技术领域
[0001] 本
发明属于无轨电车供电领域，具体涉及一种双源无轨电车及其隔离式供电系统。
背景技术
[0002] 无轨电车素有“绿色公交”之称，相对于公共
汽车，它直接使用来源广泛的
电能，减少了对石油、
天然气等化石
能源的使用；在车辆
制动时，它可以利用
再生制动将
动能转化为电能回馈给线网，提高了能源的利用率；同时，无轨电车的牵引
电动机在运行时产生的噪声要低于汽车的
内燃机，其
橡胶轮胎摩擦产生的噪音很小，增加了乘坐的舒适度；而且，由于不使用
燃料和机油，使得其干净卫生、保养简单。因此，无轨电车是一种节能环保、舒适卫生的轨道交通工具，具有良好的发展前景。
[0003] 传统的无轨电车因存在高压安全问题而倍受争议，其无法实现与线网的高压隔离，当车辆绝缘失效时，易使车辆与大地连通，产生人身触电的伤害。且高压失效点多，失效
风险大。若单独在整车电源系统中增加隔离装置，则存在模
块重复、设计冗余等缺点，另外传统的无轨电车无法实现脱线运行，当线网出现故障或保养时，车辆无法灵活移动。
[0004] 公布号为CN204055405U的
专利文件公开了一种无轨电车的隔离式供电系统。包括用于与
集电器连接的隔离式DC/DC转换器，隔离式DC/DC转换器连接动
力电池系统，所述隔离式DC/DC转换器有交流充电
接口，所述动力电池系统有直流充电接口。当整车挂网运行时，该动力系统通过集电器
连接线网，
电网通过隔离式DC/DC转换器给动力电池系统充电，动力电池系统提供整车需求功率；当整车脱网运行时，动力电池系统同时给整车供电。该动力系统通过隔离式DC/DC变流器将线网与整车隔离，提高了无轨电车的安全性；通过动力电池系统给整车供电，实现了无轨电车的脱线运行。但是，当线网
电压波动时，可能会无法满足
电机功率需求；同时，由于需要给动力电池系统充电，会进一步降低线网
输出电压。因此，该动力系统的
稳定性较差。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种双源无轨电车及其隔离式供电系统，用以解决
现有技术中的无轨电车动力系统稳定性较差问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明的方案包括：
[0007] 一种无轨电车隔离式供电系统，包括隔离式DC/DC转换器，隔离式DC/DC转换器输入端用于连接集电器，输出端连接直流
母线，
直流母线上连接有储能装置，直流母线还用于连接高压电气系统，所述隔离式DC/DC转换器的输入端还连接有
燃料电池系统。
[0008] 所述储能装置为超级电容系统。
[0009] 所述燃料电池系统与隔离式DC/DC转换器的输入端之间连接有控制
开关K3和防止集电器向燃料电池系统输送
能量的
二极管。
[0010] 所述无轨电车隔离式供电系统的控制部分包括HCU，HCU通过控制总线连接燃料电池系统、隔离式DC/DC的驱动
电路或控制电路。
[0011] 所述集电器与所述隔离式DC/DC转换器输入端之间设有预充电电路；所述预充电电路通过防反二极管连接集电器。
[0012] 所述预充电电路包括两条并联着的预充支路与直冲支路；所述预充支路包括控制线网供电通断的控制开关K1，K1与
电阻串联；所述直充支路包括控制线网供电通断的控制开关K2。
[0013] 一种无轨电车，包括无轨电车隔离式供电系统，所述无轨电车隔离式供电系统包括隔离式DC/DC转换器，隔离式DC/DC转换器输入端用于连接集电器，输出端连接直流母线，直流母线上连接有储能装置，直流母线还用于连接高压电气系统，所述隔离式DC/DC转换器的输入端还连接有燃料电池系统。
[0014] 所述储能装置为超级电容系统。
[0015] 所述燃料电池系统与隔离式DC/DC转换器的输入端之间连接有控制开关K3和防止集电器向燃料电池系统输送能量的二极管。
[0016] 所述集电器与所述隔离式DC/DC转换器输入端之间设有预充电电路；所述预充电电路通过防反二极管连接集电器。
[0017] 所述预充电电路包括两条并联着的预充支路与直冲支路；所述预充支路包括控制线网供电通断的控制开关K1，K1与电阻串联；所述直充支路包括控制线网供电通断的控制开关K2。
[0018] 本发明提供的双源无轨电车及其隔离式供电系统，由于采用了燃料电池系统作为动力源，当线网电压波动时，燃料电池动力电池系统通过主DC/DC转换器提供能量，保证输出电压的稳定，提高了无轨电车隔离式供电系统的稳定性。
[0019] 由于在燃料电池系统与隔离式DC/DC转换器的输入端之间连接有二极管，能够防止线网向燃料电池系统输送能量，提高了燃料电池系统的使用寿命。
[0020] 由于连接有预充电电路，可以防止开始充电时充电
电流过大对设备造成损害。
[0021] 通过整车控制系统调节隔离式DC/DC转换器输出端电压，确保超级电容系统有合理的容量空间存储回馈的制动能量。
[0022] 通过在集电器的直流输出端于隔离式DC/DC转换器之间连接充电电路，保证了供电系统的安全性。
