一种用于单轨游览列车的储能电源系统的制作方法

本实用新型涉及轨道车辆供电技术领域，具体涉及一种用于单轨游览列车的储能电源系统。

背景技术：

在目前单轨游览车采用的动力电源上来分析，有以下2种情况：

1采用接触式供电进行全程供电。过长的线路会增加相应的设备成本以及人工成本，对后续的维护也会增加难度点。

2采用锂电池等新型能源，比如钛酸锂电池和磷酸铁锂电池进行供电。锂电池不能快充快放，且充电次数有限。

综上所述，急需一种用于单轨游览列车的储能电源系统以解决现有技术中存在的问题。

技术实现要素：

本实用新型目的在于提供一种用于单轨游览列车的储能电源系统，以解决单轨游览列车供电问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种用于单轨游览列车的储能电源系统，包括储能单元、高压箱、充电弓和维修充电口；所述储能单元至少设置两组，多组储能单元并联设置在高压箱内的母线上；所述充电弓并联设置在所述母线上；所述维修充电口至少设置两个，多个维修充电口并联在所述母线上，充电弓和维修充电口均用于对储能单元充电。

进一步地，所述储能单元包括两个串联的储能电源储能箱，所述储能电源储能箱安装在车厢车顶。

进一步地，所述储能电源储能箱通过储能单元控制接触器连接在高压箱的母线上。

进一步地，所述储能电源储能箱与母线连接的电路上设有维修接地开关，用于对储能电源储能箱进行接地保护。

进一步地，所述充电弓通过充电弓控制接触器连接在高压箱的母线上。

进一步地，所述维修充电口通过维修充电口控制接触器连接在高压箱的母线上。

进一步地，所述储能电源储能箱中设有超级电容器，储能电源储能箱中存储是绿色能源。

应用本实用新型的技术方案，具有以下有益效果：

(1)本实用新型采用储能电源为主电源，采用2串2并的结构方式安装在车厢车顶，易安装、易检修。当一组储能单元出现故障后，可立即切断该组的供电，另一组储能单元可保证列车能以低速运行到就近车站，使储能电源系统具有冗余功能。

(2)储能电源系统采用充电弓式充电方式，仅在站内进行充电，可有效减少沿线供电线缆、变电站、无需布设架空线、接触网，节省了前期人力、物力的投入建设以及后期的维护成本。

(3)储能电源系统具有充电时的互锁功能，当使用充电弓充电时将禁止维修充电口充电，同理当使用维修充电口充电时将禁止充电弓充电。

(4)储能电源系统具有维修接地功能，当列车进入维修间进行维护时，将高压箱内的维修接地开关打到接地位置，因此可以保护检修人员的安全，同时与列车上电控制逻辑进行互锁，严禁在检修期间合闸上电。

(5)储能电源采用超级电容器，超级电容器具有高能量密度、高功率密度、低内阻的特点，储能电源系统可进行大电流的充放电，有效的缩短每趟列车的运营时间，对使用方有较好的利润提升。同时大电流的放电将提升列车的牵引能力以及减少充电时间，在载客方面也是提升不少。利用超级电容器具有循环寿命长的特点，储能电源系统可满足在列车寿命内的正常使用。

(6)储能电源系统具有制动能量回馈作用，系统为双向系统，既允许进行充电操作，也允许进行放电操作。在电流和电压不超过工作范围时，该双向操作是任意时刻都可进行的。因此在储能电源系统电量不饱和的情况下，能够吸收车辆制动产生的能量，并储存起来。

(7)本实用新型中，储能电源使用的是绿色能源，符合环保要求。与采用锂电池的技术相比，结构方面：锂电池方案需配置水冷等冷却装置，结构较为复杂；而储能电源方案只需要列车的废排风即可，无需消耗过多的能量。电流快充快放方面：锂电池方案无法接受过大的快充快放，对运营方会造成列车运行次数的降低；而应用储能电源系统的列车可在几分钟之内将电源充满保证正常运行。寿命方面：锂电池的充电循环次数一般在5000次左右，而储能电源的充电循环次数在30000次左右，因此列车可减少关键性部件的更换，减少总成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本实用新型作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是储能电源系统结构示意图；

其中，1、储能电源储能箱，2、高压箱，3、充电弓，4、维修充电口，5、储能单元控制接触器，6、维修接地开关，7、充电弓控制接触器，8、维修充电口控制接触器，9、母线。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

