一种轨道交通用储能装置的制作方法

1.本实用新型属于轨道交通的供电技术领域，尤其是涉及一种轨道交通用储能装置。


背景技术：

2.随着轨道交通车辆技术的发展，轨道交通车辆的供电方式分为接触网供电和车载储能系统供电两种方式。其中车载储能系统通常用作车辆主电源和车辆应急牵引电源，在无法布置接触网的路段为车辆牵引与辅助提供电力，其运行参数决定着车辆的运行能力。轨道车辆车载储能系统的储能材料多种多样，如磷酸铁锂、钛酸锂、锂电池、电容器等，轨道交通的安全性要求较高，而储能系统作为轨道车辆上最大的储能元器件，尤其在无网区运行中，其安全性尤为重要。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型旨在克服现有技术中上述问题的不足之处，提出一种轨道交通用储能装置。
4.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
5.一种轨道交通用储能装置，包括箱体、风门、隔板、风阀和主控板，箱体内部通过防火防水的隔板分为相互密封隔离的模组腔和控制腔，位于隔板两端的模组腔两侧侧壁中至少有一侧侧壁上设有散热口，且设有散热口的侧壁上散热口数量至少有一个，在散热口处设有能轴转动的风门，风门底部水平固接有转轴，风阀和主控板设置在控制腔内，且风阀上水平固接有穿过隔板设置的风阀连接块，风阀连接块的另一端与靠近隔板的转轴一端同轴固接在一起，且当同侧散热口有多个时，同侧散热口对应的转轴能首尾同轴固接在一起，主控板与风阀的输入端连接在一起。
6.进一步的，模组腔内设有储能箱，储能箱内包括多个储能模组，每个储能模组内均包括多个储能单体和一个从控板，从控板与对应的储能模组内的每个储能单体相连接，
7.控制腔内设有控制模组，控制模组还包括分别与主控板连接的接触器、隔离开关、熔断器、预充接触器、预充电阻、电压传感器、电流传感器、绝缘监测仪，接触器一端与储能箱通过高压线缆连接，另一端用于经高压线缆连接车辆直流母线，且预充接触器和预充电阻串联后与接触器并联在一起，隔离开关、熔断器、绝缘监测仪均分别连接在接触器前端的高压线缆上，电流传感器连接在接触器前端或后端的高压线缆上，两个电压传感器分别连接在接触器前端和后端的高压线缆上，在模组腔内还设有温度传感器，温度传感器和每个从控板也均分别连接至主控板。
8.进一步的，模组腔内还设有风机和加热器，风机和加热器也均分别连接至主控板。
9.进一步的，储能箱内包括16个储能模组，且组成4并4串的结构，每个储能模组均包括88个储能单体，且组成2并44串的结构。
10.进一步的，在风门底端两侧处分别设有固接于箱体内壁上的固定板，转轴连接在
两个固定板之间并能在两个固定板之间转动，且转轴两端均穿出对应的固定板，当同侧散热口数量有多个时，相邻两个转轴之间通过转轴连接块固接在一起。
11.进一步的，散热口沿内壁处设有密封胶圈，风门位于箱体内侧，且风门能竖直抵紧密封胶圈。
12.进一步的，密封胶圈沿周向外侧壁上开设有环形槽，密封胶圈通过环形槽镶嵌在散热口内侧处。
13.进一步的，在散热口处罩接有一个固接于箱体外侧壁上的连接罩，连接罩下端开设有通风口，且通风口位于散热口下侧，在连接罩外侧位于通风口处向外依次设有平面结构的第一滤网和凵型结构的第二滤网，且第一滤网外侧壁与第二滤网内侧壁相抵，并在通风口上侧处通过多个螺栓将第一滤网和第二滤网固接在连接罩上，第二滤网两侧的连接耳通过铆钉固接在连接罩上对应的侧壁上。
14.进一步的，固定板为l型结构，底部通过螺栓固定在箱体内壁上。
15.进一步的，转轴两端端部中间处均向外设有一体成型的凸台，凸台中间设有通孔，风阀连接块包括同轴设置的转杆和转台，转台位于转杆一端，转台另一端端部中间处设有两个相对设置且与转台、转杆一体成型的第一夹块，两个第一夹块之间固接有第一连接柱，转轴与风阀连接块相连接的一端端部的凸台通过第一连接柱和通孔的配合连接在风阀连接块的两个第一夹块之间。
