轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统，包括钛酸锂电池组一、正极熔断器、电压传感器、绝缘检测模块、电流传感器、正极接触器、牵引供电输出接口、双向AC/DC变流器、AC380V电源接口、负极熔断器、负极接触器、手动维修开关、BMS电池管理系统、通讯及控制接口、预充接触器、预充电阻和钛酸锂电池组二。原理是将电能储存在钛酸锂电池组中，当车辆需要投入储能系统时，车辆发送投入信号，BMS收到启动信号后控制储能系统中的正极接触器、负极接触器以及双向AC/DC变流器对电能进行控制和变换，最后通过牵引供电输出接口和AC380V电源接口向车辆牵引系统以及AC380V辅助负载供电。AC380V辅助负载供电。AC380V辅助负载供电。

【技术实现步骤摘要】
轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统


[0001]本技术涉及轨道交通供电技术、变流技术以及储能技术的交叉领域，特别是一种轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统。

技术介绍

[0002]轨道交通用无网自走行系统是将轨道交通供电以及变流技术与钛酸锂电池储能技术结合起来，形成独立的系统安装在城轨及动车的车辆底部，当车辆正常的受电失败，车辆控制投入无网自走行储能及双向AC/DC变流系统实现车辆的无网自走行。
[0003]地铁、动车等轨道交通以运量大、速度快、安全、环保、节约能源等特点，被认为是最绿色的交通方式。由于运量大，开车间隔低，车辆的供电系统就显的尤为重要。目前大部分地铁车辆的运行主要依靠接触网或第三轨外部供电，而当外部供电电源故障时，车辆只能等待救援。然而每年都会有地铁线路因外部供电电源故障所引起的运营中断的案例，平时人流量较大的地铁站，会聚集不少等车的乘客，对公共交通的正常运营造成不良影响。因此各城市基于车载储能装置运营列车在外部供电瘫痪的紧急情况下能够实现车辆无网自走行的需求越来越紧迫。然而轨道交通车辆用车载储能蓄电池一般为铅酸和镉镍电池，而这些电池存在寿命短、不环保、存在记忆效应、维护困难等特点。所以专利技术一种安全可靠又环保的无网自走行储能及双向AC/DC变流系统就很有必要了。
[0004]本技术经过各种试验验证，在试验验证的各种情况下都不会发生爆炸和火灾，绝对安全可靠。
[0005]本技术可实现车辆的无网自走行，并且循环寿命在10000次以上。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统。将无网自走行储能及双向AC/DC变流系统布置在轨道交通车辆底部，将电能经过处理转换后储存在钛酸锂材料的电池包中，系统包含与轨道交通车辆的对接接口，可根据需要提供电能。该技术旨在为轨道交通车辆提供无网自走行供电电源。
[0007]为达到以上目的，本技术采取的技术方案是：
[0008]一种轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统，包括：钛酸锂电池组一1、正极熔断器2、电压传感器3、绝缘检测模块4、电流传感器5、正极接触器6、牵引供电输出接口7、双向AC/DC变流器8、AC380V电源接口9、负极熔断器10、负极接触器11、手动维修开关12、BMS电池管理系统13、通讯及控制接口14、预充接触器15、预充电阻16和钛酸锂电池组二17；
[0009]所述钛酸锂电池组一1的正极与正极熔断器2的一端连接；正极熔断器2的另一端分别与电压传感器3的一端、绝缘检测模块4的正极监测接口和电流传感器5的一端连接；电流传感器5的另一端分别与正极接触器6的一端和预充接触器15的一端连接；预充接触器15
的另一端与预充电阻16的一端连接；正极接触器6的另一端与预充电阻16的另一端连接后分别与牵引供电输出接口7和双向AC/DC变流器8的主流侧正极连接；双向AC/DC变流器8的交流侧与AC380V电源接口9连接；所述钛酸锂电池组一1的负极与钛酸锂电池组二17的正极之间通过手动维修开关12连接；
[0010]所述钛酸锂电池组二17的负极与负极熔断器10的一端连接；负极熔断器10的另一端分别与负极接触器11的一端、电压传感器3的另一端、绝缘检测模块4的负极监测接口连接；负极接触器11的另一端分别与牵引供电输出接口7和双向AC/DC变流器8的直流侧负极连接；所述BMS电池管理系统13和通讯及控制接口14连接；所述BMS电池管理系统13还分别与电压传感器3、绝缘检测模块4、电流传感器5、正极接触器6、负极接触器11、预充接触器15和钛酸锂电池组二17连接；
[0011]所述钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17用于储存电能，并将电能通过双向AC/DC变流器8和AC380V电源接口9对轨道交通车辆AC380V辅助负载供电，通过牵引供电输出接口7对牵引变流器供电；
[0012]所述正极熔断器2用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统的回路进行过载和短路保护；
[0013]所述电压传感器3用于对钛酸锂电池组一1的正极电压和钛酸锂电池组二17的负极电压进行采样、处理，然后将电压信号传给BMS电池管理系统13，BMS电池管理系统13用于对接收的电压信号进行分析监控，然后进行故障判断和预警；
[0014]所述绝缘监测模块4用于对钛酸锂电池组一1的正极、钛酸锂电池组二17的负极对地间的绝缘状态进行监控，如果绝缘监测值不符合上电要求，BMS电池管理系统13则断开正极接触器6和负极接触器11；
[0015]所述电流传感器5用于对钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17的充放电电流进行采样、处理，然后将电流信号传给BMS电池管理系统13，BMS电池管理系统13用于对接收的电流信号进行监控记录，然后进行故障判断及预警；
[0016]所述正极接触器6和负极接触器11用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统进行上下电控制，BMS电池管理系统13用于控制正极接触器6和负极接触器11的闭合和断开，从而实现无网自走行储能及双向AC/DC变流系统的上下电控制；
[0017]所述牵引供电输出接口7用于与轨道交通车辆的牵引系统相连，从而使无网自走行储能及双向AC/DC变流系统储存的电能通过牵引供电输出接口7向轨道交通车辆的牵引系统供电；
