磨轨车双源供配电系统的制作方法

1.本技术涉及车辆技术领域，具体涉及一种磨轨车双源供配电系统。


背景技术：

2.随着轨道交通的发展，市域铁路(也称市域轨道交通，即站间距、速度目标等介于国家铁路和城市轨道交通之间的一种交通制式)应用越来越广泛，而作为市域铁路维护和检修、市域车辆救援的工程车也逐渐发展起来。
3.在相关技术中，工程车可包括供电部、牵引部、作业部以及辅助部。其中，供电部可采用“蓄电池+接触网”或者“蓄电池+发电机”的供电形式为牵引部、作业部以及辅助部提供电能；牵引部可用于提供牵引力，以使得工程车沿预设路径运动；作业部可用于执行铣、磨等操作；辅助部可具有照明、调温等功能。
4.然而，相关技术的工程车在采用“蓄电池+发电机”的供电形式时，对蓄电池的容量要求较大。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术缺陷，本技术实施例中提供了一种磨轨车双源供配电系统。
6.根据本技术实施例的一个方面提供了一种磨轨车双源供配电系统，包括：发电电源、储能电源、负载以及直流母线；所述发电电源与所述负载之间通过所述直流母线连接；所述储能电源与所述负载之间通过所述直流母线连接，所述发电电源与所述储能电源相互独立；所述发电电源与所述储能电源均通过所述直流母线为所述负载供电。
7.在其中一种可能的实现方式中，所述发电电源与所述直流母线之间设有第一电路，所述第一电路设有第一开关件，所述第一开关件用于通断所述第一电路；所述储能电源与所述直流母线之间设有第二电路，所述第二电路与所述第一电路相互独立，且所述第二电路设有第二开关件，所述第二开关件用于通断所述第二电路。
8.在其中一种可能的实现方式中，还包括主控制器，所述主控制器用于响应发电电源供电信号，以闭合第一开关件并断开第二开关件；所述主控制器用于响应储能电源供电信号，以断开第一开关件并闭合第二开关件。
9.在其中一种可能的实现方式中，还包括转换器，所述转换器设置在所述储能电源与所述直流母线之间的第二电路上，所述转换器用于转化所述储能电源的状态。
10.在其中一种可能的实现方式中，所述主控制器用于在所述发电电源的额定功率与所述储能电源的额定功率均小于当前负载的额定功率时，控制所述第一开关件导通所述第一电路，并控制所述第二开关件导通所述第二电路，并控制所述转换器以使所述储能电源为供电状态。
11.在其中一种可能的实现方式中，所述负载与所述直流母线之间设有第三电路，所述第三电路设有第三检测器，所述第三检测器用于检测所述负载的总功率；所述主控制器用于在所述发电电源的额定功率与所述储能电源的额定功率均小于当前负载的额定功率
时，根据所述第三检测器反馈的所述负载的总功率，调整所述转换器的输出值，直至所述第三检测器反馈的所述负载的总功率与所述当前负载的额定功率相等。
12.在其中一种可能的实现方式中，所述第二电路设有第二检测器，所述第二检测器用于检测所述储能电源的电量；所述主控制器用于在所述储能电源处于供电状态，且所述第二检测器检测的所述储能电源的电量低于最小电量时，控制所述第二开关件断开所述第二电路。
13.在其中一种可能的实现方式中，所述主控制器用于在所述第一电路导通，且所述发电电源的额定功率大于当前负载的额定功率时，控制所述第二开关件导通所述第二电路，并控制所述转换器以使所述储能电源为充电状态。
14.在其中一种可能的实现方式中，所述第一电路设有第一检测器，所述第一检测器用于检测所述发电电源的输出功率；所述主控制器用于在所述第一电路导通，且所述发电电源的额定功率大于当前负载的额定功率时，根据所述第一检测器反馈的所述发电电源的输出功率，调整所述转换器的输出值，直至所述第一检测器反馈的所述发电电源的输出功率与所述当前负载的额定功率相等。
15.在其中一种可能的实现方式中，所述负载包括供能负载，所述供能负载与所述直流母线电连接，且用于在所述供能负载处于制动状态时向所述直流母线供电。
16.采用本技术实施例中提供的磨轨车双源供配电系统，通过设置发电电源、储能电源、负载以及直流母线，发电电源与储能电源均通过直流母线与负载连接，发电电源与储能电源也通过直流母线连接；在负载所需的电能较小时，可选择发电电源与储能电源中的一个通过直流母线为负载供电；在负载所需的电能较大时，可使发电电源与储能电源同时通过直流母线为负载供。如此，利于降低对储能电源的容量、发电电源的发电电能的要求，利于适用多种供电需求。
附图说明
17.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为本技术实施例提供的一种磨轨车双源供配电系统的示意图；图2为图1示出的磨轨车双源供配电系统的控制图。