16.进一步的，转轴连接块两端每端中间处均设有两个相对设置的第二夹块，每端的两个第二夹块之间均固接有第二连接柱，相邻两个转轴中每个转轴与转轴连接块相连接的一端端部的凸台均通过对应的第二连接柱连接在转轴连接块上对应的一组第二夹块之间。
17.进一步的，模组腔和控制腔之间的高压线缆和通讯线缆均在隔板处通过对应的穿墙端子连接。
18.相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：
19.本实用新型所述的轨道交通用储能装置将箱体内部分为控制腔和模组腔，并通过隔板对控制腔和模组腔进行密封隔离以防火灾蔓延和水分进入另一腔体内后损伤所有器件；在模组腔侧壁上设置风门，通过风阀控制风门的启闭，使模组腔内和外界环境之间能够进行气流流通和阻断，起到散热效果。该装置具有良好的防火防水散热效果，为轨道车辆的运行提供安全保障。
附图说明
20.构成本实用新型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：
21.图1为本实用新型实施例所述的轨道交通用储能装置的电控原理图；
22.图2为本实用新型实施例所述的轨道交通用储能装置在风门处的结构示意图；
23.图3为本实用新型实施例所述的风阀连接块结构示意图；
24.图4为本实用新型实施例所述的转轴连接块结构示意图；
25.图5为本实用新型实施例所述的散热口外侧的连接结构示意图；
26.图6为本实用新型实施例所述的连接罩结构示意图；
27.图7为本实用新型实施例所述的第一滤网结构示意图；
28.图8为本实用新型实施例所述的第二滤网结构示意图；
29.图9为本实用新型实施例所述的密封胶圈结构示意图。
30.附图标记说明：
31.1、箱体；11、散热口；2、风门；3、转轴；31、凸台；4、固定板；5、风阀连接块；51、转杆；52、转台；53、第一夹块；6、转轴连接块；61、第二夹块；7、密封胶圈；71、环形槽；8、连接罩；81、通风口；9、第一滤网；91、提手；92、凸沿；93、条形孔；10、第二滤网；101、连接耳；102、托板。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
35.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
36.如图所示，一种轨道交通用储能装置，包括箱体1、风门2、隔板、风阀和主控板，箱体1内部通过防火防水的隔板分为相互密封隔离的模组腔和控制腔，位于隔板两端的模组腔两侧侧壁中至少有一侧侧壁上设有散热口11，且设有散热口11的侧壁上散热口11数量至少有一个，在散热口11处设有能轴转动的风门2，风门2底部水平固接有转轴3，风阀和主控板设置在控制腔内，且风阀上水平固接有穿过隔板设置的风阀连接块5，风阀连接块5的另一端与靠近隔板的转轴3一端同轴固接在一起，且当同侧散热口11有多个时，同侧散热口11对应的转轴3能首尾同轴固接在一起，主控板与风阀的输入端连接在一起。本实施例中，将箱体1内部分为控制腔和模组腔，并通过隔板进行隔离以防火灾蔓延和水分进入另一腔体内，后损伤所有器件；在模组腔侧壁上设置风门2，通过风阀控制风门2的启闭，使模组腔内和外界环境之间能够进行气流流通和阻断。由于模组腔内空间较小，因此将风阀设置在控制腔内便于安装。
37.模组腔内设有储能箱，储能箱内包括多个储能模组，每个储能模组内均包括多个储能单体和一个从控板，从控板与对应的储能模组内的每个储能单体相连接，控制腔内设
