轨道列车车载储能系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种轨道列车车载储能系统，包括DC/DC变换单元、超级电容箱、CMS控制单元、储能控制单元、整车控制单元以及GPRS无线通讯单元；所述DC/DC变换单元输入端连接高压直流回路，输出端连接超级电容箱；所述超级电容箱输出端连接CMS控制单元输入端，所述CMS控制单元用于采集超级电容单体的温度、电压信息，进行状态监测与电压均衡控制；所述储能控制单元输入端连接DC/DC变换单元以及CMS控制单元，输出端连接整车控制单元；所述储能控制单元用于接收CMS控制单元采集的超级电容单体的温度、电压信息，进行逻辑控制，输出控制指令至整车控制单元。本申请系统设计简单，不需要设计充电桩，节约了成本；同时能够实时监测系统运行状态，智能化程度高。

On board energy storage system of rail train

【技术实现步骤摘要】
轨道列车车载储能系统
本技术属于车载储能系统
，尤其涉及轨道列车车载储能系统。
技术介绍
现有轨道列车普遍采用车载储能方式，即将超级电容通过“串并联”方式集成到一起装载到有轨电车之上进行能量存储，满足列车站站运行之间运行电量要求，在每站安装充电桩以进行电量补充，如此设计可方便线路规划及减少基础设施建设。超级电容储能系统作为有轨电车动力来源，其电气设计及控制策略研究引起了广泛关注。储能系统通常由“超级电容+CMS控制单元+储能控制单元”三部分组成，参考图1所示，超级电容作为储存能量的载体；CMS控制单元可实时采集超级电容单体温度、电压等信息，可进行电压均衡等控制策略。储能控制单元则负责整个系统的逻辑控制，还可实时与整车控制系统通讯进行状态、故障传输，可及时切断储能系统对外高压输出当超级电容故障发生时。该储能系统中充放电均通过高压直流母线与牵引系统及充电桩连接，列车行驶在站站正常工作区间内，由储能系统给牵引系统供电，到站后，充电桩可通过直流母线同时给超级电容储能系统及牵引系统供电，满足储能系统补充电能及有轨电车正常工作的需求。但现有储能系统需要在每个站点配置相应充电桩，将充电桩输出至牵引网，对于原有含有牵引网的线路改造会造成资源浪费。且储能系统发生故障时，系统回路切断会造成有轨电车停滞于路途中间，等待拖车。因此，有必要结合上述现有车载储能系统的设计，在现有轨道列车车载储能系统的基础上进行改进，提供一种智能化控制的轨道列车车载储能系统。
技术实现思路
本技术针对上述现有车载储能系统存在的不足，提供了轨道列车车载储能系统，超级电容箱通过双向DC/DC充电机直接连接到高压直流回路，无需增加充电桩。增加了GPRS无线通讯单元，实时监控系统的运行状态，系统设计简单，智能化程度高。为了实现上述目的，本技术提供了一种轨道列车车载储能系统，包括DC/DC变换单元、超级电容箱、CMS控制单元、储能控制单元以及整车控制单元；所述DC/DC变换单元输入端连接高压直流回路，输出端连接超级电容箱；所述超级电容箱输出端连接CMS控制单元输入端，所述CMS控制单元用于采集超级电容单体的温度、电压信息，进行状态监测与电压均衡控制；所述储能控制单元输入端连接DC/DC变换单元以及CMS控制单元，输出端连接整车控制单元；所述储能控制单元用于接收CMS控制单元采集的超级电容单体的温度、电压信息，进行逻辑控制，输出控制指令至整车控制单元。优选的，所述DC/DC变换单元包括并联设置的第一DC/DC变换单元以及第二DC/DC变换单元；所述第一DC/DC变换单元与所述第二DC/DC变换单元输入端通过高压直流母线连接至高压直流回路以及牵引系统的输入端，所述第一DC/DC变换单元与所述第二DC/DC变换单元输出端通过高压直流母线与所述超级电容箱以及所述储能控制单元连接。优选的，所述超级电容箱设置有超级电容模组，包括并联设置的第一超级电容箱、第二超级电容箱以及第三超级电容箱；所述第一超级电容箱的正极输出端、第三超级电容箱的正极输出端以及所述第二超级电容箱的正极输出端分别串联接触器后连接至DC/DC变换单元输出端；所述第一超级电容箱的负极输出端、所述第三超级电容箱的负极输出端以及第二超级电容箱的负极输出端连接至DC/DC变换单元输出端；所述第一、第二、第三超级电容箱内的超级电容单体采集回路分别连接至CMS控制单元输入端。优选的，所述CMS控制单元包括状态监测模块以及电压均衡模块，所述状态监测模块用于检测超级电容单体的温度、电压信息，以及系统各开关元器件的通断状态信息；所述电压均衡模块与所述状态监测模块连接，用于对高电压超级电容单体进行电压均衡控制。优选的，所述储能控制单元包括逻辑控制模块，所述逻辑控制模块与所述状态监测模块以及电压均衡控制模块连接；用于接收超级电容单体的温度、电压信息，以及系统各开关元器件的通断状态信息，并进行逻辑控制，生成控制指令，并反馈至电压均衡控制模块对高电压的超级电容单体进行电压均衡控制，以及控制各超级电容箱的接入系统状态。优选的，所述储能控制单元进一步包括故障诊断报警模块，所述故障诊断报警模块与所述状态监测模块以及逻辑控制模块连接；用于监测各超级电容箱的故障状态，进行故障报警，生成故障诊断信息并反馈至逻辑控制单元控制各超级电容箱的接入系统状态。