一种双向DCDC充电装置以及充电控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于公共交通技术领域，提供了一种双向DCDC充电装置及充电控制方法，包括有受电弓、超级电容组、动力电池组、电机控制器以及驱动电机，受电弓与超级电容组电连接并用于对超级电容组进行充电，超级电容组经电机控制器后与驱动电机电连接并用于对驱动电机供电，超级电容组和动力电池组之间串联有用于实现在超级电容组和动力电池组之间能量的双向传输DC/DC变换器。本发明专利技术的优点在于以超级电容组和动力电池组并行供电，通过而且动力电池组和超级电容组的辅助作用更为明显，两种辅助电源优势互补，降低系统成本，又保证了充电控制过程的快速性和可靠安全性。

Bidirectional DCDC charging device and charging control method

The invention belongs to the technical field of public transportation, provides a bidirectional DCDC charging device and charging control method, including the pantograph, super capacitor, power battery, motor controller and drive motor, the pantograph and the super capacitor group is electrically connected and used for super capacitor group for charging, the super capacitor group after the motor controller and drive motor are electrically connected and used to drive motor power supply for DC/DC converter to achieve the two-way transmission of energy between the super capacitor and power battery series between the super capacitor and battery packs. The invention has the advantages of a super capacitor group and power battery parallel power supply, and the auxiliary function of power battery and super capacitor is more obvious, two kinds of auxiliary power complementary advantages, reduce the cost of the system, and ensure the rapid and reliable safety control charging process.