18.附图标记说明：100、发电电源；200、储能电源；300、负载；310、供能负载；311、行走装置；312、作业装置；320、耗能负载；400、直流母线；510、第一电路；520、第二电路；530、第三电路；610、第一开关件；620、第二开关件；700、主控制器；810、第一检测器；820、第二检测器；830、第三检测器；910、整流器；920、转换器。
具体实施方式
19.为了使本技术实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本技术的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本技术的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.本技术发明人发现，在工程车的供电形式为“蓄电池+发电机”时，蓄电池为主要供电电源。发电机可为蓄电池充电，在蓄电池的电量大于最低电量时，可由蓄电池为工程车的负载供电。在蓄电池出现故障或者在蓄电池的电量不大于最低电量时，可由发电机对工程车的负载供电。也就是说，只能选择蓄电池与发电机中的一个对工程车的负载进行供电。故，相关技术中对蓄电池的容量以及发电机的发电量均要求较大，以保证工程车的所有负载能够在额定功率下工作。
21.针对上述问题，本技术实施例中提供了一种工程车双源供配电系统，在负载所需的电能较小时，可选择发电电源与储能电源中的一个通过直流母线为负载供电；在负载所需的电能较大时，可使发电电源与储能电源同时通过直流母线为负载供电，以利于降低对储能电源的容量、发电电源的发电电能的要求，利于适用多种供电需求。该工程车具体为磨轨车。
22.图1为本技术实施例提供的一种磨轨车双源供配电系统的示意图，参考图1，磨轨车双源供配电系统包括电源、负载300以及直流母线400。电源向直流母线400输出电能，负载300从直流母线400获取电能。
23.下面先来介绍电源。
24.参考图1，电源包括发电电源100与储能电源200。发电电源100与直流母线400通过第一电路510连接，也就是说，发电电源100生成的电能通过第一电路510向直流母线400输出。发电电源100可为发电机，发电机将除电能之外的其它能源转换成电能。发电电源100可生成直流电或者交流电。在发电电源100生成交流电时，该发电电源100与直流母线400之间的第一电路510上设有如图1示出的整流器910。该整流器910与发电电源100电连接，且将发电电源100生成的交流电整流成直流电并向直流母线400输出。
25.另外，储能电源200与直流母线400通过第二电路520连接。在储能电源200处于供电状态时，储能电源200生成的电能通过第二电路520向直流母线400输出；在储能电源200处于充电状态时，直流母线400上的电能通过第二电路520为储能电源200充电。储能电源200为蓄电池、锂电池、超级电容等既能存储电能又能释放电能的电器件。该储能电源200输出直流电或者存储直流电。
26.需要说明的是，为了便于储能电源200在供电状态与充电状态之间的转化，第二电路520设有转换器920。该转换器920通过转变输入电压并有效输出固定电压，进而改变储能电源200的状态。其中，转换器920为dc-dc转换器（direct current-direct current converter），其将一个直流电压转换成其他的直流电压。
27.为了提高电源供电的灵活性，发电电源100与储能电源200相互独立，也就是说，发电电源100与储能电源200只通过直流母线400传导电能，而两者之间不存在其它方式传导电能。
28.示例性地，第一电路510与第二电路520相互独立。第一电路510设有第一开关件
610，第一开关件610用于通断第一电路510；第二电路520设有第二开关件620，第二开关件620用于通断第二电路520。图2为图1示出的磨轨车双源供配电系统的控制图，参考图1和图2，主控制器700可选择地控制第一开关件610与第二开关件620的开闭，进而控制第一电路510与第二电路520的通断。
29.举例：在第一开关件610闭合，第二开关件620断开时，只有发电电源100向直流母线400供电；在第一开关件610断开，第二开关件620闭合时，只有储能电源200向直流母线400供电；在第一开关件610闭合，第二开关件620闭合，储能电源200处于供电状态时，发电电源100与储能电源200共同向直流母线400供电；在第一开关件610闭合，第二开关件620闭合，储能电源200处于充电状态时，发电电源100向直流母线400输送的电能，存在部分被直流母线400供给储能电源200。
