[发明专利]含至少一超级电容器模块的车辆储能链、系统及铁路车辆

说明书

技术领域

本发明涉及用于车辆的储能链，包括： 

-金属框架， 

-机械地固定在金属框架内并包括至少一个超级电容器模块的电力存储系统，该或各模块具有金属外壳和设置在金属外壳内并彼此串联连接的多个超级电容器。 

背景技术

这样一种储能链尤其适用于回收利用和储存车辆的制动系统的能量，尤其是在网络中通行的铁路车辆。该储能链可以固定安装在网络中的一个固定地点上或是装载于某一铁路车辆上，在上述两种情况下能量存储于链的该或各模块的超级电容器中。 

这样一种储存链经常具有串联连接的超级电容器模块网络，以便为铁路车辆获取重要的能源储备。当储存链装载于车辆上时，模块网络的最弱电势被连接于车辆的机械接地。有鉴于此，在车辆电气接地与最远离机械接地的模块的内部元件之间存在较大电压，所述元件具有较高电势，例如几乎等于400伏。事实上，当模块外壳为金属时，各个模块机械地固定于机械接地上，在具有接地电势的该金属外壳与模块内部单元之间的电压为高电压。然而，由于各模块的外壳与模块的内部元件之间设置有绝缘垫，所以该高电压并不会导致可能损坏这些模块的高电流在这些模块中的流动。 

尽管如此，在超级电容器模块的内部绝缘失灵的情况下，会产生带有很高电流的接地短路，这可能导致模块完全损毁并会在模块周围环境中释放出危险的甚至有毒的气体。这种气体释放是由于超级电容器内部出现电解液造成的，当电流穿过模块外壳，例如击穿时，所述电解液变为气态挥发。 

发明内容

本发明的目的之一在于提出一种用于车辆的储能链，其可以在该储能链的超级电容器模块之一出现内部绝缘故障的情况下限制短路电流和限制储能链温度的持续升高，并由此避免危险气体向周围的任何释放。 

由此，本发明的目标是上述类型的用于车辆的储能链，其特征在于还具有至少一个电气保护设备。 

以下的其它实施方式中，用于车辆的储能链具有一个或多个以下特征，这些特征为单独地或根据所有在技术上可能结合而采用： 

-该电力存储系统具有至少两个串联连接的超级电容器模块； 

-该或各电气保护设备将超级电容器模块连接至电气接地； 

-该或各电气保护设备将金属框架连接至电气接地； 

-该或各电气保护设备具有熔断器； 

-该或各储能链还具有至少一个电路断开检测装置； 

-该或各电路断开检测装置具有阈值电压检测器，其与熔断器并联电连接； 

-该或各阈值电压检测器具有电气绝缘型开关装置； 

-该或各熔断器为撞击熔断器且该或各电路断开检测装置具有断路器，所述断路器机械连接至撞击熔断器。 

本发明的目标还在于包含了高压切断装置的用于车辆的储能系统，其特征在于还具有如前所述的连接至高压切断装置的储能链。 

本发明的目标还在于一种铁路车辆，其特征在于具有如前所述的储能系统。 

附图说明

通过阅读以下给出了仅作为示例的描述的说明书并参考附图，将有助于更好地理解本发明，在附图中： 

-图1是根据本发明的第一种实施方式，具有三个超级电容器模块的储能系统的示意图； 

-图2是图1的储能系统中的其中一个超级电容器模块的电气示意图； 

-图3是根据本发明的第二种实施方式的储能系统的示意图； 

-图4是根据本发明的第三种实施方式的储能系统的示意图，以及 

-图5是根据本发明的第四种实施方式的储能系统的示意图。 

具体实施方式

图1中，储能系统10安装于铁路车辆上，连接至电力变换器12。该电力变换器12为例如安装在铁路车辆上的电压斩波器并适于连接至架空线。该斩波器12尤其适宜用于降低架空线中流经的电流的电压，以便提供可应用于储能系统10的输入端的连续的额定工作电压Uin。电压Uin的值例如几乎等于400伏。 

储能系统10具有根据本发明的储能链14以及将电压斩波器12连接至储能链14的电连接器15。储能系统还具有高压切断装置16，例如自动断路开关，该高压切断装置连接至斩波器12并经由电连接器15连接至储能链14。