一种智能化大电流地面充电装置和系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种智能化大电流地面充电装置和系统，装置包括至少两个主电路回路和与主电路回路个数相等的控制电路，一个控制电路对应控制一个主电路回路，且至少两个主电路回路间并联连接；其中每一路主电路回路包括输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路，其中，主电路回路用于接收直流环网输入的直流电压，直流电压依次经过主电路回路中的输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路后，输出至现代有轨电车车载储能电源，为现代有轨电车车载储能电源充电；控制电路用于实时监测主电路回路的运行状态。因此，本发明提供的智能化大电流地面充电装置实现了对全线储能式现代有轨电车的充电。
【专利说明】一种智能化大电流地面充电装置和系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及储能式现代有轨电车大电流地面充电系统【技术领域】，更具体地说，涉及一种智能化大电流地面充电装置和系统。
【背景技术】
[0002]储能式现代有轨电车是利用超级电容储存电能并以此电能作为牵引动力电源的一种轨道交通车辆，是城市轨道交通车辆的一种新型式，适用于城市轨道交通频繁起停的特点，可实现能量的循环利用。且储能式现代有轨电车无需架空接触导线供电，相比于传统输电方式，大大省去了传输线路损耗。其中，大电流地面充电装置是储能式现代有轨电车运行的关键环节之一，大电流地面充电装置工作的稳定性、安全性直接影响整个车辆线路运行的可靠性。
[0003]地面充电站是大电流地面充电装置的一种应用，其利用车辆停站的时间，通过电网给车载储能电源充电，车辆离开充电区域后，储能电源释放电能。此时电能通过直流母线向牵引、照明、通风、通信等系统供电，保证车辆能在下一次停站充电之前安全、可靠运行。
[0004]目前，大电流地面充电装置供电技术虽然有所应用，但其要么是作为一个区间段的辅助使用，要么需要将大电流地面充电装置中的部分结构安装在车辆上，导致车辆车体过重。因此，现有技术急需一种能适用于全线储能式现代有轨电车的新型大电流地面充电
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【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种智能化大电流地面充电装置和系统，可适用于全线储能式现代有轨电车。技术方案如下:
[0006]基于本发明的一方面，本发明提供一种智能化大电流地面充电装置，应用于直流环网系统中，包括:至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路，一个所述控制电路对应控制一个所述主电路回路，且所述至少两个主电路回路间并联连接；其中每一路所述主电路回路包括输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路，其中，
[0007]所述主电路回路用于接收直流环网输入的直流电压，所述直流电压依次经过所述主电路回路中的输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路后，输出至现代有轨电车车载储能电源，为所述现代有轨电车车载储能电源充电；
[0008]所述控制电路用于实时监测所述主电路回路的运行状态。
[0009]优选地，当所述控制电路监测到所述主电路回路故障时，控制所述主电路回路退出运行状态。
[0010]优选地，还包括车载电源电压检测单元，所述车载电源电压检测单元用于在为所述现代有轨电车车载储能电源充电前，检测所述现代有轨电车车载储能电源的电压值；
[0011 ] 所述控制电路具体用于，依据所述车载电源电压检测单元检测到的所述现代有轨电车车载储能电源的电压值，控制所述主电路回路输出与所述现代有轨电车车载储能电源的电压值相匹配的输出电流值，为所述现代有轨电车车载储能电源充电。
[0012]优选地，当所述车载电源电压检测单元检测到所述现代有轨电车车载储能电源的电压值接近所述现代有轨电车车载储能电源的额定电压值时，所述控制电路控制所述主电路回路采用小于峰值功率值的预设功率值恒功输出。
[0013]优选地，还包括防雷击保护单元，所述防雷击保护单元设置于所述主电路回路的输入端和输出端。
[0014]优选地,还包括柜体结构；
[0015]所述至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路均设置于所述柜体结构中，使得所述至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路与外界环境隔离。
[0016]优选地,所述柜体结构具体包括:柜体骨架、柜体前后门、柜体侧板、柜体顶部和广告牌安装座；
[0017]其中所述柜体顶部为屋檐式防水盖，所述屋檐式防水盖四周设置有导水槽；
[0018]所述广告牌安装座用于连接城市街道的广告牌。
[0019]优选地，所述直流环网的输入电压为直流1500V输入电压。
[0020]基于本发明的另一方面，本发明提供一种智能化大电流地面充电系统，包括至少一个如上权利要求任一项所述的智能化大电流地面充电装置；
