[發(fā)明專利]燃料電池機車

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310080332.0
• 申請日: 2013-03-14
• 公開（公告）號: CN103121453A
• 公開（公告）日: 2013-05-29
• 發(fā)明（設計）人: 雒煥驥;王世玉;梁培志;李偉宏;羅林業(yè)
• 申請（專利權）人: 永濟新時速電機電器有限責任公司
• 主分類號: B61C3/02
• 分類號: B61C3/02;B61C9/38
• 代理公司: 太原科衛(wèi)專利事務所(普通合伙) 14100
• 代理人: 朱源

技術領域

本發(fā)明涉及在軌道上運行的機車，具體為一種燃料電池機車。

背景技術

傳統(tǒng)的軌道交通機車要么以柴油機作為動力源，要么以接觸網(wǎng)提供直流電源作為動力源。隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源消耗日益增大，傳統(tǒng)的能源資源日益減少，能源價格不斷創(chuàng)出歷史高價，同時，經(jīng)濟的快速發(fā)展也帶來了嚴重的環(huán)境問題，嚴重影響了經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。建設資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已成為我國的重要國策。作為一種新型高效、潔凈、便捷的能源利用方式——燃料電池，如圖5所示，燃料電池主要包括電池電堆，例如使用氫氣和高壓空氣作為電化學反應介質(zhì)的電池電堆，輸出直流電。還包括向電池電堆提供氫氣的供氫系統(tǒng)；向電池電堆提供高壓空氣的空氣源系統(tǒng)；為電池電堆降溫的冷卻系統(tǒng)。近年來，燃料電池得到了世界各國的高度重視和大力資助，進行了大量基礎的研究和應用技術的研發(fā)，取得了顯著的成果，在眾多領域得到成功應用，尤其是燃料電池電動汽車的研發(fā)成功和推廣應用，使燃料電池技術得到快速發(fā)展，也為燃料電池機車的研發(fā)奠定了良好基礎。

但是，目前還沒有一種由燃料電池作為動力源的軌道機車。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決目前缺乏一種由燃料電池作為動力源的軌道機車的問題，提供了一種燃料電池機車。

本發(fā)明是采用如下技術方案實現(xiàn)的：

一種燃料電池機車，包括車體、驅(qū)動系統(tǒng)和行走系統(tǒng)，所述行走系統(tǒng)包括兩個兩軸齒輪箱式轉(zhuǎn)向架，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括兩臺永磁同步牽引電動機、兩臺將直流電轉(zhuǎn)換成為頻率、電壓可調(diào)的三相交流電的牽引逆變器和燃料電池，所述每臺永磁同步牽引電動機的輸出軸分別通過萬向聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)向架的齒輪箱連接，每臺永磁同步牽引電動機的輸入端分別牽引逆變器的輸出端連接，所述牽引逆變器的輸入端與燃料電池的輸出端連接；

如圖4所示，所述燃料電池包括：電池電堆、供氫系統(tǒng)、空氣源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、DC/DC電源變換裝置、核心控制系統(tǒng)、啟動電源；

所述DC/DC電源變換裝置將電池電堆發(fā)出的高壓電轉(zhuǎn)換為低壓電；

所述啟動電源在啟動時為核心控制系統(tǒng)、供氫系統(tǒng)、空氣源系統(tǒng)、電池電堆提供低壓電；

所述核心控制系統(tǒng)在啟動時獲得由啟動電源輸入的低壓電和進入正常工作后獲得由DC/DC電源變換裝置輸入的低壓電后分別向供氫系統(tǒng)、空氣源系統(tǒng)、電池電堆發(fā)出工作指令；

所述電池電堆的輸出端作為燃料電池的輸出端。

對于所述燃料電池，其中電池電堆可以由國外或國內(nèi)直接購置，其余配套系統(tǒng)，例如供氫系統(tǒng)、空氣源系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、DC/DC電源變換裝置、核心控制系統(tǒng)、啟動電源等，本領域技術人員均可根據(jù)實際情況和技術要求，設計多種滿足所需功能要求的常規(guī)技術方案，不存在技術上的難度。

工作時，由燃料電池作為電源供電，經(jīng)兩臺牽引變流器將直流電轉(zhuǎn)換成為頻率、電壓可調(diào)的三相交流電，控制二臺永磁同步牽引電動機分別驅(qū)動兩臺兩軸車軸齒輪箱式轉(zhuǎn)向架，驅(qū)動機車行進。

燃料電池機車具備的優(yōu)點如下：

1、燃料電池采用可再生能源（氫氣）替代電力和石油，其產(chǎn)物為水，對環(huán)境沒有任何電磁污染，同時廢氣排放極小，大大降低了對環(huán)境的不利影響。

2、機車線路條件與非電氣化線路完全兼容，可在任何既有鐵路線上運行。

3、新型燃料電池機車不需要傳統(tǒng)的牽引供變電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)系統(tǒng)，避免了牽引供電系統(tǒng)弓網(wǎng)故障、電氣絕緣、電能質(zhì)量、綜合接地等系列問題，提高了列車運行的可靠性。

4、可實現(xiàn)能量再生的循環(huán)利用，顯著提高節(jié)能降耗指標，運營經(jīng)濟性良好。

5、驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)過大量試驗后優(yōu)選地采用永磁同步牽引電動機，因永磁同步牽引電動機具有功率大、效率高、恒功范圍寬以及良好的轉(zhuǎn)矩平穩(wěn)性和低振動噪音的特點，因此新型燃料電池機車不僅具有優(yōu)良的牽引性能，同時具有低排放、高效、節(jié)能、環(huán)保的特性，具有顯著的經(jīng)濟效益。

本發(fā)明設計合理，結構簡單，解決了目前沒有一種由燃料電池作為動力源的軌道機車的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的平面結構示意圖。

圖3是轉(zhuǎn)向架的結構示意圖。

圖4是燃料電池的工作框圖。

圖5是電池電堆的反應原理圖。

圖中，1-車體，2-轉(zhuǎn)向架，3-永磁同步牽引電動機，4-牽引逆變器，5-燃料電池，6-空氣制動系統(tǒng)。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施例進行詳細說明。