一种双源供电轨道工程车及其上电方法技术

本发明专利技术涉及双源供电轨道工程车，包括动力车以及与所述动力车相连的作业车，动力车设置有动力电池组、内燃发电机组、综合电源柜和动力车用电负载，作业车设置有作业车用电负载，所述双源供电轨道工程车使用动力电池组或内燃发电机组作为整车总电源，且两种总电源之间能根据需要自由切换；所述动力电池组和内燃发电机组分别与综合电源柜相连并由综合电源柜切换两种总电源以实现对动力车用电负载和作业车用电负载的供电。此外本发明专利技术还借由上述技术方案提出了两种动力源供电时的上电方法。由于本发明专利技术采用双源配置方案，既能适用于在隧道等环境质量要求较高的环境中长时间运行，又能够保证车辆在作业运行时全程不需触网带电，保障地面操作人员安全。

A dual power supply rail engineering vehicle and its power on method

【技术实现步骤摘要】
一种双源供电轨道工程车及其上电方法
本专利技术属于铁路工程和维护车辆
，特别涉及一种应用于铁路工程和设备维护领域的双源供电轨道工程车及其上电方法。
技术介绍
当前，利用钢轨打磨/钢轨铣磨技术进行铁道线路维护已成为国内外轨道养护的共识。随着我国轨道交通行业的快速发展和各项环境保护政策的大力推行，使用内燃发电机组作为主要动力电源的传统钢轨打磨/铣磨车辆将逐渐退出各大用户的采购需求清单。近年来，我国的轻轨、地铁、高铁、有轨电车等各种新型轨道交通产品大量应用，轨道打磨/铣磨的作业环境千差万别，如在地铁隧道等区域进行作业时，内燃机尾气难以排出，大量有毒气体和粉尘对作业人员的身体健康带来很大伤害。同时，内燃机还存在工作效率低、噪声大、燃料消耗量大等缺点。轨道打磨/铣磨车辆在作业时需要操作人员随时监控或检查车辆状态和作业效果，而采用电力接触网作为主要动力电源的车辆在运行时由于导轨或架空线网带有高压电，对操作人员的安全存在很大威胁。在现有技术中，与本专利技术较为接近的技术方案是授权公告号为CN104742918B，专利技术名称为《双动力源地铁电传动钢轨打磨车及其动力切换方法》，该专利技术的钢轨打磨车采用地铁接触网和内燃发电机组作为双电源备份供电，在有电区通过接触网取电运行，在无电区采用内燃发电机组供电运行。该专利技术在部分程度上缓解了传统钢轨打磨车辆完全采用内燃发电机组供电运行的效率、污染、震动、噪声等各种问题和缺点，实现了双电源备份供电。但是，该专利技术描述的钢轨打磨车不能满足行业内越来越严格的安全要求，如有些地铁公司要求钢轨打磨车禁止触网作业，避免钢轨带电，保障相关作业人员的安全。因此，在这类情形下，该专利技术描述的钢轨打磨车等同于传统单一内燃发电机组驱动的钢轨打磨车，在清洁能源使用效率和用电安全方面都存在较大缺陷。现有技术与本专利技术较为接近的另一技术方案是公开号为CN107299567A的中国专利技术专利《一种电力接触网和蓄电池组双动力钢轨铣磨车》，该专利技术的钢轨铣磨车采用电力接触网和蓄电池组作为双动力电源备份供电。车辆在有电区通过接触网取电运行，并同时给蓄电池充电；在无电区可由蓄电池为车辆临时供电。该专利技术解决了内燃发电机组供电车辆的效率、污染、震动、噪声等问题，实现了工作全程零排放的目标效果。但是，该专利技术却仍然存在车辆触网运行时不可避免的操作人员的安全隐患问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种双源供电轨道工程车及其上电方法，既能适用于在隧道等环境质量要求较高的环境中长时间运行，又能够保证车辆在作业运行时全程不需触网带电，保障地面操作人员安全；车辆运行安全稳定，环境危害小、噪声较小、低震动甚至无震动、铣磨切削效果优秀。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的双源供电轨道工程车，包括动力车以及与所述动力车相连的作业车，所述动力车设置有动力电池组、内燃发电机组、综合电源柜和动力车用电负载，所述作业车设置有作业车用电负载，所述双源供电轨道工程车使用动力电池组或内燃发电机组作为整车总电源，且两种总电源之间能根据需要自由切换；所述动力电池组和内燃发电机组分别与综合电源柜相连并由综合电源柜切换两种总电源以实现对动力车用电负载和作业车用电负载的供电。本专利技术的目的还采用以下技术措施来进一步实现。