远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置及有轨电车的制作方法

1.本实用新型涉及有轨电车充电技术领域，特别涉及一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置及有轨电车。


背景技术：

2.有轨电车以其节能环保、安全便捷等优势，已被大量推广应用。
3.目前，现有技术中有轨电车已有的比较完善的充电系统，该充电系统主要是在车站内设置充电桩，通过电子标签检测有轨电车进站后，通过架设的受电弓为有轨电车上的储能装置供电。该充电系统通常先以恒流充电方式将储能装置充电值工作电压上限，再进入恒压充电模式，直至压差满足设置值后切除供电，充电完成。
4.但就现有技术而言，该充电系统在有轨电车进站充电时并不能第一时间掌握储能装置的运行状态，仅通过检测储能装置端电压与充电系统输出电压之间的压差来确定充电工况，极容易导致充电电流过大对储能装置造成冲击，若采用试充机制，将有轨电车负载使用情况和储能装置的最大可用容量考虑在内，又会大幅延长有轨电车进站充电的时间。


技术实现要素：

5.本技术实施例提供了一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置及有轨电车，以至少解决现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题。
6.第一方面，本技术实施例提供了一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，包括：无线通信系统，及通过无线通信系统通信连接的充电控制系统和车载储能系统，其中，
7.无线通信系统包括：
8.多个无线通信发射单元，多个无线通信发射单元均与车载储能系统通信连接，用于接收车载储能系统的无干扰运行工况信号；
9.一无线通信接收单元，一无线通信接收单元与多个无线通信发射单元通信连接，还与充电控制系统通信连接，用于接收车载储能系统的多个无干扰运行工况信号，并将车载储能系统的有效无干扰运行工况信号发送至充电控制系统。
10.在其中一些实施例中，每一无线通信发射单元包括：
11.磁场干扰报警模块，通信连接车载储能系统，用于接收车载储能系统的运行工况信号，并输出车载储能系统的无干扰运行工况信号；
12.无线通信发射控制模块，通信连接磁场干扰报警模块，用于接收车载储能系统的无干扰运行工况信号；
13.第一射频通信单元，分别通信连接无线通信发射控制模块和一无线通信接收单元，用于将车载储能系统的无干扰运行工况信号发送至一无线通信接收单元。
14.在其中一些实施例中，一无线通信接收单元包括：
15.第二射频通信模块，通信连接无线通信发射单元，用于接收车载储能系统的多个无干扰运行工况信号；
16.通信精度控制模块，通信连接第二射频通信模块，用于输出车载储能系统的有效无干扰运行工况信号；
17.无线通信接收控制模块，分别通信连接通信精度控制模块和充电控制系统，用于将车载储能系统的有效无干扰运行工况信号发送至充电控制系统。
18.在其中一些实施例中，充电控制系统包括：
19.电压变换单元，电压变换单元一端电连接供电电网；
20.整流单元，整流单元一端电连接电压变换单元另一端；
21.滤波单元，滤波单元一端电连接整流单元另一端；
22.dc/dc单元，dc/dc单元一端电连接滤波单元另一端，dc/dc单元另一端电连接车载储能系统；
23.充电控制单元，分别通信连接电压变换单元、整流单元、滤波单元、dc/dc单元，并通过无线通信系统通信连接车载储能系统。
24.在其中一些实施例中，车载储能系统包括：
25.多个故障切除单元，多个故障切除单元一端均电连接充电控制系统；
26.多个车载储能单元，车载储能单元的数量与故障切除单元的数量一致，每一车载储能单元一端电连接每一故障切除单元另一端；
27.车载储能控制单元，分别通信连接多个故障切除单元及多个车载储能单元，并通过无线通信系统通信连接充电控制系统。
28.在其中一些实施例中，车载储能系统还包括：
29.电池管理单元，电池管理单元与多个车载储能单元通信连接，还与车载储能控制单元通信连接。
30.在其中一些实施例中，还包括：
31.远程监控系统，远程监控系统通信连接充电控制系统，用于远程接收充电控制系统的数据信息。
32.在其中一些实施例中，无线通信发射单元的数量为两个。
33.在其中一些实施例中，无线通信系统还包括：
34.多个电源单元，电源单元的数量等于无线通信发射单元的数量与无线通信接收单元的数量的和值，每一电源单元电连接无线通信发射单元或无线通信接收单元。
35.第二方面，本实施例还提供一种有轨电车，包含如上所述的远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置。
36.本实用新型的技术效果或优点：
