一种多能源智能动力系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多能源智能动力系统，用于轨道交通工具、储能及其他场景，其包括受电弓、电压变换器AC/DC、锂离子蓄电池组，燃料电池系统、电压变换器DC/DC及负载系统，所述受电弓连接市电，所述受电弓输出端通过电压变换器AC/DC连接所述锂离子蓄电池组，所述锂离子电池组通过动力线连接所述负载系统并为负载系统供电，同时所述电压变换器AC/DC另通过动力线直接连接所述负载系统为负载系统供电，所述燃料电池系统通过所述电压变换器DC/DC连接所述锂离子蓄电池组与所述负载系统，为锂离子蓄电池组充电并为负载系统供电。本发明专利技术多能源智能动力系统实时监控多个动力源的状态，并根据各动力源的实时状态来调整动力系统的介入及退出。退出。退出。

【技术实现步骤摘要】
一种多能源智能动力系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通工具的动力系统，特别是涉及对轨道交通工具进行供电的多能源智能动力系统。

技术介绍

[0002]目前，轨道交通工具主要为内燃机机车和电力机车。内燃机机车技术非常成熟，使用方便、安全性高；但是内燃机机车依靠石化能源提供动力，对环境造成很大影响，同时维护保养费用高。电力机车通过电力驱动，具有节能环保，动力充沛，噪音小，保养简单，使用成本低等诸多优点；但电力机车本身没有动力源，电能来自外部电缆或电轨，非常依赖于电气化铁路的建设、运营和维护，如遇到自然灾害或电力中断，就会导致运输瘫痪。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术的主要目的在于提供一种用于轨道交通的多能源智能动力系统。
[0004]为达到上述目的，本专利技术提供一种多能源智能动力系统，用于道路交通工具，其包括受电弓、电压变换器AC/DC、锂离子蓄电池组，燃料电池系统、电压变换器DC/DC及负载系统，所述受电弓连接市电，所述受电弓输出端通过动力线连接所述电压变换器AC/DC，该电压变换器AC/DC通过动力线连接所述锂离子蓄电池组，所述锂离子电池组通过动力线连接所述负载系统并为负载系统供电，同时所述电压变换器AC/DC另通过动力线直接连接所述负载系统为负载系统供电，所述燃料电池系统通过所述电压变换器DC/DC连接所述锂离子蓄电池组与所述负载系统，为锂离子蓄电池组充电并为负载系统供电。
[0005]所述多能源智能动力系统包括有智能监控单元，该智能监控单元分别连接所述锂离子蓄电池组、所述电压变换器AC/DC及所述燃料电池系统，该智能监控单元监测所述锂离子蓄电池组的电量并控制所述锂离子蓄电池组的输出状态，该智能监控单元控制所述燃料电池系统的工作。
[0006]所述锂离子蓄电池组包括锂离子蓄电池与电池管理单元，所述智能监控单元连接所述电池管理单元，并通过所述电池管理单元监测所述锂离子蓄电池的电量及控制所述锂离子蓄电池的充放电。
[0007]所述负载系统为道路交通工具，包括依次连接的电机控制系统、变频永磁同步电机及道路交通工具传动系统。
[0008]所述燃料电池系统包括制氢装置和质子交换膜燃料电池，该制氢装置产生高纯氢，所述智能监控单元控制该质子交换膜燃料电池的工作。
[0009]所述制氢装置包括甲醇重整制氢装置、固态储氢装置、高压储氢瓶储氢装置中的至少一种。
[0010]所述道路交通工具为轨道交通工具。
[0011]本专利技术多能源智能动力系统，实现智能组合应用，充分发挥各能源装置优势，突破
了单一能源装置对配套基础设施、轨道交通工具续时里程、动力装置最大功率及使用寿命的限制，提高了轨道交通工具使用的经济性、便捷性和适应性。本专利技术多能源智能动力系统实时监控多个动力源的状态，并根据各动力源的实时状态来调整动力系统的介入及退出。
附图说明
[0012]图1为本专利技术多能源智能动力系统的结构原理框图；
[0013]图2为本专利技术多能源智能动力系统的详细结构原理图；
[0014]图3为本专利技术中受电弓同时为锂离子电池组与负载系统供电的示意图；
[0015]图4为本专利技术中锂离子电池组为负载系统供电的示意图；
[0016]图5为本专利技术中燃料电池系统为锂离子电池组与负载系统供电的示意图；
[0017]图6为本专利技术中甲醇重整制氢装置制备氢气的工艺流程图；
[0018]图7为本专利技术中固态储氢装置的结构示意图；
