一种纯电动轨道机车的电气系统技术方案

本发明专利技术涉及一种纯电动轨道机车的电气系统，由动力电池、电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成；动力电池独立且直接给电机驱动器供电，整车控制系统与电池管理系统BMS和电机驱动器之间用CAN通讯连接，电机驱动器直接由动力电池供能，通过SPWM技术分别控制两个电动机。本发明专利技术所述的纯电动轨道机车的电气系统为轨道机车的纯电动化提供了一种系统的解决方案，简化了通过电池运行轨道机车的供电系统，降低了设备的投入成本，减少了中间控制流程，增大了轨道机车的续航能力，同时也可进行远程监控、调度、维护便于管理。

An Electrical System of Pure Electric Track Locomotive

【技术实现步骤摘要】
一种纯电动轨道机车的电气系统
本专利技术涉及电动轨道机车的电气系统领域，具体来说适用于短途运输的轨道机车中，尤其是在还没有搭建电网的轨道或者在建的轨道情况下使用的一种纯电动轨道机车的电气系统。
技术介绍
目前，石油、煤炭等不可再生资源被过度使用，可供人类消耗的资源越来越少；同时随着人们环境保护意识的日益提高，越来越多的人们选择使用新能源汽车，新能源汽车为解决环境污染问题打开了新的思路。然而在火车轨道或者地铁轨道的铺设中，目前仍使用传统机车，传统机车在运行时产生的噪声大、能源利用率较低、排放尾气多，尤其在启停频繁的情况下，传统机车的能源利用率更低，使用制动与缓解制动的时间都较长，工作效率较低。如果在地下施工，由于空气流通的不便，会导致建设施工者在工作过程中吸入大量尾气，对身体健康构成很大威胁。现有的使用电池为动力源运行的轨道机车普遍存在供电系统结构复杂、零部件多、控制繁琐等问题，轨道机车的电制动系统中不仅有电池，还需要有根据实际车速来回切换中间回路的调压机构、匹配不同工作电压等级的回路等复杂结构，另外由于电池的容量小，因此续航能力差，而且轨道机车中普遍缺乏GPS及远程监控功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种纯电动轨道机车的电气系统，解决在没有电网铺设的情况下施工时，使用电池运行的轨道机车结构复杂、零部件多、控制繁琐、续航能力差、缺乏GPS及远程监控功能等问题，大大简化了轨道机车的电气系统，提高了轨道机车的控制可靠性。本专利技术公开了一种纯电动轨道机车的电气系统，只由动力电池提供能量来源且不需要变换，整个电气系统仅由电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成，适用于短途运输的轨道机车中，尤其适用于还没有搭建电网的轨道或者在建轨道的情况下使用，该纯电动轨道机车的电气系统大大节省了机车的内部空间，节约了生产制造成本、提升了驾驶员的驾驶舒适度，无噪声无污染，更加环保，紧跟电气化步伐。为解决上述技术问题，本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种纯电动轨道机车的电气系统，由动力电池、电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成；所述动力电池独立且直接给第一电机驱动器和第二电机驱动器供电，不需要连接电网，不仅不需要中间调节电压的机构及其附属配件，简化了电气系统的整体结构，而且不需要根据车辆运行速度来切换不同等级的电压，简化了电气系统的复杂程度；所述整车控制系统与电池管理系统BMS、第一电机驱动器和第二电机驱动器之间用CAN通讯连接，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器直接由动力电池供能，不需要增加电压调节模块，通过SPWM技术分别控制第一电动机和第二电动机。所述动力电池的供电平台为600V，续航能力为300km，中间不需要增加用于调节降低或升高系统电压的变压器及其附属机构，也不用根据预设的函数如线性的调节中间回路电压，运行时不需要连接电网。所述动力电池为具有温度过低时可自动加热等功能的大容量磷酸铁锂电池，具有能量密度高、安全、充放电衰减小、使用寿命长等优点，是现在很多乘用车的常用电池。动力电池容量的提升大大提高了轨道机车的续航能力，动力电池具有的加热功能可以使动力电池在恶劣作业环境下发挥出最佳的性能。所述动力电池具有的温度过低时可自动加热的功能是为了在冬季或北方气温过低时提升动力电池的性能，增大轨道机车的行驶里程。所述电池管理系统BMS对所述动力电池进行管理，包括但不限于管理：电压采样、温度采样、均衡功能、电池加热功能、保护功能、充电管理。所述均衡功能是指如果采到动力电池中某个单体电压最高时，电池管理系统BMS就会开启能量消耗单元，消耗一部分能量使单体电压降下来，当该单体电压降至平均值时，电池管理系统BMS就会关闭能量消耗单元。所述电池加热功能根据电池管理系统BMS采样得到的环境温度来判断是否开启加热功能，根据电池管理系统BMS采样得到的环境温度如果低于某阈值，电池管理系统BMS就会就自动开启动力电池加热单元，以发挥动力电池的最佳性能。