前述的双源供电轨道工程车，其中综合电源柜设置有双向DC/DC变换模块、整流模块、逆变功率模块、工频稳压模块、AC/DC充电模块以及充电接口，其中充电接口包括三相市电接口和直流快充接口，所述动力电池组提供的直流电依次经过双向DC/DC变换模块、逆变功率模块和工频稳压模块后，转变为稳压定频的三相交流电供所述双源供电轨道工程车的各用电负载使用；所述内燃发电机组提供的三相交流电依次经过整流模块、逆变功率模块和工频稳压模块后，转变为稳压定频的三相交流电供所述双源供电轨道工程车的各用电负载使用；所述内燃发电机组提供的三相交流电依次经过整流模块、逆变功率模块和双向DC/DC变换模块后转变为直流电给动力电池组充电；所述三相市电接口将车辆外部电源提供的三相工频交流市电经过所述AC/DC充电模块后转变为直流电给动力电池组充电；所述直流快充接口将车辆外部提供的直流充电桩与动力电池组连接进行快速充电。前述的双源供电轨道工程车，其中综合电源柜还设置有控制单元、执行开关，其中控制单元输出控制所述执行开关从而完成总电源的接入、断开、切换和切断输出动作。前述的双源供电轨道工程车，其中综合电源柜还设置有串联于各电回路中的过流保护元件。前述的双源供电轨道工程车，其中执行开关包括发电机输出开关K2、电池模组扩展开关Kb1至Kbn、动力电池组输出总开关K1、交流充电开关K3、直流充电开关K4和输出开关K5。前述的双源供电轨道工程车，其中动力电池组包括电池管理系统和n个相互并联的动力电池模组，所述电池模组扩展开关Kb1至Kbn分别与对应的第一动力电池模组至第n动力电池模组串联，然后再相互并联连接于所述动力电池组输出总开关K1一端；所述电池管理系统控制电池模组扩展开关Kb1至Kbn执行接通或断开动作。前述的双源供电轨道工程车，其中作业车用电负载包括数控系统、铣磨作业单元、牵引走行系统、铁屑收集系统。前述的双源供电轨道工程车，其中动力车用电负载包括打磨单元、控制系统。前述的双源供电轨道工程车，其中内燃发电机为汽油发电机组、柴油发电机组或天然气发电机组。本专利技术还提出一种双源供电轨道工程车的上电方法，包括动力电池组上电步骤和内燃发电机组上电步骤，其中：所述动力电池组的上电步骤包括：步骤S1、操纵者控制上电开始后启动电池管理系统自检；其中自检包括动力电池组中各电芯状态检测、各动力电池模组回路状态检测、整体状态检测和SOC检测；步骤S2、进行动力电池SOC值判断，从而确认动力电池系统总电量适合上电；若动力电池SOC值大于设定值，则进入步骤S3，若动力电池SOC值小于或等于设定值，则电池管理系统提示操纵者动力电池处于馈电状态以便于操纵者进行切换总电源操作；步骤S3、对各动力电池模组回路故障情况进行判断，确认至少有一路动力电池模组回路正常，则进入步骤S4，否则电池管理系统将回路故障的信息提示操作者；步骤S4、保持动力电池模组故障回路上的电池模组扩展开关断开，只闭合无故障回路的电池模组扩展开关；步骤S5、各动力电池模组无故障回路电池模组扩展开关闭合完成确认；步骤S6、执行各动力电池模组回路电压均衡操作后，闭合动力电池组输出总开关K1；步骤S7、动力电池组输出总开关K1闭合完成确认；步骤S8、闭合综合电源柜的输出开关K5，完成整车上电。所述内燃发电机组的上电步骤包括：步骤A1、操纵者控制上电开始后，启动电池管理系统自检；该自检包括各电芯状态检测、各动力电池模组回路状态检测、整体状态检测和SOC检测；步骤A2、动力电池SOC值判断：若总电量低于设定值则直接进入步骤A4，否则进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双源供电轨道工程车，包括动力车以及与所述动力车相连的作业车，其特征在于：所述动力车设置有动力电池组、内燃发电机组、综合电源柜和动力车用电负载，所述作业车设置有作业车用电负载，所述双源供电轨道工程车使用动力电池组或内燃发电机组作为整车总电源，且两种总电源之间能根据需要自由切换；所述动力电池组和内燃发电机组分别与综合电源柜相连并由综合电源柜切换两种总电源以实现对动力车用电负载和作业车用电负载的供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种双源供电轨道工程车，包括动力车以及与所述动力车相连的作业车，其特征在于：所述动力车设置有动力电池组、内燃发电机组、综合电源柜和动力车用电负载，所述作业车设置有作业车用电负载，所述双源供电轨道工程车使用动力电池组或内燃发电机组作为整车总电源，且两种总电源之间能根据需要自由切换；所述动力电池组和内燃发电机组分别与综合电源柜相连并由综合电源柜切换两种总电源以实现对动力车用电负载和作业车用电负载的供电。