37.本实用新型提供了一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，通过无线通信系统通信连接充电控制系统和车载控制系统，无线通信系统采用多节点架构设计，解决了现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，实现了有轨电车与充电控制系统的远距离信息传输，能够利用有轨电车到站停靠的短暂时间以大电流对储能装置进行充电，提高了信息传输的准确率，避免了充电电流过大对有轨电车的储能装置造成的冲击。
附图说明
38.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。
39.图1是本实用新型实施例所提供的一个远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置的拓扑图；
40.图2是本实用新型实施例所提供的一个远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置的结构框图；
41.图3是本实用新型实施例所提供的一个无线通信发射单元的工作流程图；
42.图4是本实用新型实施例所提供的一个无线通信接收单元的工作流程图；
43.以上图中：1、无线通信系统；11、无线通信发射单元；111、磁场干扰报警模块；112、无线通信发射控制模块；113、第一射频通信模块；12、无线通信接收单元；121、第二射频通信模块；122、通信精度控制模块；123、无线通信接收控制模块；13、电源单元；2、充电控制系统；21、电压变换单元；22、整流单元；23、滤波单元；24、dc/dc单元；25、充电控制单元；3、车载储能系统；31、故障切除单元；32、车载储能单元；33、车载储能控制单元；34、电池管理单元；4、远程监控系统。
具体实施方式
44.为了使本技术领域人员更好的理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。虽然附图中公开了本实用新型的实施方式，然而应当理解，以任何形式实现本实用新型而不应被阐述的实施方式所限制。
45.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。文中使用术语“第一”、“第二”、“第三”等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一元件、部件、区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。
46.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.为现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，本实用新型提供了一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，通过无线通信系统通信连接充电控制系统和车载控制系统，无线通信系统采用多节点架构设计，解决了现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，实现了有轨电车与充电控制系统的远距离信息传输，能够利用有轨电车到站停靠的短暂时间以大电流对储能装置进行充电，提高了信息传输的准确率，避
免了充电电流过大对有轨电车的储能装置造成的冲击。
48.下面结合具体实施例及说明书附图，对本实用新型的技术方案作详细说明。
49.本实施例涉及一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，包括：
50.无线通信系统1，及通过无线通信系统1通信连接的充电控制系统2和车载储能系统3，其中，
51.无线通信系统1包括：
52.多个无线通信发射单元11，多个无线通信发射单元11均与车载储能系统3通信连接，用于接收车载储能系统3的无干扰运行工况信号；
53.一无线通信接收单元12，一无线通信接收单元12与多个无线通信发射单元11通信连接，还与充电控制系统2通信连接，用于接收车载储能系统3的多个无干扰运行工况信号，并将车载储能系统3的有效无干扰运行工况信号发送至充电控制系统2。
54.本实施例所提供的远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，通过无线通信系统1通信连接充电控制系统2和车载控制系统3，无线通信系统1采用多节点架构设计，解决了现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，实现了有轨电车与充电控制系统的远距离信息传输，能够利用有轨电车到站停靠的短暂时间以大电流对储能装置进行充电，提高了信息传输的准确率，避免了充电电流过大对有轨电车的储能装置造成的冲击。
55.参考图2，本实施例提供的远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，包括：无线通信系统1、充电控制系统2、车载储能系统3及远程监控系统4，其中，充电控制系统2通过无线通信系统1与车载储能系统3通信连接，充电控制系统2与远程监控系统4通信连接。