[0021]当包括多个所述智能化大电流地面充电装置时，所述多个所述智能化大电流地面充电装置位于相同或不同直流环网中。
[0022]优选地，还包括上级监测装置，所述上级监测装置用于实时监测位于相同直流环网中的多个智能化大电流地面充电装置的运行状态；
[0023]所述上级监测装置还用于，限制所述位于相同直流环网中的处于运行状态的智能化大电流地面充电装置的个数。
[0024]应用上述技术方案，本发明提供一种智能化大电流地面充电装置，包括至少两个主电路回路和与主电路回路个数相等的控制电路，一个控制电路对应控制一个主电路回路，且至少两个主电路回路间并联连接；其中每一路主电路回路包括输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路。具体地，每一路主电路回路用于接收直流环网输入的直流电压，直流电压依次经过输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路后，最终输出至现代有轨电车车载储能电源，为现代有轨电车车载储能电源充电。因此，本发明提供的智能化大电流地面充电装置实现了对全线储能式现代有轨电车的充电，且本发明提供的智能化大电流地面充电装置只需安装在便于为车辆充电的公共场所位置即可，无需安装在车辆上，相比于现有技术减轻了车体重量。
[0025]同时，本发明提供的智能化大电流地面充电装置中包括至少两个并联连接且独立工作的主电路回路，当其中任意一个主电路回路故障时，另一个主电路回路仍可以继续工作，继续为现代有轨电车车载储能电源充电。
【专利附图】
【附图说明】
[0026]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置的一种结构示意图；
[0028]图2为本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置中主电路回路的结构示意图；
[0029]图3为本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置的另一种结构示意图；
[0030]图4为本发明中智能化大电流地面充电装置采用智能化调节电流输出模式的示意图；
[0031]图5为本发明中充电曲线示意图；
[0032]图6为本发明中峰值功率值充电曲线示意图；
[0033]图7为本发明中柜体结构的结构示意图；
[0034]图8为本发明提供的一种智能化大电流地面充电系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0035]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]实施例一
[0037]请参阅图1，其示出了本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置的一种结构示意图，该智能化大电流地面充电装置应用于直流环网系统中，具体包括:至少两个主电路回路100和与主电路回路100个数相等的控制电路200。在后续实施例中，本发明均以包括两个主电路回路100和两个控制电路200为例进行说明。
[0038]其中，一个控制电路200对应控制一个主电路回路100，两个主电路回路100并联连接在直流环网与现代有轨电车车载储能电源(以下简称为车载储能电源)之间。
[0039]主电路回路100包括输入保护电路110、输入检测电路120、直流斩波电路130和隔离保护电路140。示例性的，如图2所示，主电路回路100可以具体包括主接触器101、DC-DC电源模块102、电抗器103和隔离开关104。主电路回路100接收直流环网输入的直流电压，直流电压依次经过主接触器1UDC-DC电源模块102、电抗器103和隔离开关104，最终输出至车载储能电源。
[0040]其中，本发明中的直流环网为1500V的直流环网，直流环网的输入电压为直流1500V输入电压。
[0041]控制电路200用于实时监测主电路回路100的运行状态。具体地，控制电路200用于实时监测主电路回路100中的输入保护电路110、输入检测电路120、直流斩波电路130和隔离保护电路140的运行状态是否正常。当其中任意一个电路出现短路、器件失效等问题时，控制电路200都可以及时监测并捕获到故障信息，并确定该主电路回路100发生故障。那么当控制电路200监测到主电路回路100故障时，控制电路200发出控制指令断开主电路回路100中的主接触器101，控制主电路回路100退出运行状态。此时，只由另一路主电路回路100以50%的功率继续输出，为车载储能电源充电。
[0042]因此，本发明通过在智能化大电流地面充电装置中设置多路主电路回路100并联独立工作的工作模式，保证了当某一或多路主电路回路100出现故障时，可以由剩余的主电路回路100继续工作为车载储能电源充电，保证了现代有轨电车的正常运行。
[0043]因此应用本发明的上述技术方案，本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置，包括至少两个主电路回路100和与主电路回路100个数相等的控制电路200，一个控制电路200对应控制一个主电路回路100，且至少两个主电路回路100间并联连接；其中每一路主电路回路100包括输入保护电路110、输入检测电路120、直流斩波电路130和隔离保护电路140。具体地，每一路主电路回路100用于接收直流环网输入的直流电压，直流电压依次经过输入保护电路110、输入检测电路120、直流斩波电路130和隔离保护电路140后，最终输出至现代有轨电车车载储能电源，为现代有轨电车车载储能电源充电。因此，本发明提供的智能化大电流地面充电装置实现了对全线储能式现代有轨电车的充电，且本发明提供的智能化大电流地面充电装置只需安装在便于为车辆充电的公共场所位置即可，无需安装在车辆上，相比于现有技术减轻了车体重量。