[0018]所述双向AC/DC变流器8用于当轨道交通车辆无高压电源输入时，将钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17中储存的电能逆变为AC380V，通过AC380V电源接口9向轨道交通车辆AC380V辅助负载供电；另一方面，当轨道交通车辆网压正常，钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17馈电或需要充电时，所述BMS电池管理系统13通过通讯及控制接口14请求充电，双向AC/DC变流器8将AC380V电源作为输入，输出直流电源为钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17充电；
[0019]所述AC380V电源接口9作为无网自走行储能及双向AC/DC变流系统与轨道交通车辆AC380V交流母线的接口，当轨道交通车辆需要钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17为轨道交通车辆AC380V辅助负载供电时，钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17通过AC380V
电源接口9进行放电，当轨道交通车辆需要为钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17充电时，轨道交通车辆通过AC380V电源接口9向钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17充电；
[0020]所述负极熔断器10用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统的回路进行过载和短路保护；
[0021]所述手动维修开关12用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统进行检修时，有效断开钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17之间的电路，保证检修人员的安全；
[0022]所述BMS电池管理系统13用于监控钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17的状态，保证钛酸锂电池组一1和钛酸锂电池组二17本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通用无网自走行储能及双向AC/DC变流系统，其特征在于，包括：钛酸锂电池组一(1)、正极熔断器(2)、电压传感器(3)、绝缘检测模块(4)、电流传感器(5)、正极接触器(6)、牵引供电输出接口(7)、双向AC/DC变流器(8)、AC380V电源接口(9)、负极熔断器(10)、负极接触器(11)、手动维修开关(12)、BMS电池管理系统(13)、通讯及控制接口(14)、预充接触器(15)、预充电阻(16)和钛酸锂电池组二(17)；所述钛酸锂电池组一(1)的正极与正极熔断器(2)的一端连接；正极熔断器(2)的另一端分别与电压传感器(3)的一端、绝缘检测模块(4)的正极监测接口和电流传感器(5)的一端连接；电流传感器(5)的另一端分别与正极接触器(6)的一端和预充接触器(15)的一端连接；预充接触器(15)的另一端与预充电阻(16)的一端连接；正极接触器(6)的另一端与预充电阻(16)的另一端连接后分别与牵引供电输出接口(7)和双向AC/DC变流器(8)的直流侧正极连接；双向AC/DC变流器(8)的交流侧与AC380V电源接口(9)连接；所述钛酸锂电池组一(1)的负极与钛酸锂电池组二(17)的正极之间通过手动维修开关(12)连接；所述钛酸锂电池组二(17)的负极与负极熔断器(10)的一端连接；负极熔断器(10)的另一端分别与负极接触器(11)的一端、电压传感器(3)的另一端、绝缘检测模块(4)的负极监测接口连接；负极接触器(11)的另一端分别与牵引供电输出接口(7)和双向AC/DC变流器(8)的直流侧负极连接；所述BMS电池管理系统(13)和通讯及控制接口(14)连接；所述BMS电池管理系统(13)还分别与电压传感器(3)、绝缘检测模块(4)、电流传感器(5)、正极接触器(6)、负极接触器(11)、预充接触器(15)和钛酸锂电池组二(17)连接；所述钛酸锂电池组一(1)和钛酸锂电池组二(17)用于储存电能，并将电能通过双向AC/DC变流器(8)和AC380V电源接口(9)对轨道交通车辆AC380V辅助负载供电，通过牵引供电输出接口(7)对轨道交通车辆的牵引系统供电；所述正极熔断器(2)用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统的回路进行过载和短路保护；所述电压传感器(3)用于对钛酸锂电池组一(1)的正极电压和钛酸锂电池组二(17)的负极电压进行采样、处理，然后将电压信号传给BMS电池管理系统(13)，BMS电池管理系统(13)用于对接收的电压信号进行分析监控，然后进行故障判断和预警；所述绝缘检测模块(4)用于对钛酸锂电池组一(1)的正极、钛酸锂电池组二(17)的负极对地间的绝缘状态进行监控，如果绝缘监测值不符合上电要求，BMS电池管理系统(13)则断开正极接触器(6)和负极接触器(11)；所述电流传感器(5)用于对钛酸锂电池组一(1)和钛酸锂电池组二(17)的充放电电流进行采样、处理，然后将电流信号传给BMS电池管理系统(13)，BMS电池管理系统(13)用于对接收的电流信号进行监控记录，然后进行故障判断及预警；所述正极接触器(6)和负极接触器(11)用于对无网自走行储能及双向AC/DC变流系统进行上下电控制，BMS电池管理系统(13)用于控制正极接触器(6)和负极接触器(11)的闭合和断开，从而实现无网自走行储能及双向AC/DC变流系统的上下电控制；所述牵引供电输出接口(7)用于与轨道交通车辆的牵引系统相连，从而使无网自走行储能及双向AC/DC变流系统储存的电能通过牵引供电输出接口(7)向轨道交通车辆的牵引系统供电；所述双向AC/DC变流器(8)用于当轨道交通车辆无高压电源输入时，将钛酸锂电池组一
(1)和钛酸锂电池组二(17)中储存的电能逆变为AC380V，通过AC380V电源接口(9)向轨道交通车辆AC380V辅助负载供电；另一方面，当轨道交通车辆网压正常，钛酸锂电池组一(1)和钛酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩耸，马泽宇，梁珏，孟学东，姚海英，马彬睿，李军，
申请(专利权)人：北京北交新能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：