56.无线通信系统1用于传输充电控制系统2和车载储能系统3之间数据信息。具体地说，继续参考图2，无线通信系统1包括多个无线通信发射单元11、一无线通信接收单元12及多个电源单元13，多个无线通信发射单元11均与车载储能系统3通信连接，一无线通信接收单元12与多个无线通信发射单元11通信连接，更具体地说，一无线通信接收单元12通过lora与多个无线通信发射单元11通信连接，一无线通信接收单元12还与充电控制系统2通信连接，电源单元13的数量等于无线通信发射单元11的数量与无线通信接收单元12的数量的和值，每一电源单元13电连接无线通信发射单元11或无线通信接收单元12。无线通信发射单元11用于接收车载储能系统3的无干扰运行工况信号，无线通信接收单元12用于接收车载储能系统3的多个无干扰运行工况信号，并将车载储能系统3的有效无干扰运行工况信号发送至充电控制系统2，电源单元13用于为无线通信发射单元11和无线通信接收单元12供电。在本实施例中，无线通信发射单元11的数量为两个。本实施例通过无线通信系统1通信连接充电控制系统2和车载控制系统3，无线通信系统1采用多节点架构设计，解决了现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，实现了有轨电车与充电控制系统的远距离信息传输，能够利用有轨电车到站停靠的短暂时间以大电流对储能装置进行充电，提高了信息传输的准确率，避免了充电电流过大对有轨电车的储能装置造成的冲击。
57.更具体地说，继续参考图2，每一无线通信发射单元11包括：磁场干扰报警模块111、无线通信发射控制模块112及第一射频通信模块113，其中，一电源单元13与磁场干扰报警模块111、无线通信发射控制模块112及第一射频通信模块113电连接，磁场干扰报警模
块111通信连接车载储能系统3，无线通信发射控制模块112通信连接磁场干扰报警模块111，第一射频通信模块113分别通信连接无线通信发射控制模块111和一无线通信接收单元12，磁场干扰报警模块111用于接收车载储能系统3的运行工况信号，并输出车载储能系统3的无干扰运行工况信号；无线通信发射控制模块112用于接收所述车载储能系统3的无干扰运行工况信号；第一射频通信模块113用于将车载储能系统3的无干扰运行工况信号发送至一无线通信接收单元12。本实施例中，第一射频通信模块113采用远距离通信芯片semtch sx1278，无线通信发射控制模块112采用stm32f407zgt6芯片，磁场干扰报警模块111对接收的车载储能系统3的运行工况信号进行磁场干扰判断，若为车载储能系统3的干扰运行工况信号，则停止此信号的传输并报警提示，若为车载储能系统3的无扰运行工况信号，则将车载储能系统3的无干扰运行工况信号发送至无线通信发射控制模块112，通过无线通信发射控制模块112和第一射频通信模块113配合工作完成车载储能系统3的无扰运行工况信号的加密、调制、udc(数字下变频)、解调及解密等，将解密后的车载储能系统3的无扰运行工况信号发送至无线通信接收单元12。在本实施例中，通过设置磁场干扰报警模块111，避免了无线通信数据误传或错传的发生，提高了无线通信信息传输的准确性。
58.更具体地说，继续参考图2，一无线通信接收单元12包括：第二射频通信模块121、通信精度控制模块122及无线通信接收控制模块123，其中，一电源单元13与第二射频通信模块121、通信精度控制模块122及无线通信接收控制模块123电连接，第二射频通信模块121通信连接无线通信发射单元11，具体地说，第二射频通信模块121通信连接第一射频通信模块113，第二射频通信模块121通过lora通信连接第一射频通信模块113，通信精度控制模块122通信连接所述第二射频通信模块121，无线通信接收控制模块123分别通信连接通信精度控制模块122和充电控制系统2，第二射频通信模块121用于接收车载储能系统3的多个无干扰运行工况信号，通信精度控制模块122用于输出车载储能系统3的有效无干扰运行工况信号，无线通信接收控制模块123用于将车载储能系统3的有效无干扰运行工况信号发送至充电控制系统2。本实施例中，第二射频通信单元1121采用远距离通信芯片semtch sx1278，无线通信接收控制模块123采用stm32f407zgt6芯片，通信精度控制模块122与第二射频通信模块121进行通信接收到车载储能系统3的两个无干扰运行工况信号时，进行a/d转换、ddc(数字下变频)、解调和解密等，将解密的车载储能系统3的两个无干扰运行工况信号发送至通信精度控制模块122，通信精度控制模块122对车载储能系统3的两个无干扰运行工况信号进行数值比较，若二者之间差值满足预设阈值，则判定当前的车载储能系统3的两个无干扰运行工况信号有效，并发送至充电控制系统2。在本实施例中，通过设置通信精度控制模块122，对接收到的车载储能系统3的多个无干扰运行工况信号进行分析处理，进一步保证了无线通信数据传输的准确性。
