[发明专利]轨道交通车辆及其混合动力系统的辅助供电装置与方法

权利要求书

1.一种轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，包括辅助逆变器、以及依次连接的供电模块、整流器、牵引逆变器和牵引电机；所述辅助逆变器与所述牵引逆变器连接，或所述辅助逆变器集成于所述牵引逆变器内；在所述整流器与所述牵引逆变器之间并接有储能电源；其特征在于，所述辅助供电装置还包括：

电压传感器、充电机、三相辅助负载、库用插座、直流负载以及控制蓄电池；所述充电机、三相辅助负载通过第四接触器触点与所述辅助逆变器连接；所述库用插座与所述辅助逆变器连接；所述直流负载、控制蓄电池分别与所述充电机连接；所述供电模块通过第一接触器触点与所述整流器连接；所述储能电源通过第二接触器触点并接于所述整流器与所述牵引逆变器之间；所述电压传感器并接于所述储能电源两端；第一接触器线圈、第二接触器线圈和第四接触器线圈均由列车控制单元控制；

所述辅助供电装置还包括制动机构，所述制动机构通过第三接触器触点与所述牵引逆变器连接；第三接触器线圈由列车控制单元控制。

2.如权利要求1所述的轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，其特征在于：在所述储能电源的输入输出端、所述充电机的输出端均设有熔断器。

3.如权利要求1~2中任一项所述的轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，其特征在于：所述供电模块为内电动力包、接触网或第三轨。

4.如权利要求1~2中任一项所述的轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，其特征在于：所述储能电源为超级电容、锂电池或钛酸锂电池。

5.如权利要求1~2中任一项所述的轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电装置，其特征在于：所述制动机构为制动电阻。

6.一种轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电方法，其特征在于，基于如权利要求1~5中任一项所述的辅助供电装置，所述辅助供电方法包括：

车辆处于牵引工况时，如果整流器和供电模块处于非故障状态且储能电源的端电压大于第一阈值，则列车控制单元控制第一接触器触点、第二接触器触点和第四接触器触点闭合，供电模块和储能电源同时向牵引逆变器和辅助逆变器供电，进而牵引逆变器向牵引电机供电，辅助逆变器向充电机和三相辅助负载供电，充电机向直流负载和控制蓄电池供电；

如果整流器和/或供电模块处于故障状态且储能电源的端电压大于第一阈值，则列车控制单元控制第一接触器触点断开，第二接触器触点和第四接触器触点保持闭合，隔离整流器，仅储能电源向牵引逆变器和辅助逆变器供电；

如果整流器和供电模块处于非故障状态且储能电源的端电压小于第一阈值，则列车控制单元控制第一接触器触点、第二接触器触点和第四接触器触点闭合，仅供电模块向牵引逆变器和辅助逆变器供电，同时储能电源处于充电状态，直到所述储能电源的端电压达到第二阈值时列车控制单元控制第二接触器触点断开；

车辆处于制动工况时，牵引电机作为发电机再生制动能量，列车控制单元控制第一接触器触点断开，整流器处于待机状态，如果储能电源的端电压低于第一阈值，则列车控制单元控制第二接触器触点和第四接触器触点闭合，再生制动能量向储能电源和辅助逆变器供电，储能电源处于充电状态，辅助逆变器向充电机和三相辅助负载供电，充电机向直流负载和控制蓄电池供电；

如果储能电源的端电压大于第二阈值，则列车控制单元控制第二接触器触点断开，第四接触器触点保持闭合，再生制动能量仅向辅助逆变器供电，辅助逆变器向充电机和三相辅助负载供电，充电机向直流负载和控制蓄电池供电；

如果储能电源的端电压大于第二阈值且再生制动能量无法通过辅助逆变器完全消耗，则列车控制单元控制第三接触器触点闭合，通过制动机构消耗多余的再生制动能量。

7.如权利要求6所述的轨道交通车辆混合动力系统的辅助供电方法，其特征在于，所述辅助供电方法还包括：

车辆处于人口密集区域运行时，如果储能电源的端电压大于第一阈值，则列车控制单元控制第一接触器触点断开，第二接触器触点和第四接触器触点闭合，储能电源向牵引逆变器和辅助逆变器供电，进而牵引逆变器向牵引电机供电，辅助逆变器向充电机和三相辅助负载供电，充电机向直流负载和控制蓄电池供电。