所述整车控制系统具有远程监控功能，能够实时远程监控车辆当前状态、位置信息，便于根据实际情况远程指挥车辆运行，根据驾驶员的需求对车辆动力系统进行协调与控制、监控车辆当前各状态信息、发送至各仪表显示并通过触摸屏实现人机交互、控制车辆灯光及车辆其他辅助功能。所述整车控制系统接收驾驶员对车辆施加的各项操作，并将驾驶员的操作进行统一处理，通过CAN通讯，分发给下属单元的不同执行机构去执行。整车控制系统与下属单元电池管理系统BMS、电机驱动器之间的CAN通讯，是通过CAN线连接而进行通讯，提升了整个电气系统的抗干扰特性，整车控制系统还具有远程监控功能，可实时远程监控车辆当前状态、GPS位置信息，便于根据管理及远程处理车辆故障信息。所述电机驱动器为逆变器，通过SPWM技术控制永磁同步电机，通过弱磁降低永磁同步电机的反电动势，增大永磁同步电机的转速范围。所述电动机为低转速大扭矩的永磁同步电机，所述第一电动机和第二电动机分别为纯电动轨道机车的前轮和后轮提供动力，使驱动力均匀分布，避免了两台电动机同时给位于后轮提供动力时，后轮与电动轨道之间出现打滑现象的情况，为轨道机车提供尽可能的最大动力。永磁同步电机具有能量密度高、体积小、在整个Tn特性中效率高的优点，具有低转速大扭矩的永磁同步电机能够满足货运时的动力需求。本专利技术的有益效果在于：本专利技术所述的纯电动轨道机车的电气系统为轨道机车的纯电动化提供了一种系统的解决方案，简化了通过电池运行轨道机车的供电系统，降低了设备的投入成本，减少了中间控制流程，增大了轨道机车的续航能力，同时也可进行远程监控、调度、维护便于管理。附图说明图1为纯电动轨道机车的电气系统结构图；图2为纯电动轨道机车的结构示意图。具体实施方式下面将对本专利技术做进一步的详细说明：本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。一种纯电动轨道机车的电气系统，由动力电池、电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成；所述动力电池独立且直接给第一电机驱动器和第二电机驱动器供电，所述整车控制系统与电池管理系统BMS、第一电机驱动器和第二电机驱动器之间用CAN通讯连接，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器直接由动力电池供能，通过SPWM技术分别控制第一电动机和第二电动机。所述动力电池的供电平台为600V，续航能力为300km。所述动力电池为磷酸铁锂电池。所述电池管理系统BMS对所述动力电池进行管理，包括但不限于管理：电压采样、温度采样、均衡功能、电池加热功能、保护功能、充电管理。所述整车控制系统具有远程监控功能，能够实时远程监控车辆当前状态、位置信息，便于根据实际情况远程指挥车辆运行，根据驾驶员的需求对车辆动力系统进行协调与控制、监控车辆当前各状态信息、发送至各仪表显示并通过触摸屏实现人机交互、控制车辆灯光及车辆其他辅助功能。所述电机驱动器为逆变器。所述电动机为低转速大扭矩的永磁同步电机，所述第一电动机和第二电动机分别为纯电动轨道机车的前轮和后轮提供动力。如图1所示，电池管理系统BMS采集动力电池的单体电压、单体温度和电池箱温度，并计算出总电压、总电流、剩余电量SOC，通过CAN通讯将动力电池的各项信息传给整车控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纯电动轨道机车的电气系统，其特征在于：由动力电池、电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成；所述动力电池独立且直接给第一电机驱动器和第二电机驱动器供电，所述整车控制系统与电池管理系统BMS、第一电机驱动器和第二电机驱动器之间用CAN通讯连接，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器直接由动力电池供能，通过SPWM技术分别控制第一电动机和第二电动机。

【技术特征摘要】
1.一种纯电动轨道机车的电气系统，其特征在于：由动力电池、电池管理系统BMS、整车控制系统、电机驱动器和电动机组成；所述动力电池独立且直接给第一电机驱动器和第二电机驱动器供电，所述整车控制系统与电池管理系统BMS、第一电机驱动器和第二电机驱动器之间用CAN通讯连接，所述第一电机驱动器和第二电机驱动器直接由动力电池供能，通过SPWM技术分别控制第一电动机和第二电动机。2.根据权利要求1所述的纯电动轨道机车的电气系统，其特征在于：所述动力电池的供电平台为600V，续航能力为300km。3.根据权利要求2所述的纯电动轨道机车的电气系统，其特征在于：所述动力电池为磷酸铁锂电池。4.根据权利要求1所述的纯电动轨道机车的电气系统，其特征在于：所述电池管理系统BMS对所述动...

【专利技术属性】
技术研发人员：范博，关大友，杨重山，
申请(专利权)人：北京华盛源通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11