有控制模组，控制模组还包括分别与主控板连接的接触器、隔离开关、熔断器、预充接触器、预充电阻、电压传感器、电流传感器、绝缘监测仪，接触器一端与储能箱通过高压线缆连接，另一端用于经高压线缆连接车辆直流母线，且预充接触器和预充电阻串联后与接触器并联在一起，隔离开关、熔断器、绝缘监测仪均分别连接在接触器前端的高压线缆上，电流传感器连接在接触器前端或后端的高压线缆上，两个电压传感器分别连接在接触器前端和后端的高压线缆上，在模组腔内还设有温度传感器，温度传感器和每个从控板也均分别连接至主控板，主控板能与司控台进行通讯连接。本实施例中，将储能箱设置在模组腔内，当储能模组工作时温度升高或夏季气温较高时将通过主控板控制风阀开启风门2进行散热。本实施例中，主控板采用英飞凌tc275芯片，从控板均采用stm32f107rbt6型号的芯片，从控板能够监测储能模组内的温度、储能单体的电压、电流等信息，并具有自动均压功能，从控板和储能单体之间的连接为本领域技术人员所能掌握的公知常识，且也不在本方案的改进中，因此，此处不再赘述其具体连接结构。从控板与主控板通过can总线进行通讯连接，将储能模组的信息实时的传输给主控板，主控板对接触器、隔离开关、熔断器、预充接触器、预充电阻、电压传感器、电流传感器、绝缘监测仪、风阀等工作状态进行监控，并与司控台进行通讯连接，能够将实施情况传至司控台。本实施例中，设置预充接触器和预充电阻可在最大范围内对接触器进行保护，防止接触器两端压差过大导致接触器闭合时产生火花进而导致触点烧蚀，启动前，主控板在检查各器件状态无故障后，首先闭合预充接触器，通过两个电压传感器获得接触器两端的压差，当该压差在接触器的要求范围内时闭合接触器对外释放电能或者接收电能；在运行时主控板实时监控电压、电流、漏电(绝缘监测仪检测绝缘阻值，进而判断是否漏电)情况以及储能模组的电压，并将以上信息上传至车辆端的司控台，当达到保护值或者出现故障时，如整个系统的电压、电流过高或过低，每个储能模组的电压、电流过压或过低，温度异常、漏电时，将立即切断接触器以保护储能系统，同时将故障信息上传至司控台并记录故障信息。另外，在接触器两端设置两个电压传感器，一方面在运行前首先用于获得接触器两端的压差，另一方面在运行时相互作为备用电压传感器，当一个出现故障时另一个正常工作仍能保证监测数据的准确；且其中一个电压传感器可以连接在隔离开关和熔断器之间，此时通过两个电压传感器得到的压差仍能作为接触器两端的压差，这是因为熔断器产生的压差较小，可以忽略。本实施例中，设置隔离开关，方便系统出现故障时，操作人员直接手动切断隔离开关断开电源回路，设置熔断器当系统故障时直接断开确保车辆安全。
38.模组腔内还设有风机和加热器，风机和加热器也均分别连接至主控板。本实施例中，通过主控板控制风机和加热器工作，使用风机进行强制散热，在秋冬季节温度较低时可以关闭风门2并打开加热器对模组腔进行加热，使得内部无凝结的水珠且工作环境处于最佳温度下。
39.储能箱内包括16个储能模组，且组成4并4串的结构，即每4个储能模组并联在一起，4组并联后的结构再串联在一起；每个储能模组均包括88个储能单体，且组成2并44串的结构，即每两个储能单体并联在一起，44组并联后的结构再串联在一起。当然，也可以根据车辆对电压、功率、电量等具体的要求采用不同形式的的储能模组的串并联及储能单体的串并联。
40.本实施例中，储能单体可以为电池，也可以为电容。
41.本实施例中，风阀采用风门执行器cm24-l或cm24-r，通过一个风阀对同侧的风门2同时进行驱动。
42.在风门2底端两侧处分别设有固接于箱体1内壁上的固定板4，转轴3连接在两个固定板4之间并能在两个固定板4之间转动，且转轴3两端均穿出对应的固定板4，当同侧散热口11数量有多个时，相邻两个转轴3之间通过转轴连接块6固接在一起。本实施例中，固定板4上开设有安装孔，转轴3两端均穿过对应的安装孔。本实施例中，风门2底部沿转轴3轴向焊接在转轴3上，风阀驱动转轴3转动，进而驱动风门2进行开合，且当同侧有多个散热口11时，即有多个风门2时，每个风门2底部的转轴3连接在一起，共同通过一个风阀驱动，多个风门2同时进行闭合。本实施例中，风阀连接块5穿过隔板设置，一端与模组腔内的转轴3连接，另一端与控制腔内的风阀连接。
