[實用新型]一種增程式電動牽引機車的動力系統

有效

• 申請號: 201720453382.2
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN206781745U
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 何業科;馬洪雷
• 申請（專利權）人: 深圳市安順節能科技發展有限公司
• 主分類號: B61C3/02
• 分類號: B61C3/02;B60L11/12;B60L11/18;B60L15/20;B60L15/38
• 代理公司: 深圳市精英專利事務所44242
• 代理人: 馮筠

技術領域

本實用新型涉及新能源應用領域，尤其涉及一種增程式電動牽引機車的動力系統。

背景技術

圖1是某型號額定功率為400kW的柴油機萬有特性曲線圖。如圖1所示,A點為輸出功率為60kW、轉速為1500rpm時，比油耗是310g/kWh；而本發動機的經濟油耗為轉速1200rpm/輸出功率300～320kW時，比油耗是191g/kWh；A點油耗比經濟油耗高出38％。

目前，以柴油發電機組為動力的牽引機車能效低，主要原因如下：

1)為滿足功率需求，牽引機車動力系統必須按最大功率選配，而牽引機車平均運用功率通常僅占動力系統最大功率的10％～30％、最大功率運行時間通常不到1％；非混合動力牽引機車因無能量緩沖單元，發電機組輸出功率必須與機車功率需求實時匹配，發動機長期低負荷運轉，燃油效率低，尤其是以常規發電機組為動力的設備，轉速必須恒定在1500rpm，能效更低。

2)無制動能量回收功能：機車減速制動時產生大量能量，因無能量緩沖單元，導致回饋的能量無法存儲，必須通過能耗電阻實時消耗掉，造成浪費。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題在于提供一種具有高能效的增程式電動牽引機車的動力系統。

為解決上述技術問題，本實用新型還提供了一種增程式電動牽引機車的動力系統，用于為增程式電動牽引機車供電，該增程式電動牽引機車包括牽引電機及輔助用電設備，該動力系統包括一發電機組、一電池組、一控制器，所述發電機組通過一可控整流器與所述電池組并聯后，分別與牽引電機及輔助用電設備連接，所述控制器分別與發電機組、可控整流器、電池組連接；所述控制器用于判斷所述電池組的剩余電量值是否低于第一預設電量值，當所述電池組的剩余電量值低于第一預設電量值時，所述控制器控制所述發電機組以經濟功率輸出，向所述牽引電機、輔助用電設備供電以及向所述電池組充電；在所述發電機組以經濟功率輸出，向所述牽引電機、輔助用電設備供電以及向所述電池組充電時，所述控制器還用于判斷所述電池組的剩余電量值是否達到第二預設電量值，當所述電池組的剩余電量值達到第二預設電量值，所述控制器控制所述發電機組停止工作，所述電池組獨立向所述牽引電機、輔助用電設備供電。

本實用新型的增程式電動牽引機車的動力系統包括電池組和發電機組，該動力系統以電池組為牽引機車主動力源，可以規避傳統內燃機車動力系統冗余功率的浪費；另外，發電機組的輸出功率不需要與牽引機車功率需求實時匹配，保持在經濟油耗區持續運轉，燃油效率高，提高了能源效率。

附圖說明

圖1為額定功率為400kW的柴油機的萬有特性曲線圖；

圖2為本實用新型一個實施例中的增程式電動牽引機車的動力系統的工作流程示意圖；

圖3為本實用新型一個實施例中電池組的剩余電量SOC-電壓曲線示意圖；

圖4為本實用新型另一個實施例中增程式電動牽引機車的動力系統的工作流程示意圖；

圖5為本實用新型增程式電動牽引機車的結構示意圖。

具體實施方式

為使本領域的普通技術人員更加清楚地理解本實用新型的目的、技術方案和優點，以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步的闡述。

如圖2所示，其示出了本實用新型的一種實施例中的增程式電動牽引機車的動力系統的工作流程示意圖。該增程式電動牽引機車包括牽引電機、輔助用電設備以及動力系統，該動力系統包括控制器、發電機組、電池組，該系統的工作流程包括以下步驟：

步驟S1，所述電池組獨立向所述牽引電機、輔助用電設備供電。

電池組作為牽引機車的主動力電源，可以滿足牽引機車在一段時間內的全電作業，即電池組在獨立向所述牽引電機、輔助用電設備供電時，其放電功率大于或等于所述增程式電動牽引機車的最大需求功率；其次，電池組內部設置有電源管理系統，在電源管理系統的控制下，所述電池組獨立供電時，其輸出功率與所述增程式電動牽引機車的功率需求全程實時匹配。

步驟S2，控制器判斷所述電池組的剩余電量值是否低于第一預設電量值；若是，執行步驟S3，若否，返回步驟S1。

所述第一預設電量值的設置不高于所述電池組的剩余電量滿值。需要說明的是，電池組的剩余電量滿值的狀態為電池組充滿電的狀態。電池組作為牽引機車的主動力電源，優先向牽引機車供電，當電池組的剩余電量值大于或等于時第一預設電量值時，所述電池組可以獨立向所述牽引電機、輔助用電設備供電。所述第一預設電量值的設定需滿足牽引機車的工作電壓及功率：