[实用新型]一种列车应急电源系统

说明书

本实用新型公开了一种列车应急电源系统，包括燃料电池发电系统、储能系统、辅助系统、牵引系统、直流母线和能量管理控制系统，所述燃料电池发电系统产生电能，经单向DC/DC转换器并入列车的直流母线；所述储能系统直接或经双向DC/DC转换器并入列车直流母线；所述直流母线分别连接至所述辅助系统和牵引系统；所述能量管理控制系统分别连接至燃料电池发电系统、储能系统、辅助系统和牵引系统的控制端。本实用新型能够为列车提供持续电能，有效提高能量利用效率，节约成本。

技术领域

本实用新型属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种列车应急电源系统。

背景技术

现有轨道交通应急电源通常采用车源分离方式，就是轨道交通车辆本身不带应急电源，一旦出现应急情况，由专门的应急救援车实施救援。这种方式很不方便，不及时，非常被动，往往招致乘客不满。

近年来，国内开始论证采用动力电池作为车载应急电源，但这种储能式应急电源存在续航里程短、成本高、体积/重量大等不足，同时应急电源在正常运行过程中无法使用，利用率不高，从一定程度上看也是一种浪费。现有的列车用应急电源系统，无法为列车提供持续电能，也难以直接应用于列车应急电源；能量利用效率低，造成了大量的能量浪费。

实用新型内容

为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种列车应急电源系统，能够为列车提供持续电能，有效提高能量利用效率，节约成本。

为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种列车应急电源系统，包括燃料电池发电系统、储能系统、辅助系统、牵引系统、直流母线和能量管理控制系统，所述燃料电池发电系统产生电能，经单向DC/DC转换器并入列车的直流母线；所述储能系统直接或经双向DC/DC转换器并入列车直流母线；所述直流母线分别连接至所述辅助系统和牵引系统；所述能量管理控制系统分别连接至燃料电池发电系统、储能系统、辅助系统和牵引系统的控制端；

所述能量管理控制系统包括燃料电池电压电流监控电路、储能系统电压电流监控电路、牵引电压电流监控电路、母线电压检测电路、母线电流检测电路和控制器，所述燃料电池电压电流监控电路与单向DC/DC转换器相连，所述储能系统电压电流监控电路与双向DC/DC转换器相连，所述牵引电压电流监控电流连接至牵引系统，所述母线电压检测电路和母线电流检测电路均设置在直流母线上；所述燃料电池电压电流监控电路、储能系统电压电流监控电路、牵引电压电流监控电路、母线电压检测电路和母线电流检测电路均与控制器相连接。将检测数据反馈给信号控制器，由控制器进行功率分配，从而调节燃料电池发电系统、储能系统、辅助系统和牵引系统的工况。其中，各种监控电路均包括了电压传感器、电流传感器和控制开关电路等。

进一步的是，所述牵引系统包括逆变器和牵引负载，所述逆变器的直流端连接至直流母线，所述逆变器的交流端连接至牵引负载，所述逆变器的控制端连接至能量管理控制系统，逆变器额定电压为750V。所述逆变器将直流母线电流逆变为交流电，并接入到牵引负载；或将制动交变电流整流为直流电接入母线给储能系统充电。

进一步的是，所述燃料电池发电系统为质子交换膜燃料电池发电系统，质子交换膜燃料电池电压等级为600V～900V，质子交换膜燃料电池功率等级为30Kw-150Kw；单向DC/DC变换器用来改变燃料电池在列车牵引直流母线端的电压，并检测燃料电池输出电压与电流；质子交换膜燃料电池发电系统具有转换效率高、能量利用率大等优点，适用于列车中使用。

进一步的是，所述储能系统包括锂电池或超级电容，储能系统的电压等级为600V-900V。

所述储能系统可选用磷酸铁锂电池、钴酸锂电池、锰酸锂电池或锰酸钴锂电池等，也可选用超级电容或其他储能元件。

通过检测储能系统的SOC值来判断锂电池是否可以放电或充电，通常来说当储能元件SOC值低于最小值时不再进行放电，可以切出放电电路，高于最大值时不再进行制动回收，应切出充电电路防止过充。