[发明专利]轨道交通混合动力系统控制电路、轨道交通车辆及其供电方法

说明书

本发明公开了一种轨道交通混合动力系统控制电路、轨道交通车辆及其供电方法，混合动力系统控制电路，包括锂电池；所述锂电池通过DC/DC变流器接超级电容；所述超级电容接牵引变流器、充电机；所述牵引变流器接牵引电机、电网；所述电网与充电机连接；所述DC/DC变流器接控制单元；所述控制单元与超级电容容量管理单元、锂电池容量管理、机车中央控制单元连接；所述超级电容容量管理单元、锂电池容量管理单元分别与所述超级电容、锂电池连接。本发明匹配了不同特性的两种储能元件，使其发挥各自的性能优势，满足机车在电网供电模式以及储能动力包供电模式下的储能动力包充放电需求。

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是一种轨道交通混合动力系统控制电路、轨道交通车辆及其供电方法。

背景技术

目前采用电网受流的轨道交通车辆在通过无电区时无法发挥牵引力，内燃驱动的轨道交通车辆在驶入隧道后产生的废气排放可能会产生危险的后果，而采用车载储能动力包的混合动力驱动方式可以有效提高机车运行效率和以及降低机车在隧道内的乃至全线路区段内的废气排放。目前，主要的储能元件有蓄电池、超级电容等，电池又分为铅酸电池、碱性电池、锂电池等，作为动力蓄电池一般采用能量密度和功率密度都相对较大的锂电池。超级电容器是一种新型的电容器，其具有较大的功率密度。锂电池虽然在纯电动车辆和混合动力车辆上得到了广泛的应用，但大电流充放电对锂电池的寿命和效率存在不利的影响。而超级电容虽然可以快速的进行大功率充放电，但其较低的能量密度却无法独自完成作为车载储能元件的任务。因此，将超级电容和电池进行结合是解决轨道交通动力驱动的有效方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种轨道交通混合动力系统控制电路、轨道交通车辆及其供电方法，

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种轨道交通混合动力系统控制电路，包括锂电池；所述锂电池通过DC/DC变流器接超级电容；所述超级电容接牵引变流器、充电机；所述牵引变流器接牵引电机、电网；所述电网与充电机连接；所述DC/DC变流器接控制单元；所述控制单元与超级电容容量管理单元、锂电池容量管理、机车中央控制单元连接；所述超级电容容量管理单元、锂电池容量管理单元分别与所述超级电容、锂电池连接。

所述机车中央控制单元与机车供电模式选择开关、司机控制手柄连接。

相应地，本发明还提供了一种轨道交通车辆，其采用上述混合动力系统控制电路。

作为一个发明构思，本发明还提供了一种轨道交通车辆的供电方法，包括电网供电模式与储能动力包供电模式；其中：

当处于电网供电模式时，储能动力包不对外供电，在机车启机时，锂电池通过DC/DC变流器向超级电容充电，为机车车辆运行做准备，此时DC/DC变流器处于工作模式1；在需要电网通过充电机向储能动力包充电时，DC/DC变流器进入工作模式2；而当机车处于再生制动时，DC/DC变流器进入工作模式5；牵引电机产生的回馈能量通过牵引变流器、充电机向储能动力包充电；

当处于储能动力包供电模式时，由储能动力包向机车牵引回路供电，通过切换DC/DC变流器工作模式3与工作模式4，调节储能动力包的输出功率，进而调节机车牵引功率；当机车处于再生制动时，DC/DC变流器进入工作模式5，牵引电机产生的回馈能量通过牵引变流器、充电机向储能动力包充电。

工作模式1为锂电池向超级电容充电；工作模式2为电网通过充电机向储能动力包充电；工作模式3为机车小功率牵引；工作模式4为机车大功率牵引；工作模式5为机车再生制动。