附图说明
[0023] 图1是本发明
实施例的基本方案示意图。
[0024] 图2是本发明实施例的具体方案示意图。
具体实施方式
[0025] 本发明的基本方案如图1所示，无轨电车隔离式供电系统包括隔离式DC/DC转换器，隔离式DC/DC转换器输入端用于连接集电器，输出端连接直流母线，直流母线上连接有储能装置，直流母线还用于连接高压电气系统，所述隔离式DC/DC转换器的输入端还连接有燃料电池系统。
[0026] 具体的，下面对上述基本方案中涉及的技术特征进行具体说明。
[0027] 本发明的具体方案如图2所示，无轨电车隔离式供电系统包括隔离式DC/DC转换器，隔离式DC/DC转换器输入端用于连接集电器，输出端连接直流母线，直流母线上连接有超级电容系统，直流母线还用于连接高压电气系统，所述隔离式DC/DC转换器的输入端还连接有燃料电池系统。
[0028] 所述燃料电池系统与隔离式DC/DC转换器的输入端之间连接有控制开关K3和用于防止集电器向燃料电池系统输送能量的二极管。
[0029] 所述无轨电车隔离式供电系统的控制部分包括HCU，HCU通过控制总线连接燃料电池系统、隔离式DC/DC的驱动电路或控制电路。所述燃料电池系统与总线相连；总线与隔离式DC/DC转换器、高压电气系统相连；所述总线上还连接有整车控制系统。
[0030] 所述集电器与所述隔离式DC/DC转换器输入端之间设有预充电电路；所述预充电电路包括两条并联的预充支路与直冲支路；所述预充支路包括控制线网供电通断的控制开关K1，K1与电阻串联；所述直充支路包括控制线网供电通断的控制开关K2。所述预充电电路通过防反二极管连接集电器。
[0031] 隔离式DC/DC转换器用于保证无轨电车隔离式供电系统的输出功率稳定，始终处于高效工作区间。
[0032] 超级电容系统可以回收燃料电池的富余电能和制动能量，同时提供瞬时大功率供电。
[0033] 当整车挂网运行时，燃料电池系统作为辅助能源，用于保证线网供电电压稳定；当整车脱网运行时，燃料电池系统作为主要能源，用于为整车运行提供电能。
[0034] 无轨电车隔离式供电系统分为两种工作模式：
[0035] 1、挂网运行模式
[0036] 当整车挂网运行时，集电器
接触线网，从线网取电，线网作为主动力源给超级电容系统充电，驱动整车运行，提供整车所需的
平均功率；燃料电池系统辅助动力源。
[0037] 上电时，K1、K2依次闭合，K3闭合。燃料电池系统作为辅助能源工作。通过隔离式DC/DC转换器给超级电容系统充电，高压电器系统上电完成。
[0038] 驱动时，线网作为主动力源，给超级电容系统充电，驱动整车运行。同时，超级电容系统可提供电能，以满足电机瞬时的大功率需求。
[0039] 若线网电压稳定在标称值30％波动范围以内，此时燃料电池系统不工作。当超级电容系统电压下降到隔离式DC/DC转换器标称输出设定值V1时，线网通过隔离式DC/DC转换器给超级电容系统充电，保证超级电容系统电压保持在设定范围以内(V2-V3，其中V2
[0040] 若线网电压波动超过标称值30％或线网电压过低，燃料电池系统工作，作为辅助动力源，给隔离式DC/DC转换器提供能量，保证了无轨电车隔离式供电系统的输出功率稳定。
[0041] 制动时，隔离式DC/DC转换器进入待机状态，直到系统进入驱动状态后，隔离式DC/DC转换器重新进入工作状态；此时，超级电容系统回收燃料制动能量。
[0042] 2、脱网运行模式
[0043] 当整车脱网运行时，控制开关K2断开。燃料电池系统作为主动力源驱动整车运行，隔离式DC/DC转换器从燃料电池获取能源，其工作状态与整车挂网运行时状态相同。
[0044] 在上述实施例中，所述储能装置是超级电容系统，作为其他实施方式，可以采用动力电池系统。
[0045] 进一步地，在无轨电车隔离式供电系统实施例中，所述燃料电池系统与总线相连；总线与隔离式DC/DC转换器、高压电气系统相连；所述总线上还连接有整车控制系统。整车控制系统用于对整个供电系统的协调控制：如对隔离式DC/DC转换器进行控制、采集供电系统中的各种电气参数、控制燃料电池系统工作状态等。这种控制方式与现有技术中的供电系统控制相同，也可以采用其他类型的控制方式。本发明的方案在于动力构型的变化，而不在于控制部分。
[0046] 进一步地，在无轨电车隔离式供电系统实施例中，所述集电器与所述隔离式DC/DC转换器输入端之间设有预充电电路；所述预充电电路通过防反二极管连接集电器。作为其他实施方式，可以不使用该预充电电路及防反二极管。
[0047] 进一步地，在无轨电车隔离式供电系统实施例中，所述燃料电池系统通过控制开关K3和二极管连接隔离式DC/DC输入端。作为其他实施方式，可以不使用该控制开关K3及防反二极管。
[0048] 无轨电车实施例
[0049] 无轨电车属于双源无轨电车，所述双源是指该无轨电车具有两个动力源的供电系统：线网供电和燃料电池供电。所述具体的供电系统与上述无轨电车隔离式供电系统实施例中的无轨电车隔离式供电系统相同，故不在此重复说明。
