一种煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统技术方案

本实用新型专利技术具体涉及一种煤矿井下无轨胶轮电动车复合电源系统，包括蓄电池组、超级电容、永磁直流电以及机操作控制板，还包括串接在蓄电池组后的第一功率转换器、串接在超级电容后的第二功率转换器、串接在永磁直流电机前的第三功率转换器，第一功率转换器和第二功率转换器均连接第三功率转换器；操作控制板分别连接控制第一功率转换器、第二功率转换器、第三功率转换器。采用上述技术方案，解决了煤矿井下无轨胶轮电动车连续爬坡持续大电流放电的问题，提高再生制动能量回收效率，避免再生制动可能对蓄电池造成损害，提高煤矿井下无轨胶轮电动车的续驶里程，加速电动汽车在煤矿的应用，为煤矿的清洁、高效、安全运输提供保证。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电动车电源
，具体涉及一种煤矿井下无轨胶轮电动车复合电源系统。
技术介绍
将电动汽车的概念引入煤矿井下防爆无轨胶轮车，可以研宄煤矿井下无轨胶轮电动车的防爆、低污染、节能、高效率等关键技术，以克服柴油无轨胶轮车的缺点，实现煤矿运输的清洁、高效、安全，为煤矿井下无轨胶轮电动车在煤矿井下的应用提供科学依据和技术基础。但是目前，蓄电池的比功率和比能量较小，还不能满足煤矿井下无轨胶轮电动车的功能需求；而超级电容的比能量较低，也不能满足煤矿井下无轨胶轮电动车续驶里程的需要。蓄电池或超级电容任何一种能量源，都难以单独用作煤矿井下无轨胶轮电动车的能源。再加上蓄电池充/放电电流的限制，造成煤矿井下无轨胶轮电动车再生制动过程中所产生的再生制动能量不能充分利用。如果能将超级电容与蓄电池组合构成复合电源系统，则可以充分利用超级电容比功率大、充/放电效率高的特点，将其用作再生制动回馈能量储存单元，不但可以大大提高再生制动效率，而且可以避免再生制动可能对蓄电池造成的损害，因此复合电源系统优势也较突出，但是从目前的市场上看，并没有有效的能利用在煤矿井下无轨胶轮电动车的复合电源。
技术实现思路
本技术的目的是克服蓄电池或超级电容任何一种能量源，都难以单独用作煤矿井下无轨胶轮电动车的能源的问题，提供一种复合能源电动车的电源系统，该电源系统能很好地提高汽车的加速性能和爬坡性能，并且减少主电源的大电流放电时间，避免了主电源的损坏及容量的减少。为此，本技术提供了一种煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统，包括功率转换器组、储能器件以及永磁直流电机，所述的储能器件包括蓄电池组和超级电容，所述的功率转换器组包括三个功率转换器，分别为串接在蓄电池组后的第一功率转换器、串接在超级电容后的第二功率转换器、串接在永磁直流电机前的第三功率转换器，第一功率转换器和第二功率转换器均连接第三功率转换器；所述煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统还包括操作控制板，操作控制板分别连接控制第一功率转换器、第二功率转换器、第三功率转换器。所述的第一功率转换器、第二功率转换器、第三功率转换器均为双向升降压DC/DC变换器。所述的操作控制板为数字信号处理器。所述的操作控制板通过第一绝缘栅双极型晶体管后分别与第一功率转换器、第二功率转换器导通，操作控制板通过第二绝缘栅双极型晶体管后与第三功率转换器导通。所述的蓄电池组、超级电容分别与操作控制板导通传递电压和电流信号；所述的永磁直流电机与操作控制板导通传递电枢的电流信号。与现有技术相比，本技术具有以下有益效果:1、本技术满足煤矿井下无轨胶轮电动车续驶里程和加速及爬坡性能的要求，实现功率要求和能量要求的分离。2、本技术可在车辆制动和减速时回收能量，延长煤矿井下无轨胶轮电动车续驶里程。利用超级电容功率密度高、充电电流大的特点，将再生制动过程中回馈的电能储存在超级电容中，则可以大大提尚再生制动的回馈电流，提尚再生制动效率。