[发明专利]一种运载电源的机车及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝空气电池的应用和专用机车的设计领域，特别涉及一种运载电源的机车及其使用方法。

背景技术

市场所述的机车泛指两大类，一类以内燃机为动力，其使用的燃料包括汽油、柴油以及其他新型燃料，另一类以电力网线为动力源，通常配合定向轨道使用，两类机车的用途均为货运或载客乘用，各种机车构成了众多的细分市场；但迄今市场上的机车中，还没有以电源运载为设计目标的商用机车；多年以来，有行业专家试图设计专用机车将充满电的电池堆运至使用地点，配置逆变器作为应急使用。但是，由于目前市场上的主流商品电池的比能量较低，例如常规铅蓄电池的比能量一般仅为35Wh/Kg，运载20吨的铅电池堆只能提供700度直流电；即使不惜性价比而选用锂电池，常规锂电池的比能量也仅为90-120Wh/Kg，同样运载20吨的锂电池堆只能提供1800-2400度直流电，远远达不到满足商业应用的要求。

本发明的提出是基于铝空气电池的技术成熟，在近年的技术发展中，一些先进的铝空气电池的比能量己突破1000Wh/Kg，预期今后若干年还会有较大的技术进展(铝空气电池的理论比能量可达8100Wh/Kg)。铝空气电池由于属一次性使用电池，限制了其在常规公知领域的商业应用，但由于铝空气电池的比能量高，造价低，如果用于结合制造专用的电源运载机车，以运载20吨的铝空气电池为例，将可提供20000度直流电，所构想的用于运载电源的机车将具有广阔商业前景。

发明内容

本发明的目的在于，针对铝空气电池的技术成熟提供一种运载电源的机车，该运载电源的机车具有为外部提供大容量电力能源的功能，为铝空气电池的新技术提供了应用领域，同时为货运机车提供了新的市场，在这一新的技术应用市场中，能够将电力能源如同物质一样实现有效的暂存和运输。

为实现上述技术目的，本发明提供了一种运载电源的机车，该运载电源的机车包括：动力机车、储电装置和电源管理系统；所述的动力机车包括任意内燃机车和有线电力机车，其一个轮以上，包括动力系统、控制系统、车轮和座架，用于运载所述的储电装置和电源管理系统；所述的储电装置为一次性使用的铝空气电池组，由两个以上的铝空气单体电池电串联/并联构成，其固定安装在所述动力机车的座架上；所述运载电源的机车用于为外部的放电负载提供电力能源。

上述技术方案中，所述的铝空气单体电池包括壳体和可更换的铝电极、嵌合槽、空气膜电极、电解液以及选择性设置的液流泵。

上述技术方案中，所述的壳体设置有所述电解液的加液/排液孔。

上述技术方案中，所述壳体的内部设置有固定所述嵌合槽的筋条。

上述技术方案中，所述的电源管理系统包括DC/AC设备、DC/DC设备和信息管理设备，其设置在所述动力机车的任意部位，亦可以将部分设备或全部设备设置在所述储电装置的外部。

上述技术方案中，所述的DC/AC设备、DC/DC设备的电源输入端连接所述储电装置的电源输出端；所述的信息管理设备包括所有用于储电装置荷电/放电状态管理的电压巡检装置、显示装置以及处理放电电流/电压信号的信号处理装置。所述DC/AC设备的功能包括输出交流电、输出频率和输出电压/电流的管理控制；所述DC/DC设备的功能包括输出直流电、升压/降压和输出电压/电流的管理控制。

基于以上所述的运载电源的机车，本发明还提供了一种所述运载电源的机车的使用方法，该使用方法包括：

步骤1)将所述的铝电极固定安装在所述嵌合槽内的相应部位；

步骤2)将已安装铝电极的嵌合槽固定在壳体内部；

步骤3)通过设置在壳体的孔将电解液加至设计液面水平；

步骤4)通过所述储电装置的电源输出端或/和所述DC/AC设备、DC/DC设备的电源输出端向外部放电负载提供电力能源。

上述的使用方法还包括铝电极的更换：当所述铝电极使用完，排出壳体内部的电解液，并依照所述的步骤1)至步骤3)重新安装铝电极以及加入电解液。

以上所述的使用方法还包括电解液的维护以及更换方法：

1)当电解液产生较多沉淀物但其离子浓度在设计范围内，将所述壳体内部的电解液沉淀物排出，过滤沉淀物后继续使用所述的电解液；

2)当电解液的离子浓度下降至设计下限，排出壳体内部的电解液，并重新加入新的电解液至设计液面水平。