优选的，所述储能控制单元还包括数据通信模块，所述数据通信模块与故障诊断报警模块连接；用于将超级电容单体的温度、电压信息，系统各开关元器件的通断状态信息，以及故障诊断信息输出至整车控制单元。优选的，所述的轨道列车车载储能系统进一步包括GPRS无线通讯单元，所述GPRS无线通讯单元与所述储能控制单元连接，用于接收超级电容单体的温度、电压信息，系统各开关元器件的通断状态信息，以及故障诊断信息并无线传输至本地服务器，以实时监控储能系统状态。与现有技术相比，本技术的优点和积极效果在于：本技术提供了一种车载储能系统，与现有的车载储能系统相比，本申请将超级电容箱通过双向DC/DC充电机直接连接到高压直流回路，使其传统牵引网供电基础设施可完美契合，无需增加充电桩，减少投入。同时，增加GPRS无线通讯单元，储能控制单元将核心储能部件以及系统运行状态通过GPRS无线通讯单元上传至综合监控系统，实现远端智能化管理以及故障预判，使其在超级电容发生故障时，可实现电车降功率运行，系统设计简单，提高了传统车载储能系统设备管理智能化程度。附图说明图1为现有技术中车载储能系统结构示意图；图2为本技术的车载储能系统结构示意图；图3为超级电容箱连接示意图；其中：11-第一DC/DC变换单元、12-第二DC/DC变换单元、21-第一超级电容箱、22-第二超级电容箱、23-第三超级电容箱、3-CMS控制单元、4-储能控制单元、5-整车控制单元、6-GPRS无线通讯单元。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本申请部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含一系列步骤或单元的过程、方法或系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。此外，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。本申请在图1提供的现有车载储能系统的基础上进行改进，提供了一种新的轨道列车车载储能系统，参考图2、图3所示，将超级电容箱通过双向DC/DC充电机直接连接到高压直流回路，无需增加充电桩。同时增加了GPRS无线通讯单元，以实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道列车车载储能系统，其特征在于，包括DC/DC变换单元、超级电容箱、CMS控制单元、储能控制单元以及整车控制单元；所述DC/DC变换单元输入端连接高压直流回路，输出端连接超级电容箱；所述超级电容箱输出端连接CMS控制单元输入端，所述CMS控制单元用于采集超级电容单体的温度、电压信息，进行状态监测与电压均衡控制；所述储能控制单元输入端连接DC/DC变换单元以及CMS控制单元，输出端连接整车控制单元；所述储能控制单元用于接收CMS控制单元采集的超级电容单体的温度、电压信息，进行逻辑控制，输出控制指令至整车控制单元。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道列车车载储能系统，其特征在于，包括DC/DC变换单元、超级电容箱、CMS控制单元、储能控制单元以及整车控制单元；所述DC/DC变换单元输入端连接高压直流回路，输出端连接超级电容箱；所述超级电容箱输出端连接CMS控制单元输入端，所述CMS控制单元用于采集超级电容单体的温度、电压信息，进行状态监测与电压均衡控制；所述储能控制单元输入端连接DC/DC变换单元以及CMS控制单元，输出端连接整车控制单元；所述储能控制单元用于接收CMS控制单元采集的超级电容单体的温度、电压信息，进行逻辑控制，输出控制指令至整车控制单元。


2.根据权利要求1所述的轨道列车车载储能系统，其特征在于，所述DC/DC变换单元包括并联设置的第一DC/DC变换单元以及第二DC/DC变换单元；所述第一DC/DC变换单元与所述第二DC/DC变换单元输入端通过高压直流母线连接至高压直流回路以及牵引系统的输入端，所述第一DC/DC变换单元与所述第二DC/DC变换单元输出端通过高压直流母线与所述超级电容箱以及所述储能控制单元连接。


3.根据权利要求1或2所述的轨道列车车载储能系统，其特征在于，所述超级电容箱设置有超级电容模组，包括并联设置的第一超级电容箱、第二超级电容箱以及第三超级电容箱；所述第一超级电容箱的正极输出端、第三超级电容箱的正极输出端以及所述第二超级电容箱的正极输出端分别串联接触器后连接至DC/DC变换单元输出端；所述第一超级电容箱的负极输出端、所述第三超级电容箱的负极输出端以及第二超级电容箱的负极输出端连接至DC/DC变换单元输出端；所述第一、第二、第三超级电容箱内的超级电容单体采集回路分别连接至CMS控制单元输入端。


4.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：武冰，管彦诏，杜春雷，马晓霆，周道亮，于广，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37