[发明专利]用于在运载工具上的能源或存储设备以及特别用于超级电容器存储单元的电源电路

说明书

一种用于在运载工具上的能源或存储设备并且特别用于超级电容器存储单元的电源电路，所述超级电容器存储单元在于一个接另一个互连的多个超级电容器并具有第一端子和第二端子，所述电路包括正总线和负总线，负总线在某接地点处被连接到地，根据本发明所述电路还包括用于响应于对由于所述超级电容器存储单元的接地的绝缘损失而导致的故障电流循环的检测来断开超级电容器存储单元与高压馈电源的连接的装置，并且在电源电路中，用于断开超级电容器存储单元与高压馈电源的连接的所述装置在于沿着负总线在所述第二端子与所述接地点之间串联连接的高速断路器和差动继电器，差动继电器能够响应于故障电流循环来生成高速断路器的激活信号。

背景技术

本发明涉及一种用于在运载工具上的能源或存储设备并且特别用于超级电容器存储单元的电源电路，所述超级电容器存储单元在于一个接另一个互连的多个超级电容器，所述超级电容器存储单元具有第一端子和第二端子，所述电路包括将所述超级电容器存储单元的第一端子连接到DC高压馈电源的正极的正总线和将超级电容器存储单元的所述第二端子连接到所述DC高压馈电源的负极的负总线，负总线在某接地点处被连接到地，所述电路还包括用于响应于对由于超级电容器存储单元的接地的绝缘损失而导致的故障电流循环的检测来断开超级电容器存储单元与高压馈电源的连接的装置。

在在运载工具上的能源或存储设备情况下并且尤其是在根据现有技术的超级电容器电力设备的情况下，针对由于存储模块对接地的绝缘损失而导致的故障电流的保护通常通过在正高压总线上使用高速断路器（circuit breaker）并且在负高压总线上使用保险丝来执行。这个解决方案至关重要，因为相对高的阻抗可能将短路电流限制到低于保险丝阈值的值。保险丝阈值有超过相对高的热流的强制性大小。这种短路是特别危险的，因为它们也许不立即导致大电流并因此它们不太可能被检测到。结果电流能够循环产生对设备的损害或者甚至由于过热而产生火灾。

由于上述原因，保险丝不适合于检测并且中断在正常条件下工作电流的相同幅值的故障电流，从而相对低的电流能够长时间循环产生对设备的损害或者甚至在没有可能被检测到的情况下产生火灾。

为了简单起见在以下描述中并且在权利要求中，使用了术语超级电容器电力单元或超级电容器存储单元，以便指示用于存储电能并且将电能供应给负载的无论哪种在运载工具上的电力设备，所述负载主要地而非以限制性方式在于机车的摆动的电动机。

储能系统，诸如超级电容器储能系统或其它种类的在运载工具上的电力设备对于铁路车辆来说是极感兴趣的，因为它们在相当大的程度上允许调节和减少所述车辆的能量消耗。确保它们的安全操作是一个重要问题，特别是在运输支路中并且具体地在铁路车辆中。

因为此类电力存储单元的组件被充电到高电位差，所以它们对接地绝缘的损失敏感以致故障电流被生成。

发明内容

本发明目的在于在对接地绝缘的损失和具有类似效果的其它故障情况下避免危险电流的循环，并且特别在于克服源自简单保险丝的使用的已知电源电路的缺点，所述简单保险丝不适合于检测并且中断低于熔断保险丝所需的电流阈值的故障电流，尤其是正常工作电流的相同幅值的故障电流。

本发明通过提供用于在运载工具上的能源或存储设备并且特别用于超级电容器存储单元的电源电路来实现上述目标，所述超级电容器存储单元在于一个接另一个互连的多个超级电容器，所述超级电容器存储单元具有第一端子和第二端子，所述电路包括将所述超级电容器存储单元的第一端子连接到DC高压馈电源的正极的正总线和将超级电容器存储单元的所述第二端子连接到所述DC高压馈电源的负极的负总线，负总线在某接地点处被连接到地，所述电路还包括用于响应于对由于超级电容器存储单元的接地的绝缘损失而导致的故障电流循环的检测来断开超级电容器存储单元与高压馈电源的连接的装置，并且在所述电源电路中，所述用于断开超级电容器存储单元与高压馈电 源的连接的装置在于沿着负总线在所述第二端子与所述接地点之间串联连接的高速断路器和差动继电器，所述差动继电器还在负总线中串联连接并且能够响应于通过测量正总线中和负总线中的电流的差所检测到的故障电流循环来生成高速断路器的激活信号。