【技术实现步骤摘要】
一种双向DCDC充电装置以及充电控制方法
本专利技术属公共交通
，具体涉及一种双向DCDC充电装置以及充电控制方法。
技术介绍
能源与环境已成为当前全球最为关注的问题，能源是经济的基础，而环境是制约经济和社会发展的重要因素。节能和环保的客观需求促使公交车朝电动化方向发展，随之也推动了服务于大规模电动公交车的充换电站等基础设施的建设。现阶段，我国国内充换电站的服务对象以公交车、出租车、公务车等群体用户为主。目前电动公交车存在的问题：1、动力电池续航能力不足，目前解决的方案有两个，一种是通过在电动公交车上装载大量的储能动力电池来实现，这种模式虽然可提高续航能力，但仍然满足不了人们需求，且电池价格昂贵，而且极大地增加整车重量，另一种方式是采用换电池模式，由于电动公交车的结构差异大，电池模块很难标准化，无法进行大规模的普及，同时由于电池重量重，需要专用的换电设备，且频繁的换电对电池组的电气及机械设备接口带来大量的安全及可靠性的隐患；2、电池寿命问题，目前采用的对车载动力电池直接进行大功率快速充电的充电模式不仅需要动辄上百千瓦的充电系统，且对电池的寿命会造成极大的影响。为了增加续航里程，对电池进行深放和深充都会对电池寿命造成影响；3、价格问题，目前由于电动公交车要想实现较为理想的续航里程，则需装载较大容量的动力电池，由于动力电池价格比较贵，从而造成整车的成本明显偏高；4、充电基础设备不足问题，目前的电动公交车对应的快速充电方式，需要建设大量的充电站，即使是采用慢充模式，由于电池容量比较大，一般设计的公交车充电桩也都有60kw左右，充电时间长，由于相关基础设施建设的问题，目前的电动公交车还无法实现远距离行驶，很多人担心如果我们的电池没电了怎么办，即使找到一个地方充电，可能也要等上几个小时才能将电池充满。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，而提供一种体积小、成本低、循环寿命长、安全性高，工作可靠性高，使电动公交车的续驶里程大为增加，以满足持续的里程数的需求的双向DCDC充电装置以及充电控制方法。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种双向DCDC充电装置，其特征在于，包括有受电弓、超级电容组、动力电池组、电机控制器以及驱动电机，所述的受电弓与超级电容组电连接并用于对超级电容组进行充电，所述的超级电容组经电机控制器后与驱动电机电连接并用于对驱动电机供电，所述的超级电容组和动力电池组之间串联有用于实现在超级电容组和动力电池组之间能量的双向传输DC/DC变换器，在电动公交车正常运行时由超级电容组经电机控制器为驱动电机供电，中间停站时地面充电站经受电弓为超级电容组充电，首站和末站地面充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电，在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆年检沿途无充电设施等应急情况下，通过DC/DC变换器实现动力电池组向超级电容组补充能量。在上述的一种双向DCDC充电装置中，所述的超级电容组的工作电压范围DC200～770V，超级电容组侧的最大电流为200A，所述的动力电池组侧的工作电压范围为DC288～440V，动力电池组侧的最大电流为250A。在上述的一种双向DCDC充电装置中，所述的受电弓上具有三个电极，按面朝电动公交车前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极、接地极、负极，在电动公交车的首站和末站时电动公交车的充电架与受电弓的正极、负极、接地极的三极接触上电连接后为超级电容组充电，在停靠中间站时乘客上下车的间隙电动公交车的充电架与受电弓的正极、负极、接地极的三极接触上电连接后并通过DC/DC变换器为超级电容组充电。在上述的一种双向DCDC充电装置中，所述的受电弓的接地极低于正极和负极，所述的充电架的正极和负极之间、正极、负极与接地极之间的绝缘应不小于1MΩ。在上述的一种双向DCDC充电装置中，所述的受电弓上设置有弓头滑板，在快速充电时受电弓升弓后的弓头滑板与电极之间的接触压力为90-160N。本专利技术为解决上述技术问题还提供了一种双向DCDC充电控制方法，其特征在于，按以下模式步骤如下：模式S1、电动公交车在充电模式下，且电池补电开关按下后，当超级电容组的电压大于700V时，充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电；模式S2、电动公交车处于应急充电模式时，且电池补电开关按下后，当超级电容组的电压大于600V时，充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电进行降功率50％充电；模式S3、当动力电池组处于无法供电的工作状态，且电动公交车处于运行模式，当超级电容组的电压大于380V时，超级电容组通过DC/DC变换器为动力电池组侧供电；模式S4、在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆年检沿途无充电设施等应急情况下，当超级电容组小于250V，且动力电池组SOC大于20％时，动力电池组通过DC/DC变换器向超级电容组侧补电。在上述的一种双向DCDC充电控制方法中，模式S1时DC/DC变换器为动力电池组进行满功率充电，充电模式为恒流限压模式，充电时输出电流设定值为Min(200，A充)，其中A充为最大10S充电电流，输出电压设定值为460V，模式S1需满足以下条件：1、充电模式有效；2、电池补电开关按下；3、超级电容组的电压>700V；3、DC/DC变换器启动允许条件满足；4、无DC/DC变换器“降功率故障”；5、无动力电池组“禁止充电故障”；6、动力电池组“主接触器闭合”。在上述的一种双向DCDC充电控制方法中，模式S2时充电模式时，DC/DC变换器为动力电池组充电进行降功率50％充电，充电模式为恒流限压模式，充电时输出电流设定值为Min(100,A充)，其中A充为最大10S充电电流，输出电压设定值为460V，模式S2需满足以下条件：1、充电模式有效；2、电池补电开关按下或者电动公交车处“应急充电模式”；3、超级电容组的电压>600V；3、DC/DC变换器启动允许条件满足；4、存在任一DC/DC“降功率故障”；5、无动力电池组“禁止充电故障”；6、动力电池组“主接触器闭合”。在上述的一种双向DCDC充电控制方法中，模式S3时放电模式时，超级电容组通过DC/DC变换器为动力电池组侧供电，充电模式为恒流限压模式，输出电流设定值为100A，输出电压设定值为400V，模式S2需满足以下条件：1、放电模式有效；2、超级电容组的电压>380V；3、DC/DC启动允许条件满足；4、动力电池组“主接触器断开”；5、司机钥匙在“ON”位置。在上述的一种双向DCDC充电控制方法中，模式S4时放电模式下，在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆年检沿途无充电设施等应急情况下，当超级电容组欠压时，动力电池组向超级电容组供电，充电模式为恒压限流模式，输出电流设定值为Min(150,Iset)，输出电压设定值为Uset＝520，其中Iset＝(P放-12)*1000/Uset，P放为最高10S放电功率限制值，模式S4需满足以下条件：1、放电模式有效；2、超级电容组＜250V；3、DC/DC变换器启动允许条件满足；4、无动力电池组“禁止放电故障”；5、动力电池组主接触器闭合；6、无“动力电池组欠压”；7、无动力电池组“容量低报警”；8、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向DCDC充电装置，其特征在于，包括有受电弓、超级电容组、动力电池组、电机控制器以及驱动电机，所述的受电弓与超级电容组电连接并用于对超级电容组进行充电，所述的超级电容组经电机控制器后与驱动电机电连接并用于对驱动电机供电，所述的超级电容组和动力电池组之间串联有用于实现在超级电容组和动力电池组之间能量的双向传输DC/DC变换器，在电动公交车正常运行时由超级电容组经电机控制器为驱动电机供电，中间停站时地面充电站经受电弓为超级电容组充电，首站和末站地面充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电，在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆年检沿途无充电设施等应急情况下，通过DC/DC变换器实现动力电池组向超级电容组补充能量。