[0019]图8为本专利技术中高压储氢瓶储氢装置的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，本专利技术的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0021]如图1所示，本专利技术的多能源智能动力系统，包括受电弓、电压变换器AC/DC、锂离子蓄电池组，燃料电池系统、电压变换器DC/DC及负载系统，受电弓连接市电，受电弓输出端通过动力线连接电压变换器AC/DC，该电压变换器AC/DC通过动力线连接锂离子蓄电池组，锂离子电池组通过动力线连接负载系统并为负载系统供电，同时电压变换器AC/DC可直接通过动力线连接负载系统为负载系统供电。燃料电池系统通过电压变换器DC/DC连接锂离子蓄电池组与负载系统，为锂离子蓄电池组充电并为负载系统供电。本专利技术中的负载系统为道路交通工具，包括依次连接的电机控制系统、变频永磁同步电机及道路交通工具传动系统(如图2所示)，其中电机控制系统连接锂离子蓄电池系统与电压变换器DC/DC。本专利技术的多能源智能动力系统还包括有智能监控单元，其分别连接锂离子蓄电池组、电压变换器AC/DC及燃料电池系统。
[0022]在电气化建设完善的道路区段，道路交通工具通过受电弓获得来自电网的25KV单相交流电，经过电压变换器AC/DC整流后变成直流电，一路为锂离子蓄电池组充电，另一路可直接进入电机控制系统驱动道路交通工具运行。当多能源智能动力系统检测到道路交通工具脱离电网后，锂离子蓄电池组自动转换至输出状态，提供直流电给电机控制系统，驱动车辆行驶。锂离子蓄电池组存储电量有限，当道路交通工具长距离脱离电网运行后，锂离子蓄电池组剩余电量会接近低电量保护值，此时智能动力系统会快速启动燃料电池系统为锂离子蓄电池组充电。由于燃料电池系统输出电流基本恒定，但电压变化非常大，因此必须配置电压变换器DC/DC，将燃料电池系统输出的不稳定直流电压升压至锂离子蓄电池组及电机控制系统的设定电压。
[0023]如图2所示，本专利技术中的锂离子蓄电池组包括锂离子蓄电池与电池管理单元，锂离
子蓄电池为储能单元，将市电或燃料电池系统所提供的电能转化为化学能储存起来，锂离子蓄电池通过串并联达到设计要求的电压及容量；电池管理单元实时采集各锂离子蓄电池单体的电压、温度和电池组的总电流，保证各锂离子蓄电池单体不出现过充、过放、过温等问题。在失去市电后，在电池管理单元控制下，锂离子蓄电池组可自动切换至输出状态，为道路交通工具提供动力。
[0024]本专利技术中的燃料电池系统在工作时需要消耗大量的高纯氢气，燃料电池系统包括制氢装置和质子交换膜燃料电池，制氢装置产生高纯氢，质子交换膜燃料电池工作时需要消耗大量的高纯氢气，并输出直流电。
[0025]如图2所示，本专利技术中的智能监控单元分别连接电池管理单元、电压变换器AC/DC及质子交换膜燃料电池，智能监控单元通过电池管理单元能监控锂离子蓄电池单体的电压、温度和电池组的总电流，并能控制锂离子蓄电池的充放电。智能监控单元连接电压变换器AC/DC能监测道路交通工具是否脱离电网，智能监控单元连接质子交换膜燃料电池能控制其输出直流电。
[0026]结合图2，本专利技术的多能源智能动力系统在实际工作中，如图3所示，在有市电的电气化道路区段，通过受电弓接收市电，经过电压变换器A本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能源智能动力系统，用于轨道交通工具及储能场景，其特征在于，其包括受电弓、电压变换器AC/DC、锂离子蓄电池组，燃料电池系统、电压变换器DC/DC及负载系统，所述受电弓连接市电，所述受电弓输出端通过动力线连接所述电压变换器AC/DC，该电压变换器AC/DC通过动力线连接所述锂离子蓄电池组，所述锂离子电池组通过动力线连接所述负载系统并为负载系统供电，同时所述电压变换器AC/DC另通过动力线直接连接所述负载系统为负载系统供电，所述燃料电池系统通过所述电压变换器DC/DC连接所述锂离子蓄电池组与所述负载系统，为锂离子蓄电池组充电并为负载系统供电。2.如权利要求1所述的多能源智能动力系统，其特征在于，所述多能源智能动力系统包括有智能监控单元，该智能监控单元分别连接所述锂离子蓄电池组、所述电压变换器AC/DC及所述燃料电池系统，该智能监控单元监测所述锂离子蓄电池组的电量并控制所述锂离子蓄电池组的输出状态，该智...

【专利技术属性】
技术研发人员：芦晓民，陈全世，杨帅，刘清玉，刘中新，孟克其劳，
申请(专利权)人：内蒙古北工重型机电设备制造有限责任公司，
类型：发明
国别省市：