此外，超级电容充放电效率很高，因此再生制动过程中回收到超级电容的能量将得到更有效的利用，使煤矿井下无轨胶轮电动车的续驶里程得到进一步提高。3、本技术减少主电源的大电流放电时间，避免了主电源的损坏及容量的减少。利用超级电容的吸收特性来均衡电流，使煤矿井下无轨胶轮电动车在加速和爬坡过程的电池放电电流得到减少，从而提高电池的能量利用率和使用寿命，降低生产成本，改善煤矿井下无轨胶轮电动车的起步、加速和爬坡性能。4、本技术提高了制动可靠性。制动及减速工况下不但能回收能量，提高汽车的运行能量效率，而且大大提高了再生制动的制动力矩，使制动系统的可靠性得到改善。以下将结合附图对本技术做进一步详细说明。【附图说明】图1是本技术系统结构示意图。图2是正常行驶工况下的工作原理图。图3是加速/爬坡工况下的工作原理图。图4是制动行驶工况下的工作原理图。附图标记说明:1、蓄电池组；2、超级电容；3、第一功率转换器；4、第二功率转换器；5、第三功率转换器；6、永磁直流电机；7、操作控制板；8、第一绝缘栅双极型晶体管；9、第二绝缘栅双极型晶体管。【具体实施方式】实施例1:本实施例提供一种煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统，如图1所示，包括功率转换器组、储能器件以及永磁直流电机6，所述的储能器件包括蓄电池组I和超级电容2，所述的功率转换器组包括三个功率转换器，分别为串接在蓄电池组I后的第一功率转换器3、串接在超级电容2后的第二功率转换器4、串接在永磁直流电机6前的第三功率转换器5，第一功率转换器3和第二功率转换器4均连接第三功率转换器5 ；煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统还包括操作控制板7，操作控制板7分别连接控制第一功率转换器3、第二功率转换器4、第三功率转换器5。操作控制板7会接受到不同的控制信号，根据不同的控制信号分别控制功率转换器组的三个功率转换器使得分别完成不同的电能流向。主要有三种工况，如图2、3、4所示，分别为正常行驶工况、加速/爬坡工况和制动行驶工况。如图2所示，为正常行驶工况，此种工况下，永磁直流电机6低功率状态运行，蓄电池组I提供的电能一部分供给永磁直流电机6，另一部分直接传递给超级电容2进行电能贮存；如图3所示，为加速/爬坡工况，此种工况下，永磁直流电机6高功率状态运行，蓄电池组I提供的电能全部供给永磁直流电机6，此外，超级电容2也开始进行放电，对蓄电池组I供电起到辅助作用；如图4所示，为制动行驶工况，此种工况下，永磁直流电机6处于发电机模式，永磁直流电机6将电动车的部分动能转换为电能储存在超级电容或蓄电池中。实施例2:在实施例1的基础上，本实施例中，第一功率转换器3、第二功率转换器4、第三功率转换器5均为双向升降压DC/DC变当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统，包括功率转换器组、储能器件以及永磁直流电机（6），其特征在于：所述的储能器件包括蓄电池组（1）和超级电容（2），所述的功率转换器组包括三个功率转换器，分别为串接在蓄电池组（1）后的第一功率转换器（3）、串接在超级电容（2）后的第二功率转换器（4）、串接在永磁直流电机（6）前的第三功率转换器（5），第一功率转换器（3）和第二功率转换器（4）均连接第三功率转换器（5）；所述煤矿井下无轨胶轮电动车的电源系统还包括操作控制板（7），操作控制板（7）分别连接控制第一功率转换器（3）、第二功率转换器（4）、第三功率转换器（5）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张传伟，党蒙，文建平，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：新型
国别省市：陕西;61