43.散热口11沿内壁处设有密封胶圈7，风门2位于箱体1内侧，且风门2能竖直抵紧密封胶圈7，设置密封胶圈7使风门2和散热口11之间进行密封。
44.密封胶圈7沿周向外侧壁上开设有环形槽71，密封胶圈7通过环形槽71镶嵌在散热口11内侧处。
45.在散热口11处罩接有一个固接于箱体1外侧壁上的连接罩8，连接罩8下端开设有通风口81，且通风口81位于散热口11下侧，在连接罩8外侧位于通风口81处向外依次设有平面结构的第一滤网9和凵型结构的第二滤网10，且第一滤网9外侧壁与第二滤网10内侧壁相抵，并在通风口81上侧处通过多个螺栓将第一滤网9和第二滤网10固接在连接罩8上，第二滤网10两侧的连接耳101通过铆钉固接在连接罩8上对应的侧壁上。本实施例中，设置连接罩8，并在连接罩8上位于散热口11下侧处设置通风口81形成高度高，能够有效确保雨水不会进入箱体1内，起到防水作用；考虑到安装时空间较小不方便清理的情况，在通风口81外侧设置第一滤网9和附在第一滤网9外侧的第二滤网10，通过螺栓将第二滤网10和第一滤网9固定在连接罩8上，将第一滤网9设置为可以上抽的形式，并将第二滤网10两侧的连接耳101与连接罩8之间进行固接，这样设计方便拆下第一滤网9和第二滤网10清理，避免清理时灰尘进入箱体1内，且第二滤网10还对第一滤网9的安装起到固定作用，同时也能阻挡柳絮等较大的杂物进入；第一滤网9上侧设有提手91，方面上抽取出。在本实施例中，第一滤网9的滤孔为多个竖直开设的条形孔93，在第一滤网9顶部周向向外设有凸沿92，凸沿92能够搭接在第二滤网10上表面上。第二滤网10的两个连接耳101底部之间还设有一体成型的托板102，托板102与连接罩8底部通过铆钉固接在一起，进一步增加第二滤网10在连接罩8上连接的稳定性，第二滤网10的滤孔分布为网状结构且设置在第二滤网10的前侧壁上。
46.固定板4为l型结构，底部通过螺栓固定在箱体1内壁上。
47.转轴3两端端部中间处均向外设有一体成型的凸台31，凸台31中间设有通孔，风阀连接块5包括同轴设置的转杆51和转台52，转台52位于转杆51一端，转台52另一端端部中间处设有两个相对设置且与转台52、转杆51一体成型的第一夹块53，两个第一夹块53之间固接有第一连接柱，转轴3与风阀连接块5相连接的一端端部的凸台31通过第一连接柱和通孔的配合连接在风阀连接块5的两个第一夹块53之间。本实施例中，第一夹块53中间处均设有第一连接孔，第一连接柱和两个第一连接孔之间过盈配合，转轴3与风阀连接块连接的一端通过与第一连接柱连接实现与风阀连接块5的连接。
48.转轴连接块6两端每端中间处均设有两个相对设置的第二夹块61，每端的两个第
二夹块61之间均固接有第二连接柱，相邻两个转轴3中每个转轴3与转轴连接块6相连接的一端端部的凸台31均通过对应的第二连接柱连接在转轴连接块6上对应的一组第二夹块61之间。本实施例中，第二夹块61中间处设有第二连接孔，第二连接柱和两个第二连接孔之间过盈配合。
49.模组腔和控制腔之间的高压线缆和通讯线缆均在隔板处通过对应的穿墙端子连接，确保模组腔和控制腔之间相互隔离密封，以防火灾蔓延和水分进入。
50.本实施例的工作过程如下：
51.启动前，主控板在检查各器件状态无故障后，首先闭合预充接触器，通过两个电压传感器获得接触器两端的压差，当该压差在接触器的要求范围内时闭合接触器对外释放电能或者接收电能；在运行时从控板将储能模组的信息实时的传输给主控板，主控板实时监控电压、电流、漏电、模组腔内的温度情况以及储能模组的电压，并将以上信息上传至车辆端的司控台；当储能模组工作时温度升高或夏季气温较高时将通过主控板控制风阀开启风门2进行散热，并控制风机进行强制散热，在秋冬季节温度较低时可以关闭风门2并打开加热器对模组腔进行加热，使得内部无凝结的水珠且工作环境处于最佳温度下。
52.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。