[發明專利]軌道交通用無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統

在審

• 申請號: 202010330880.4
• 申請日: 2020-04-24
• 公開（公告）號: CN111532145A
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 姚海英;韓聳;馬澤宇;梁玨;孟學東;馬彬睿
• 申請（專利權）人: 北京北交新能科技有限公司
• 主分類號: B60L50/60
• 分類號: B60L50/60;B60L3/00;B60L3/04;B60L15/00;B60L58/12
• 代理公司: 北京衛平智業專利代理事務所(普通合伙) 11392
• 代理人: 張新利;謝建玲

1.一種軌道交通用無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統，其特征在于，包括：鈦酸鋰電池組一(1)、正極熔斷器(2)、電壓傳感器(3)、絕緣檢測模塊(4)、電流傳感器(5)、正極接觸器(6)、牽引供電輸出接口(7)、單向DC/DC變流器(8)、DC1500V電源接口(9)、負極熔斷器(10)、負極接觸器(11)、手動維修開關(12)、BMS電池管理系統(13)、通訊及控制接口(14)、預充接觸器(15)、預充電阻(16)和鈦酸鋰電池組二(17)；

所述鈦酸鋰電池組一(1)的正極與正極熔斷器(2)的一端連接；正極熔斷器(2)的另一端分別與電壓傳感器(3)的一端、絕緣檢測模塊(4)的正極監測接口和電流傳感器(5)的一端連接；電流傳感器(5)的另一端分別與正極接觸器(6)的一端和預充接觸器(15)的一端連接；預充接觸器(15)的另一端與預充電阻(16)的一端連接；正極接觸器(6)的另一端與預充電阻(16)的另一端連接后分別與牽引供電輸出接口(7)和單向DC/DC變流器(8)一端的正極連接；單向DC/DC變流器(8)的另一端與DC1500V電源接口(9)連接；

所述鈦酸鋰電池組二(17)的負極與負極熔斷器(10)的一端連接；負極熔斷器(10)的另一端分別與負極接觸器(11)的一端、電壓傳感器(3)的另一端和絕緣檢測模塊(4)的負極監測接口連接；負極接觸器(11)的另一端分別與牽引供電輸出接口(7)和單向DC/DC變流器(8)一端的負極連接；所述鈦酸鋰電池組一(1)的負極與鈦酸鋰電池組二(17)的正極之間通過手動維修開關(12)連接；所述BMS電池管理系統(13)和通訊及控制接口(14)連接；所述BMS電池管理系統(13)還分別與電壓傳感器(3)、絕緣檢測模塊(4)、電流傳感器(5)、正極接觸器(6)、負極接觸器(11)、預充接觸器(15)和鈦酸鋰電池組二(17)連接；

所述鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)用于儲存電能，并將電能通過牽引供電輸出接口(7)對軌道交通車輛的牽引系統供電；

所述正極熔斷器(2)用于對無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統的回路進行過載和短路保護；

所述電壓傳感器(3)用于對鈦酸鋰電池組一(1)的正極電壓、鈦酸鋰電池組二(17)的負極電壓進行采樣、處理，然后將電壓信號傳給BMS電池管理系統(13)，BMS電池管理系統(13)用于將接收到的電壓信號進行分析監控，然后進行故障判斷和預警；

所述絕緣監測模塊(4)用于對鈦酸鋰電池組一(1)的正極、鈦酸鋰電池組二(17)的負極對地間的絕緣狀態進行監控，如果絕緣監測值不符合上電要求，BMS電池管理系統(13)則斷開正極接觸器(6)和負極接觸器(11)；

所述電流傳感器(5)用于對鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)的充放電電流進行采樣、處理，然后將電流信號傳給BMS電池管理系統(13)，BMS電池管理系統(13)用于對接收的電流信號進行監控記錄，然后進行故障判斷及預警；

所述正極接觸器(6)和負極接觸器(11)用于對無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統進行上下電控制，BMS電池管理系統(13)用于控制正極接觸器(6)和負極接觸器(11)的閉合和斷開，從而實現無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統的上下電控制；

所述牽引供電輸出接口(7)用于與軌道交通車輛的牽引系統相連，從而使無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統儲存的電能通過牽引供電輸出接口(7)向軌道交通車輛的牽引系統供電；

所述單向DC/DC變流器(8)用于當軌道交通車輛的網壓正常時，鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)饋電或需要充電時，所述BMS電池管理系統(13)通過通訊及控制接口(14)請求充電，單向DC/DC變流器(8)將DC1500V電源作為輸入，輸出直流電源為鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)充電；

所述DC1500V電源接口(9)作為無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統與軌道交通車輛DC1500V直流母線的接口，當軌道交通車輛需要為鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)充電時，軌道交通車輛通過DC1500V電源接口(9)向鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)充電；

所述負極熔斷器(10)用于對無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統的回路進行過載和短路保護；

所述手動維修開關(12)用于對無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統進行檢修時，有效斷開鈦酸鋰電池組一(1)與鈦酸鋰電池組二(17)之間的電路，保證檢修人員的安全；

所述BMS電池管理系統(13)用于監控鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)的狀態，保證鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)處于健康工作狀態，并根據鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)的狀態控制預充接觸器(15)、正極接觸器(6)和負極接觸器(11)的閉合和斷開，并對預充接觸器(15)、正極接觸器(6)和負極接觸器(11)的狀態進行監控；用于通過通訊及控制接口(14)與軌道交通車輛TCMS進行通訊，實時上報無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統狀態，并按照充電策略給鈦酸鋰電池組一(1)和鈦酸鋰電池組二(17)充電；用于通過通訊及控制接口(14)對無網自走行儲能及單向DC/DC變流系統進行監控和診斷；用于接收電流傳感器(5)發送的電流信號和電壓傳感器(3)發送的電壓信號，對電流、電壓信號進行分析處理，判斷是否按照BMS電池管理系統(13)請求的電流和電壓進行充放電，如果電流和電壓數據超過了BMS電池管理系統(13)請求的保護限值，BMS電池管理系統(13)會進行保護，要求降流或降壓，甚至切斷正極接觸器(6)和負極接觸器(11)；

所述通訊及控制接口(14)用于與軌道交通車輛TCMS的通訊接口相連，進行數據傳輸和控制；通訊及控制接口(14)還用于為BMS電池管理系統(13)提供DC110V工作電源；

所述預充接觸器(15)和預充電阻(16)用于為單向DC/DC變流器(8)直流側的濾波電容進行預充電。