如图1所示，一种用于单轨游览列车的储能电源系统，包括储能单元、高压箱2、充电弓3和维修充电口4；所述储能单元设置两组，两组储能单元并联设置在高压箱2内的母线9上；所述充电弓3并联设置在所述母线9上；所述维修充电口4设置两个，两个维修充电口并联在所述母线9上，充电弓3和维修充电口4均用于对储能单元充电。所述充电弓3通过充电弓控制接触器7连接在高压箱2的母线9上。所述维修充电口4通过维修充电口控制接触器8连接在高压箱2的母线9上。

所述储能单元包括两个串联的储能电源储能箱1，所述储能电源储能箱1安装在车厢车顶。所述储能电源储能箱1通过储能单元控制接触器5连接在高压箱2的母线9上。所述储能电源储能箱1中设有超级电容器，储能电源储能箱1中存储是绿色能源。

所述储能电源储能箱1与母线9连接的电路上设有维修接地开关6，用于对储能电源储能箱1进行接地保护。当列车进入维修间进行维护时，将高压箱内的维修接地开关打到接地位置，因此可以保护检修人员的安全，同时与列车上电控制逻辑进行互锁，严禁在检修期间合闸上电。

上述储能电源系统在列车上的应用：

从列车行驶前分析：

1、通过列车司机给出上电信号到储能系统。此时储能系统开始通信检测。检测到各个部件均通信正常时，两组储能单元分别开始采集本身的状态信息并进行分析，同步将状态和数据上报列车控制系统。这些信息包含储能单元的电压、电流、电量等参数值，同时也包含高压箱的相关参数值。最终列车控制系统通过判断参数值是否处于正常范围来决定储能单元的控制接触器的吸合，从而保证储能系统投入前的安全性。例如过电压、欠电压、过电流、电量低等故障都会通过列车控制系统提前判断储能系统是否正常状态，这种情况为储能系统的自检以及列车控制系统的检查。

2、由于本实用新型是两组储能单元并联供电，会出现电压不平衡时电压高的储能单元通过高压箱的母线向电压低的储能单元充电，因此在列车控制系统在得到两组储能单元的电压参数时，会通过比较计算电压的高低及差值，从而发出储能单元接触器控制命令。列车控制系统控制接触器是否吸合的命令的计算逻辑如下：

(a)若两组储能单元的输出电压差值小于等于10v(具体值根据现场调试为主)，则两组储能单元的接触器可启动吸合。

(b)若两组储能单元的输出电压差值大于10v，可以先将电压高的储能单元的接触器吸合，低电压储能单元的接触器保持断开。同时启动车辆负载，通过车载负载放电，目的是以合理的速度消耗高电压储能系统电量。当列车控制系统检测到两组储能单元的输出电压差值小于等于10v时，则通知另一套储能单元的接触器吸合。

这种情况为两组储能单元的并联投入过程。

从列车行驶过程中分析：

1、列车控制系统将实时监控储能系统的状态并显示告知给司机人员，一旦出现某个储能单元出现重大故障，列车控制系统将自动切断该储能单元接触器，另一储能单元将继续提供电量保证列车运行。如果当高压箱出现故障时，列车控制系统也将自动切断两路储能单元接触器。

2、行驶到站内需要进行充电时，当列车的充电弓与站内充电轨接触后。列车控制系统通过通讯将储能系统的电压、电量等参数上报到站内充电设备，充电设备将参数值进行分析后发送可充电的指令到列车控制系统，从而控制接触器吸合让充电弓与站内充电设备对储能电源进行充电，同时对车厢的负载提供电源。

从列车在库内检修或充电过程中分析：

1、在检修库内充电时，当列车插上充电枪时，列车控制系统通过通讯将储能系统的电压、电量等参数上报到检修库内充电设备，充电设备将参数值进行分析后发送可充电的指令到列车控制系统，从而控制接触器吸合让检修库内充电设备对储能电源进行充电或者提供检修电源。同时与充电弓的控制接触器进行联锁，只允许一种充电方式对储能电源进行充电。

2、在检修库内检修时，可手动操作高压箱的维修接地开关，此时储能单元将不会与高压箱母线互联，同时维修接地开关与充电弓接触器的控制、列车上电控制进行互锁，从而保证检修人员安全。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。