[0044]实施例二
[0045]在上述实施例的基础上，请参阅图3，其示出了本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置的另一种结构示意图，还包括:车载电源电压检测单元300，其中车载电源电压检测单元300用于在为车载储能电源充电前，检测车载储能电源的电压值。
[0046]此时控制电路200具体用于，依据车载电源电压检测单元300检测到的车载储能电源的电压值，控制主电路回路100输出与车载储能电源的电压值相匹配的输出电流值，为车载储能电源充电。
[0047]在实际应用过程中，本发明提供的智能化大电流地面充电装置是利用乘客上下车的短暂时间内为现代有轨电车充电，而现代有轨电车中的车载储能电源的电量可能比较充足，只需充一小部分的电量便满足车载储能电源的要求，那么在乘客上下车的短暂时间内可能发生车载储能电源电量已满，但智能化大电流地面充电装置仍为车载储能电源充电，浪费了电能资源的情况。同时或者，车载储能电源的电量可能比较亏欠，需要较长时间的充电才能满足车载储能电源的要求，那么在乘客上下车的短暂时间内根本无法完成充满所述车载储能电源的电量，此时也就无法保证现代有轨电车的正常运行。
[0048]针对上述问题，本发明提供的智能化大电流地面充电装置采用智能化调节电流输出模式，通过车载电源电压检测单元300首先为车载储能电源的电压值进行检测，进而控制电路200依据检测得到的电压值匹配合理的输出电流值，依据该输出电流值为车载储能电源充电。
[0049]具体地，本发明可以预先设置若干等级的输出电流值，如输出电流值1、输出电流值2、输出电流值3、输出电流值4等。其中输出电流值I >输出电流值2 >输出电流值3>输出电流值4。对应的，每个等级的输出电流值分别对应现代有轨电车一个阶段的电压值，如图4所示。其中电压值A <电压值B <电压值C <电压值D。因此，本发明中车载储能电源的电压值越高，本发明控制主电路回路100输出的输出电流值越小，反之，车载储能电源的电压值越低，本发明控制主电路回路100输出的输出电流值越大，因此保证了现代有轨电车在停站时间内充分利用该停站时间来完成对车载储能电源的充电，且提高了电能资源的利用率，同时减少对上级电网的冲击。
[0050]此外较优的，为了进一步降低对上级电网的冲击，本发明在为车载储能电源的充电过程中，还可以增加恒功输出模式，具体的:当车载电源电压检测单元300检测到车载储能电源的电压值接近车载储能电源的额定电压值时，控制电路200控制主电路回路100采用小于峰值功率值的预设功率值恒功输出。具体如图5和6所示。
[0051]其中，预设功率值可以根据经验或实际需求进行定义。
[0052]实施例三
[0053]在上述实施例的基础上，本发明保护的智能化大电流地面充电装置还可以包括防雷击保护单元400，其中防雷击保护单元400设置于主电路回路100的输入端和输出端。
[0054]本发明通过在主电路回路100的输入端和输出端均设计有防雷击保护单元400，提高了智能化大电流地面充电装置处于露天环境运行安全的可靠性。
[0055]实施例四
[0056]在上述实施例的基础上，本发明还可以包括柜体结构500。
[0057]其中，上述至少两个主电路回路100和与主电路回路100个数相等的控制电路200均设置于所述柜体结构500中，使得至少两个主电路回路100和与主电路回路100个数相等的控制电路200与外界环境隔离。
[0058]具体地,柜体结构500如图7所示,具体包括:柜体骨架501、柜体前后门502、柜体侧板503、柜体顶部504和广告牌安装座505。其中，
[0059]柜体顶部504为屋檐式防水盖，所述屋檐式防水盖四周设置有导水槽，雨水延导水槽及导水管流入地沟，以防止雨水延柜体渗入柜体结构500内部。
[0060]广告牌安装座505用于连接城市街道的广告牌，其可以设置在柜体前后门502的四个边角处，也可设置在柜体结构500的任意位置，对此本发明不做限定。本发明将智能化大电流地面充电装置与城市街道广告融为一体，智能化大电流地面充电装置预留广告牌安装接口，广告牌完全遮盖充电装置正面、背面，避免智能化大电流地面充电装置给城市带来视觉污染，增加设备空间利用效率。
[0061]此外，本发明中柜体结构500采用侧部进出线方式，避免因城市内涝柜体进水对设备造成损害，柜体结构500可承受泡水0.4m ;柜体结构500内部分为前后腔体,前腔体为电气腔体室，后腔体为电抗器及独立风道腔体室，各腔体之间保持完全隔离；柜门与柜体之间采用独特密封措施，保证防水防尘要求；柜体底部还可以设置有安装底架，一是留出风道进风口，二是预留出柜体结构500搬运时叉车的叉接位置。还可以设置柜体顶部吊环及底座叉车双吊装方式，方便现场各种搬运工具使用。
[0062]实施例五
[0063]基于前文本发明提供的一种智能化大电流地面充电装置，本发明还提供一种智能化大电流地面充电系统，包括如上实施例所述的至少一个智能化大电流地面充电装置。
[0064]当包括多个智能化大电流地面充电装置时，多个智能化大电流地面充电装置位于相同或不同直流环网中。
