新能源轨道机车车辆无线充电系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及无线充电技术领域，具体涉及新能源轨道机车车辆无线充电系统及方法，系统包括供电发射装置，包括发射功率转换模块，所述发射功率转换模块分别电连接至电源、功率发射单元和发射控制器；车载接收装置，包括接收功率转换模块，所述接收功率转换模块分别电连接至功率接收单元和接收控制器，所述的功率发射单元和功率接收单元相互靠近并相对设置形成磁耦合；储能装置，设置于轨道机车车辆上并与接收功率转换模块电连接。通过本系统能够为轨道机车车辆提供高效、自动、安全的充电，减少人工操作和维护成本，避免了有线连接充电带来的安全隐患，也避免了有线连接充电操作给设备带来的损坏，导致设备使用寿命降低和可靠性降低等问题。

【技术实现步骤摘要】
新能源轨道机车车辆无线充电系统及方法
本专利技术涉及无线充电
，具体还涉及机车车辆轨道交通领域，尤其涉及新能源轨道机车车辆无线充电系统及方法。
技术介绍
轨道机车由于运输能力强的优势，在生产和生活中被广泛应用，长时间发展已经得到社会的广泛认可。轨道机车早期由蒸汽提供动力，发展至后来采用内燃机车和电力机车，它们采用柴油发电机或通过受电弓从接触网实时获取电能作为驱动能源。目前已经有采用油电混合(即燃油发电机组+动力储能装置)的轨道机车或电电混合(即通过受电弓从接触网实时获取电能+动力储能装置)的轨道机车或纯动力储能装置提供动力的轨道机车投入应用，以自带电能的方式提供驱动力，能够减少接触网架设的投入。但国内外新能源轨道机车车辆如油电混合动力机车或动车组、电电混合动力机车或动车组、纯电动机车或工程轨道装备等轨道机车车辆都没有通过实施无线充电系统，如果有地面电源充电，均是采用电连接器进行有线连接充电，这样人工操作不方便，且可靠性较差，安全性得不到充分保障。因此，现有的轨道机车车辆充电系统还存在提升的空间，需要对其进行改进优化以得到更为合理的技术方案，解决现有技术中的不足。
技术实现思路
为了克服上述内容中提到的现有技术存在的缺陷，本专利技术提供了新能源轨道机车车辆无线充电系统及方法，旨在通过无线充电系统为轨道机车车辆提供更为方便的充电方式，保障充电过程的安全。为了实现上述目的，本专利技术对充电系统进行了改进优化，具体采用的技术方案是：新能源轨道机车车辆无线充电系统，包括：供电发射装置，包括发射功率转换模块，所述发射功率转换模块分别电连接至电源、功率发射单元和发射控制器；车载接收装置，包括接收功率转换模块，所述接收功率转换模块分别电连接至功率接收单元和接收控制器，所述的功率发射单元和功率接收单元相互靠近并相对设置形成磁耦合；储能装置，设置于轨道机车上并与接收功率转换模块电连接。上述公开的无线充电系统，采用无接触方式对轨道机车进行充电，通过供电发射装置和车载接收装置之间的磁耦合感应，将供电端的电能通过转换转移后传输至储能装置。进一步的，在上述无线充电装置工作的过程中，供电端和车载端保持实时通信，以方便供电端和车载端的充电控制，使充电过程更加自动化、智能化，对此将无线充电装置进行优化，举出如下可行的方案：所述的无线充电装置还包括促进供电发射装置和车载接收装置信息交互的通信模块，通信模块包括设在供电发射装置处的供电端通信单元和设在车载接收装置处的车载端通信单元，供电端通信单元电连接至发射控制器，车载端通信单元电连接至接收控制器。作为多种可行选择中的一种，这样设置的意义在于，车载端能够实时将充电状态信息通过车载端通信单元发送至供电端，也能将接收控制器的调节指令通过车载端通信单元发送至供电端，供电端及时进行调整和配合。再进一步，轨道机车车辆的充电环境为高压环境，因此减少大量的连接线路尤为必要，因此供电端通信单元和车载端通信单元进行优化，举出如下具体可行的技术方案：所述的供电端通信单元和车载端通信单元均为无线通信元件。再进一步，供电端通信单元和车载端通信单元可采用但不限于蓝牙、WiFi、ZigBee等在内的无线连接方式。进一步的，在轨道机车车辆进行充电的同时，储能装置的容量等状态时刻发生变化，需要及时进行检测和调整，对此将充电系统进行优化，举出如下具体可行的方案：还包括用于能源管理的储能管理装置，所述的储能管理装置设置于车载接收装置处，储能管理装置与储能装置电连接。储能管理装置时刻检测储能装置的工作状态参数，例如储能装置内的储能单元的最低电压、单体最高电压、总电压、最低温度、最高温度、电流、储存容量、健康度等数据。进一步的，为方便对轨道机车车辆进行整体的控制，充电系统还包括用于控制轨道机车车辆运行的机车车辆微机控制装置，机车车辆微机控制装置与接收控制器通信连接。机车车辆微机控制装置的作用在于，根据充电场所状态及地面引导轨道机车车辆定位等信息判断无线充电场所是否安全、可否前行、是否控制轨道机车车辆自动到达无线充电限定的位置，如果不安全则报警，如果安全则自动控制轨道机车车辆到达无线充电位置，并通过微机通迅网络向接收控制器发出充电指令。上述技术方案公开了无线充电系统的组成结构，本专利技术还提供了无线充电方法，通过控制轨道机车车辆到达指定的位置后实现自动充电，现在对无线充电方案进行说明。本专利技术公开的充电方案是，新能源轨道机车车辆无线充电方法，采用上述公开的充电系统，包括：连接电源，将电能通过发射功率转换模块进行转换处理后传输至功率发射单元，以交变磁场的形式向车载端传递能量；供电端通信单元实时接收车载端的反馈信息，并将反馈信息传送至发射控制器，由发射控制器及时调整发射功率转换模块的工作参数；当供电端通信单元接收到车载端完成充电的反馈信息时，发射控制器停止发射功率转换模块的工作。此处公开的充电方法，以供电端为主体进行说明，通过供电端的转换处理和能量传递，能够实现电能的转换和传送，实现车载端的用电设备的充电和储能设备的能源储备。进一步的，所述的将电能通过发射功率转换模块进行转换处理后传输至功率发射单元，在具体执行过程中，所述的发射功率转换模块包括整流和电压调整电路、逆变电路及发射网络补偿电路，由整流和电压调整电路将工频交流电转换为直流电，并通过逆变电路将直流电转换为高频交流电，最后通过发射网络补偿电路进行补偿后将高频交流电转换为高频交变磁场。上述充电方案的内容是对供电端侧的说明，本专利技术还对充电方案进行了车载端侧的说明，新能源轨道机车车辆无线充电方法，采用前文所述的充电系统，包括：有轨机车移动至充电站，使功率接收单元与供电端产生磁耦合；功率接收单元通过交变磁场产生电流，并将电流输送至接收功率转换模块，接收功率转换模块对电流进行补偿和整流后输送至储能装置；实时监测储能装置的蓄能状态，并将监测结果反馈至供电端，及时调整供电端参数，使储能装置的工作状态保持正常，在达到充电要求后停止储能装置的充电进程。此处公开的充电方案，针对车载端的具体充电操作进行了说明和描述，在需要进行充电时，轨道机车车辆行驶至指定的充电位置之后，在供电端提供的交变磁场中进行磁耦合，即可产生相应的交变电流实现充电。进一步的，所述的实时监测储能装置的蓄能状态参数，并将监测结果反馈至供电发射装置，在具体的操作过程中，所述的储能管理装置检测储能装置的电压、电流、温度和容量参数信息，将检测信息传输至车载端通信单元，车载端通信单元将检测信息发送至供电端。再进一步，所述的接收功率转换模块对电流进行补偿和整流后输送至储能装置，具体的，由功率接收单元补偿后产生的电流为高频交流电，接收功率转换模块对高频交流电进行整流后转换为直流电，直流电对储能装置进行充电。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果是：本专利技术能够为轨道机车提供高效、自动、安全的充电，减少人工操作和维护成本，避免了有线连接充电带来的安全隐患，也避免了有线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于，包括：/n供电发射装置，包括发射功率转换模块(2)，所述发射功率转换模块(2)分别电连接至电源(1)、功率发射单元(5)和发射控制器(3)；/n车载接收装置，包括接收功率转换模块(7)，所述接收功率转换模块(7)分别电连接至功率接收单元(6)和接收控制器(8)，所述的功率发射单元(5)和功率接收单元(6)相互靠近并相对设置形成磁耦合；/n储能装置(10)，设置于轨道机车车辆上并与接收功率转换模块(7)电连接。/n

