[發明專利]一種有軌電車混合供電系統

在審

• 申請號: 201711236124.X
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN108081969A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 王丹梅;黃志華;尚江傲;周利;張宇;吳桂林;丁婷;梁波;李達
• 申請（專利權）人: 中車株洲電力機車有限公司
• 主分類號: B60L11/00
• 分類號: B60L11/00;B60L11/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 盧宏;李美麗

本發明公開了一種有軌電車混合供電系統，包括直流母線，有軌電車上的用電設備與直流母線電連接，直流母線還可在電車停站時與地面充電機電連接，直流母線與超級電容電連接，且直流母線通過雙向充電機與蓄電池電連接；其中超級電容：用于在有軌電車處于牽引工況且超級電容的電壓值不小于第一設定值時單獨向直流母線供電；用于在有軌電車處于牽引工況且超級電容的電壓值小于第一設定值時與蓄電池同時向直流母線供電。本發明利用超級電容和蓄電池進行混合供電，利用超級電容作為主動力，利用蓄電池作為輔助動力，續航能力強，工作可靠性高，不受安裝空間限制，停站充電時間短，電車運輸效率高，電車全壽命使用周期長，再生能耗利用率高，運行成本低。

技術領域

本發明屬于軌道交通領域，特別涉及一種有軌電車混合供電系統。

背景技術

現有的儲能式有軌電車供電系統有兩種，第一種是單獨利用超級電容作為儲能元件的供電系統，第二種是單獨利用蓄電池作為儲能元件的供電系統。

如圖1所示，單獨利用超級電容作為儲能元件的有軌電車供電系統包括至少一套超級電容4，其中超級電容4與高壓直流母線1電連接，有軌電車上的用電設備2（牽引系統201、輔助系統202、直流變頻空調203）與高壓直流母線1電連接，高壓直流母線1還可在電車停站時與地面充電機3電連接。并聯的超級電容4給有軌電車的DC500V-DC900V高壓直流母線1供電，有軌電車的所有用電設備2從高壓直流母線1獲取DC500V-DC900V的高壓直流電。圖2為單獨利用超級電容供電的有軌電車供電系統具體電路圖。

由于超級電容充電快，因而單獨超級電容供電的供電系統能夠滿足停站充電時間不大于30s的要求。但是，由于單體超級電容儲能少，同時車頂安裝空間有限，對超級電容的數目有限制，導致整列車的超級電容可用能量約為9~14KWh，超級電容續航里程短，車輛在平直道的續航里程約為2~3km，在等待紅綠燈、爬長坡道等復雜路況，車輛續航里程將大大減少，工作可靠性低。

由于純超級電容供電的有軌電車續航里程短，為了保證車輛的正常運行，基本每站都需要設置地面充電機3，確保車輛停站后，能夠通過地面充電機3為車輛超級電容充電。

如圖3所示，單獨利用蓄電池作為儲能元件的有軌電車供電系統包括至少一組蓄電池6，其中蓄電池6通過雙向充電機5與高壓直流母線1電連接，有軌電車上的用電設備2（牽引系統201、輔助系統202、直流變頻空調203）與高壓直流母線1電連接，高壓直流母線1還可在電車停站時與地面充電機3電連接。并聯的蓄電池6給有軌電車的DC500V-DC900V高壓直流母線1供電，有軌電車的所有用電設備2從高壓直流母線1獲取DC500V-DC900V的高壓直流電。

由于蓄電池儲能能力強，因而續航里程較長。但是，由于蓄電池的功率密度低，因而需要配置多套蓄電池才能保證車輛的啟動功率，受安裝空間限制。同時，由于大電流充放電會影響蓄電池的使用壽命，為不影響蓄電池的壽命，蓄電池單次充電時間一般要求不低于6~10min，無法滿足停站充電時間不大于30s的要求，影響電車的運輸效率。此外，由于蓄電池循環充放電次數較少，將其作為主要能源使用會影響有軌電車的全壽命使用周期。

發明內容

現有單一使用超級電容供電的有軌電車儲能較少，續航能力差，對復雜路況的應對能力差，工作可靠性低；單一使用蓄電池供電的有軌電車需要配備多套蓄電池，受安裝空間限制，同時蓄電池充電時間長，循環充放電次數較少，影響電車的運輸效率和全壽命使用周期。本發明的目的在于，針對上述現有技術的不足，提供一種有軌電車混合供電系統，利用超級電容和蓄電池進行混合供電，續航能力強，工作可靠性高，不受安裝空間限制，停站充電時間短，電車運輸效率高，電車全壽命使用周期長。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：