)電容電壓與電池電壓相當(dāng)時(shí)，使電池直接通過(guò)超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電。
[0018]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制方法中，在超級(jí)電容為電車(chē)行駛供電時(shí)，所述DC-DC集成控制器根據(jù)電車(chē)行駛的功率需求和自身控制算法，向超級(jí)電容供電。
[0019]在本發(fā)明所述的雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制方法中，在存在高壓直流線網(wǎng)輸入時(shí)，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(wú)軌電車(chē)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(wú)軌電車(chē)的行駛路線上。
[0021]實(shí)施本發(fā)明的雙源無(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制系統(tǒng)及方法，具有以下有益效果:通過(guò)一個(gè)DC-DC集成控制器滿(mǎn)足電車(chē)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(shí)既能向電車(chē)提供驅(qū)動(dòng)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(shuō)明】
[0022]圖1為本發(fā)明的雙源無(wú)軌電車(chē)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(wú)軌電車(chē)的集成控制器控制方法的在電車(chē)啟動(dòng)階段的流程示意圖；
[0024]圖3為本發(fā)明的雙源無(wú)軌電車(chē)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(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)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(wú)軌電車(chē)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(wú)軌電車(chē)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(jí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)模塊7的輸出端連接，所述DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊7的輸出端經(jīng)由超級(jí)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(wú)軌電車(chē)的電源轉(zhuǎn)換單元，其通過(guò)DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊7實(shí)現(xiàn)高壓直流線網(wǎng)I和雙源無(wú)軌電車(chē)中的高壓電器之間的電源轉(zhuǎn)換，并通過(guò)對(duì)DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊7與自身接觸器的調(diào)節(jié)控制，實(shí)現(xiàn)電車(chē)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(chē)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(chē)行駛在高壓直流線網(wǎng)I時(shí)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(dòng)模塊7，并通過(guò)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(chē)駛離高壓直流線網(wǎng)I時(shí)且在電池4電壓在驅(qū)動(dòng)電機(jī)6的額定電壓范圍以?xún)?nèi)時(shí)，斷開(kāi)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(guò)超級(jí)電容3為電車(chē)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(dòng)電機(jī)6的額定電壓范圍以外時(shí)，斷開(kāi)第二接觸器K2并閉合第三接觸器K3，并使DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊7將電池4電壓升壓后通過(guò)超級(jí)電容3為電車(chē)行駛供電。
[0029]所述電機(jī)控制器5，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)6，及時(shí)調(diào)整電車(chē)行駛的行駛轉(zhuǎn)矩需求。
[0030]所述超級(jí)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(chē)行駛的瞬間大功率需求和存儲(chǔ)電車(chē)制動(dòng)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(guò)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(dòng)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(dòng)模塊7 ；DC-DC驅(qū)動(dòng)模塊7根據(jù)電車(chē)的功率需求及自身控制算法，通過(guò)超級(jí)電容3為電車(chē)行駛提供能量，并經(jīng)電機(jī)控制器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)6輸出電車(chē)所需的行駛轉(zhuǎn)矩；在該過(guò)程中，DC-DC驅(qū)動(dòng)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(chē)的功率需求及自身控制算法，通過(guò)超級(jí)電容3為電車(chē)行駛提供能量，并經(jīng)電機(jī)控制器5驅(qū)動(dòng)電機(jī)6輸出電車(chē)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