[0065]在实际应用过程中，每个直流环网的承载量是一定的，如果在该同一直流环网中的所有智能化大电流地面充电装置同时工作，会对上级交流环网造成过大冲击，影响城市用电。基于此，本发明保护的智能化大电流地面充电系统中包括上级监测装置1000，如图8所示。上级监测装置1000用于实时监测位于相同直流环网中的多个智能化大电流地面充电装置的运行状态。此外上级监测装置1000还用于限制位于相同直流环网中的处于运行状态的智能化大电流地面充电装置的个数。
[0066]具体地，当上级监测装置1000监测到位于相同直流环网中的处于运行状态的智能化大电流地面充电装置的个数达到预设个数时，上级监测装置1000发出禁止其余未处于运行状态的任意一个智能化大电流地面充电装置工作。而当上级监测装置1000监测到位于相同直流环网中的处于运行状态的智能化大电流地面充电装置的个数未达到预设个数时，允许下一台未处于运行状态的智能化大电流地面充电装置开始工作。
[0067]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0068]以上对本发明所提供的一种智能化大电流地面充电装置和系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在【具体实施方式】及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
【权利要求】
1.一种智能化大电流地面充电装置，应用于直流环网系统中，其特征在于，包括:至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路，一个所述控制电路对应控制一个所述主电路回路，且所述至少两个主电路回路间并联连接；其中每一路所述主电路回路包括输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路，其中， 所述主电路回路用于接收直流环网输入的直流电压，所述直流电压依次经过所述主电路回路中的输入保护电路、输入检测电路、直流斩波电路和隔离保护电路后，输出至现代有轨电车车载储能电源，为所述现代有轨电车车载储能电源充电； 所述控制电路用于实时监测所述主电路回路的运行状态。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述控制电路监测到所述主电路回路故障时，控制所述主电路回路退出运行状态。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括车载电源电压检测单元，所述车载电源电压检测单元用于在为所述现代有轨电车车载储能电源充电前，检测所述现代有轨电车车载储能电源的电压值； 所述控制电路具体用于，依据所述车载电源电压检测单元检测到的所述现代有轨电车车载储能电源的电压值，控制所述主电路回路输出与所述现代有轨电车车载储能电源的电压值相匹配的输出电流值，为所述现代有轨电车车载储能电源充电。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，当所述车载电源电压检测单元检测到所述现代有轨电车车载储能电源的电压值接近所述现代有轨电车车载储能电源的额定电压值时，所述控制电路控制所述主电路回路采用小于峰值功率值的预设功率值恒功输出。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括防雷击保护单元，所述防雷击保护单元设置于所述主电路回路的输入端和输出端。
6.根据权利要求1-5任一项所述的装置，其特征在于，还包括柜体结构； 所述至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路均设置于所述柜体结构中，使得所述至少两个主电路回路和与所述主电路回路个数相等的控制电路与外界环境隔尚。
7.根据权利要求6任一项所述的装置，其特征在于，所述柜体结构具体包括:柜体骨架、柜体前后门、柜体侧板、柜体顶部和广告牌安装座； 其中所述柜体顶部为屋檐式防水盖，所述屋檐式防水盖四周设置有导水槽； 所述广告牌安装座用于连接城市街道的广告牌。
8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述直流环网的输入电压为直流1500V输入电压。
9.一种智能化大电流地面充电系统，其特征在于，包括至少一个如上权利要求1-8任一项所述的智能化大电流地面充电装置； 当包括多个所述智能化大电流地面充电装置时，所述多个所述智能化大电流地面充电装置位于相同或不同直流环网中。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括上级监测装置，所述上级监测装置用于实时监测位于相同直流环网中的多个智能化大电流地面充电装置的运行状态； 所述上级监测装置还用于，限制所述位于相同直流环网中的处于运行状态的智能化大电流地面充电装置的个数。
【文档编号】H02J7/00GK104410123SQ201410710598
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月28日 优先权日:2014年11月28日
【发明者】张伟先, 陈朝晖, 张彦林, 文午, 李玉梅, 沈朝喜, 柯建明, 胡润文, 黄钰强, 汪俊, 王雪莲, 付亚娥, 陈盛才, 刘洋, 董凯文, 莫文芳 申请人:南车株洲电力机车有限公司