【技术特征摘要】
1.新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于，包括：
供电发射装置，包括发射功率转换模块(2)，所述发射功率转换模块(2)分别电连接至电源(1)、功率发射单元(5)和发射控制器(3)；
车载接收装置，包括接收功率转换模块(7)，所述接收功率转换模块(7)分别电连接至功率接收单元(6)和接收控制器(8)，所述的功率发射单元(5)和功率接收单元(6)相互靠近并相对设置形成磁耦合；
储能装置(10)，设置于轨道机车车辆上并与接收功率转换模块(7)电连接。


2.根据权利要求1所述的新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于：还包括促进供电发射装置和车载接收装置信息交互的通信模块，通信模块包括设在供电发射装置处的供电端通信单元(4)和设在车载接收装置处的车载端通信单元(9)，供电端通信单元(4)电连接至发射控制器(3)，车载端通信单元(9)电连接至接收控制器(8)。


3.根据权利要求2所述的新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于：所述的供电端通信单元(4)和车载端通信单元(9)均为无线通信元件。


4.根据权利要求1所述的新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于：还包括用于能源管理的储能管理装置(12)，所述的储能管理装置(12)设置于车载接收装置处，储能管理装置(12)与储能装置(10)电连接。


5.根据权利要求1所述的新能源轨道机车车辆无线充电系统，其特征在于：还包括用于控制轨道机车车辆运行的机车车辆微机控制装置(11)，机车车辆微机控制装置(11)与接收控制器(8)通过通信网络连接。


6.新能源轨道机车车辆无线充电方法，采用权利要求1～5中任一项所述的充电系统，其特征在于，包括：
连接电源(1)，将电能通过发射功率转换模块(2)进行转换处理后传输至功率发射单元(5)，以交变磁场的形式向车载端传递能量；
供电端通信单元(4)实时接收车载端的反馈信息，并将反馈信息传送至发射控...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟玉发，胡维波，李茹华，孟远文，
申请(专利权)人：中车资阳机车有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51