59.充电控制系统2用于对有轨电车的储能装置充电。具体地说，参考图1，充电控制系统2包括电压变换单元21、整流单元22、滤波单元23、dc/dc单元24及充电控制单元25，其中，电压变换单元21一端电连接供电电网，整流单元22一端电连接电压变换单元21另一端，滤波单元23一端电连接整流单元22另一端，dc/dc单元24一端电连接滤波单元23另一端，dc/dc单元24另一端电连接车载储能系统3，充电控制单元25通信连接电压变换单元21、整流单元22、滤波单元23、dc/dc单元24，并通过无线通信系统1通信连接车载储能系统3，具体地说，充电控制单元25通过无线通信接收单元12和无线通信发射单元11与车载储能系统3通
信连接，滤波单元23为emi滤波器。在本实施例中，充电控制系统2中通过设置滤波单元23，大大衰减了直流电中的高次谐波成分，保护装置免受其害，还能控制装置本身产生的谐波，防止谐波进入供电电网，干扰通信。
60.车载储能系统3用于对有轨电车进行充电。具体地说，参考图1，车载储能系统3包括：多个故障切除单元31、多个车载储能单元32、车载储能控制单元33和电池管理单元34，其中，多个故障切除单元31一端均电连接充电控制系统2，具体地说，多个故障切除单元31一端均电连接dc/dc单元24，车载储能单元32的数量与故障切除单元31的数量一致，每一车载储能单元32一端电连接每一故障切除单元31另一端，车载储能控制单元33分别通信连接多个故障切除单元31及多个车载储能单元32，并通过无线通信系统1通信连接充电控制系统2，具体地说，车载储能控制单元33通过无线通信发射单元11和无线通信接收单元12通信连接充电控制单元25，电池管理单元34与多个车载储能单元32通信连接，还与车载储能控制单元33通信连接。本实施例中，故障切除单元31为一接触器，当一个或多个车载储能单元32故障时，可通过电源管理单元34输出指令信号消除故障，或通过车载储能控制单元33控制相应的故障切除单元31切除，保证了未故障的车载储能单元32将继续为有轨电车正常供电，若直至有轨电车进站后，故障仍未消除，则可通过无线通信系统1确定充电系统的充电工况，在有轨电车进站后对未故障的车载储能单元32进行快速充电。在本实施例中，车载储能系统3通过设置故障切除单元31和电源管理单元34，在车载储能单元故障时能够实现故障的快速切除，提高了有轨电车车载储能系统3的实用性，实现对充电控制系统2的更好响应。
61.更具体地说，参考图2，远程监控系统4通信连接充电控制系统2，用于远程接收充电控制系统2的数据信息，方便工作人员远程查看有轨电车的充电情况。
62.本实施例提供的一种远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置，通过无线通信系统通信连接充电控制系统和车载控制系统，无线通信系统采用多节点架构设计，解决了现有技术有轨电车充电系统中不能及时掌握有轨电车储能装置运行状态、充电电流过大对储能装置造成冲击及试充电导致的充电耗时长的问题，实现了有轨电车与充电控制系统的远距离信息传输，能够利用有轨电车到站停靠的短暂时间以大电流对储能装置进行充电，提高了信息传输的准确率，避免了充电电流过大对有轨电车的储能装置造成的冲击。
63.参考图3，下面作为一个示例，具体介绍一下无线通信发射单元11的工作流程，具体如下：
64.初始化后首先需要进行lora入网检测，即无线通信接收单元12与无线通信发射单元11之间的配对，入网检测成功后，判断是否存在数据发送请求，若存在发送请求，则执行中断程序，无线通信发射控制模块112唤醒第一射频通信模块113进入待机模式，数据被写入fifo缓存器，之后再经过信道检测(检测无线型号的强度、信噪比和信号强度)，当信道空闲后跳入发送程序，无线通信发射控制模块112控制第一射频通信模块113进入数据发送状态，待程序完成后第一射频通信模块113再次进入待机模式。
65.无线通信接收单元12除了接收无线通信发射单元11传输过来的数据，还需要通与充电控制系统2进行通信，将数据实时转发至充电控制系统2，使得充电控制系统2可以根据收到的数据发出控制指令。因此，为保证充电控制系统2能够实时接收到数据并及时给出控制指令，无线通信接收单元12需要始终处于待机模式，随时等待接收请求。参考图4，下面作
为一个示例，具体介绍一下无线通信接收单元12的工作流程，具体如下：
66.初始化后首先需要进行lora入网检测，即无线通信接收单元12与无线通信发射单元11之间的配对，入网检测成功后，判断是否存在数据接收请求，若存在数据接收强求，则无线通信接收控制模块123唤醒第二射频通信单元121进入待机模式，执行接收程序，无线通信接收控制模块123控制第二射频通信单元121进入数据接收状态，接收完成后，第二射频通信单元121进入待机模式，同时无线通信接收控制模块123从第二射频通信单元121读取数据发送至充电控制系统2，充电控制系统2输出控制指令。
67.本实施例还提供一种有轨电车，包含如上所述的远距离无线通讯的储能式有轨电车充电装置。
68.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。