【技术特征摘要】
1.一种双向DCDC充电装置，其特征在于，包括有受电弓、超级电容组、动力电池组、电机控制器以及驱动电机，所述的受电弓与超级电容组电连接并用于对超级电容组进行充电，所述的超级电容组经电机控制器后与驱动电机电连接并用于对驱动电机供电，所述的超级电容组和动力电池组之间串联有用于实现在超级电容组和动力电池组之间能量的双向传输DC/DC变换器，在电动公交车正常运行时由超级电容组经电机控制器为驱动电机供电，中间停站时地面充电站经受电弓为超级电容组充电，首站和末站地面充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电，在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆年检沿途无充电设施等应急情况下，通过DC/DC变换器实现动力电池组向超级电容组补充能量。2.根据权利要求1所述的一种双向DCDC充电装置，其特征在于，所述的超级电容组的工作电压范围DC200～770V，超级电容组侧的最大电流为200A，所述的动力电池组侧的工作电压范围为DC288～440V，动力电池组侧的最大电流为250A。3.根据权利要求2所述的一种双向DCDC充电装置，其特征在于，所述的受电弓上具有三个电极，按面朝电动公交车前进方向为基准，三个电极的排布分别为正极、接地极、负极，在电动公交车的首站和末站时电动公交车的充电架与受电弓的正极、负极、接地极的三极接触上电连接后为超级电容组充电，在停靠中间站时乘客上下车的间隙电动公交车的充电架与受电弓的正极、负极、接地极的三极接触上电连接后并通过DC/DC变换器为超级电容组充电。4.根据权利要求3所述的一种双向DCDC充电装置，其特征在于，所述的受电弓的接地极低于正极和负极，所述的充电架的正极和负极之间、正极、负极与接地极之间的绝缘应不小于1MΩ。5.根据权利要求4所述的一种双向DCDC充电装置，其特征在于，所述的受电弓上设置有弓头滑板，在快速充电时受电弓升弓后的弓头滑板与电极之间的接触压力为90-160N。6.一种双向DCDC充电控制方法，其特征在于，按以下模式步骤如下：模式S1、电动公交车在充电模式下，且电池补电开关按下后，当超级电容组的电压大于700V时，充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电；模式S2、电动公交车处于应急充电模式时，且电池补电开关按下后，当超级电容组的电压大于600V时，充电站经受电弓通过DC/DC变换器为动力电池组充电进行降功率50％充电；模式S3、当动力电池组处于无法供电的工作状态，且电动公交车处于运行模式，当超级电容组的电压大于380V时，超级电容组通过DC/DC变换器为动力电池组侧供电；模式S4、在充电桩故障、夜间停车场与实际运营线路较远或车辆...

【专利技术属性】
技术研发人员：何安清，胡远敏，宋国鹏，王建荣，张焕，刘京，候连武，孙新岱，朱军军，
申请(专利权)人：浙江南车电车有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33