2.根据权利要求1所述的双源供电轨道工程车，其特征在于所述综合电源柜设置有双向DC/DC变换模块、整流模块、逆变功率模块、工频稳压模块、AC/DC充电模块以及充电接口，其中充电接口包括三相市电接口和直流快充接口，
所述动力电池组提供的直流电依次经过双向DC/DC变换模块、逆变功率模块和工频稳压模块后，转变为稳压定频的三相交流电供所述双源供电轨道工程车的各用电负载使用；
所述内燃发电机组提供的三相交流电依次经过整流模块、逆变功率模块和工频稳压模块后，转变为稳压定频的三相交流电供所述双源供电轨道工程车的各用电负载使用；
所述内燃发电机组提供的三相交流电依次经过整流模块、逆变功率模块和双向DC/DC变换模块后转变为直流电给动力电池组充电；
所述三相市电接口将车辆外部电源提供的三相工频交流市电经过AC/DC充电模块后转变为直流电给动力电池组充电；
所述直流快充接口将车辆外部提供的直流充电桩与动力电池组连接进行快速充电。


3.根据权利要求2所述的双源供电轨道工程车，其特征在于所述综合电源柜还设置有控制单元、执行开关，其中控制单元输出控制所述执行开关从而完成总电源的接入、断开、切换和切断输出动作。


4.根据权利要求3所述的双源供电轨道工程车，其特征在于所述综合电源柜还设置有串联于各电回路中的过流保护元件。


5.根据权利要求3或4所述的双源供电轨道工程车，其特征在于所述执行开关包括发电机输出开关K2、电池模组扩展开关Kb1至Kbn、动力电池组输出总开关K1、交流充电开关K3、直流充电开关K4和输出开关K5。


6.根据权利要求5所述的双源供电轨道工程车，其特征在于所述动力电池组包括电池管理系统和n个相互并联的动力电池模组，所述电池模组扩展开关Kb1至Kbn分别与对应的第一动力电池模组至第n动力电池模组串联，然后再相互并联连接于所述动力电池组输出总开关K1一端；所述电池管理系统控制电池模组扩展开关Kb1至Kbn执行接通或断开动作。
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【专利技术属性】
技术研发人员：白玉良，钱兆勇，孔德隆，李佩刚，王军，郭高峰，王建生，李启铭，巴青城，冯创，杨召辉，王佛民，张建坡，王丽娜，杨海云，何莉鹏，
申请(专利权)人：清研锐为洛阳轨道交通科技有限公司，清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地，
类型：发明
国别省市：河南;41