30.下面来介绍负载300。
31.负载300可为一种或多种。在负载300为多种时，第三电路530为多条，多条第三电路530与多种负载300一一对应，每种负载300均通过一条第三电路530与直流母线400连接。每种负载300相互独立，每条第三电路530相互独立。且第三电路530、第二电路520以及第一电路510相互独立。
32.图1中以负载300包括供能负载310与耗能负载320为例示出。其中，在供能负载310处于工作状态时，供能负载310通过第三电路530从直流母线400上获取电能；在供能负载310处于制动状态时，供能负载310通过第三电路530向直流母线400输送电能。
33.示例性地，供能负载310包括行走装置311，行走装置311包括牵引电机以及与牵引电机电连接的牵引控制器。在磨轨车双源供配电系统需要行进时，直流母线400对牵引电机与牵引控制器供电。牵引控制器将直流母线400提供的直流电转换成交流电，并向牵引电机输出该交流电。牵引电机的转轴与磨轨车双源供配电系统的车轴连接，以在牵引控制器的控制下驱动车轴转动，进而使磨轨车双源供配电系统前进或后退。在磨轨车双源供配电系统受到其它车辆或设备的牵引而处于制动状态时，牵引电机在车轴的带动下转动而生成电能。牵引控制器在牵引电机输出电能时，将该牵引电机生成的电能向直流母线400输出。
34.此时，主控制器700控制第二开关件620导通第二电路520，并控制转换器920使得储能电源200处于充电状态，以使得牵引电机产生的电能通过直流母线400向储能电源200输出，进而使得储能电源200充电。设置在第二电路520的第二检测器820检测牵引电机输出的功率。主控制器700根据第二检测器820反馈的牵引电机输出的功率调整转换器920，以使得直流母线400上的电压平衡。
35.另一示例性地，供能负载310包括作业装置312，作业装置312包括作业电机以及与作业电机电连接的作业控制器。在磨轨车双源供配电系统需要进行铣、磨等作业时，直流母线400对作业电机与作业控制器供电。作业控制器将直流母线400提供的直流电转换成交流电，并向作业电机输出该交流电。在作业装置312处于制动状态时，作业电机生成电能。作业控制器在作业电机输出电能时，将该作业电机生成的电能向直流母线400输出。
36.此时，主控制器700控制第二开关件620导通第二电路520，并控制转换器920使得储能电源200处于充电状态，以使得作业电机产生的电能通过直流母线400向储能电源200输出，进而使得储能电源200充电。设置在第二电路520的第二检测器820检测作业电机输出的功率。主控制器700根据第二检测器820反馈的作业电机输出的功率调整转换器920，以使
得直流母线400上的电压平衡。
37.另外，耗能负载320只能从直流母线400获取电能。耗能负载320包括逆变器以及与逆变器电连接的耗能电器。辅助逆变器将直流母线400输出的直流电转化为交流电并向耗能电器输出。耗能电器可为如下几种中的一种或多种：空调、空压机、液压泵站、照明灯、玻璃加热等。在耗能电器为多种时，多个耗能电器并联接入辅助逆变器的输出端。
38.下面参考图1和图2来介绍本技术实施例提供的磨轨车双源供配电系统的控制方式。
39.可选地，主控制器700在接收发电电源供电信号时，闭合第一开关件610并断开第二开关件620，以使得第一电路510导通、第二电路520断开，进而使得只有发电电源100通过直流母线400向负载300供电。
40.可选地，主控制器700在接收储能电源供电信号时，断开第一开关件610并闭合第二开关件620，并控制储能电源200处于供电状态，以使得第一电路510断开、第二电路520导通，进而使得只有储能电源200通过直流母线400向负载300供电。
41.需要说明的是，上文提到的发电电源供电信号与储能电源供电信号可由用户通过按钮、旋钮、屏幕、语音等输入设备向控制器发出，也可在触发预设条件时向控制器发出。其中，预设条件可为时间条件、地点条件、某一电源损坏条件等。示例性地，为了避免如发电机等发电电源100工作时产生的噪音影响周边人物，在人员密集处或者夜间，会触发储能电源供电信号，以使得只采用储能电源200供电。另一示例性地，在发电电源100损坏或维修时，会触发储能电源供电信号，以使得只采用储能电源200供电。另一示例性地，在储能电源200电量低、损坏或者维修时，会触发发电电源供电信号，以使得只采用发电电源100供电。
42.可选地，主控制器700在发电电源100的额定功率与储能电源200的额定功率均小于当前负载的额定功率时，控制第一开关件610导通第一电路510，并控制第二开关件620导通第二电路520，并控制转换器920以使储能电源200为供电状态。此时，发电电源100与储能电源200共同为负载300供电。
43.具体而言，发电电源100在以其额定功率向直流母线400供电时，发电电源100处于正常状态。储能电源200在以其额定功率向直流母线400供电时，储能电源200处于正常状态。负载300在以其额定功率运行时处于正常状态。
44.对“当前负载的额定功率”的解释：当只存在一个负载300处于工作状态时，即，只存在一个负载300由直流母线400供电时，该负载300的额定功率为当前负载的额定功率；当存在多个负载300处于工作状态时，即，存在多个负载300由直流母线400供电时，处于工作状态的这些负载300的额定功率之和为当前负载的额定功率。
45.另外，在发电电源100的额定功率与储能电源200的额定功率均小于当前负载的额定功率时，即，在当前负载的额定功率大于发电电源100额定输出功率与储能电源200的额定功率的最大值时，说明只采用发电电源100供电或者只采用储能电源200供电将不能使负载300处于正常状态。此时，采用发电电源100与储能电源200共同通过直流母线400为负载300供电的方式。即，第一电路510与第二电路520均导通，储能电源200与发电电源100均处于供电状态。
46.此外，为了使得当前负载以额定功率运行，第三电路530设有第三检测器830，第三检测器830检测负载300的总功率。主控制器700可发电电源100的额定功率与储能电源200
的额定功率均小于当前负载的额定功率时，根据该第三检测器830反馈的负载300的总功率，调整转换器920的输出值，直至第三检测器830反馈的负载300的总功率与当前负载的额定功率相等。
47.需要说明的是，在负载300如图1所示为多个时，每条第三电路530均设有一个第三检测器830，每个第三检测器830均用于检测对应的负载300的功率。负载300的总功率为这些负载300的功率之和。
48.可选地，为了避免储能电源200在向直流母线400供电时出现欠压，第二电路520设有第二检测器820，第二检测器820用于检测储能电源200的电量。主控制器700在储能电源200处于供电状态，且第二检测器820检测的储能电源200的电量低于最小电量时，控制第二开关件620断开第二电路520。
49.可选地，主控制器700在第一电路510导通，且发电电源100的额定功率大于当前负载的额定功率时，控制第二开关件620导通第二电路520，并控制转换器920使得储能电源200为充电状态。此时，充电电源100为负载300与储能电源200供电。
50.其中，第一电路510设有第一检测器810，第一检测器810用于检测发电电源100的输出功率。主控制器700在第一电路510导通，且发电电源100的额定功率大于当前负载的额定功率时，根据第一检测器810反馈的发电电源100的输出功率，控整转换器920的输出值，直至第一检测器810反馈的发电电源100的输出功率与发电电源100的额定功率相等，以实现发电电源100均衡优化控制。
51.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。本技术实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，c语言、vhdl语言、verilog语言、面向对象的程序设计语言java和直译式脚本语言javascript等。
52.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
53.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
54.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
55.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
56.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
58.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。