[发明专利]电车应急牵引供电系统、方法及电车

说明书

本发明提供一种电车应急牵引供电系统、方法及电车。本发明提供的一种电车应急牵引供电系统，包括：燃料电池系统、DC‑DC转换器、牵引变流器以及牵引电机。其中，燃料电池系统的输出端与DC‑DC转换器的输入端连接，DC‑DC转换器的输出端与牵引变流器的输入端连接，牵引变流器的输出端与牵引电机的输入端连接，牵引电机用于驱动电车驱动轴。本发明提供的电车应急牵引供电系统能够大大缩减应急牵引系统的体积和重量，从而使得应急牵引系统在车辆上布置的方案具有更好的灵活性。

技术领域

本发明涉及新能源电车技术领域，尤其涉及一种电车应急牵引供电系统、方法及电车。

背景技术

近年来，环境污染严重、石油资源匮竭及全球气候变暖，迫使人们在新能源动力系统领域寻求技术突破。为达到人类、环境、电车三者友好协调发展的目的，世界各国都在积极探索新能源，新能源必然成为未来有轨电车发展的趋势。

其中，在国内多个城市开始规划建设有轨电车，并在重要区段设置无电网区域，以保护城市景观；而在国外，西门子、阿尔斯通、庞巴迪、安萨尔多、卡福等公司已经生产了近千辆的部分低地板和100％低地板混合动力轻轨车，其中100％低地板混合动力轻轨车技术代表了国际低地板轻轨车最先进技术。

在无轨交通行业，国内已有很多研究人员进行以超级电容、蓄电池、燃料电池为动力源的混合动力车研究，并有相关产品已经面世。例如，南车株洲所研制的电动大巴已经开始批量生产，比亚迪生产的电动轿车已经进入私家车市场，其它如一汽、二汽等也有相应产品问世。现有的混合动力系统运用成熟的储能部件主要包括超级电容和动力电池两大类。其中，超级电容的功率密度高，具备快充快放特性，能满足高加速度所需功率，可实施制动能量高效回收；动力电池能量密度高，具备持续放电特性，能满足长距离运用所需能量，可实施制动能量适度回收。此外，燃料电池作为零排放、节能环保的新兴能源，也成为混合动力汽车和轨道电车技术研究的重点和热点。

而在轨道交通行业，日本已研制成功燃料电池有轨电车，国内也已有株所、长客等单位研制出采用超级电容的混合动力有轨电车，唐车公司研制出动力电池结合超级电容方式的混合动力列车，以及燃料电池/动力电池/超级电容供电的混合动力有轨电车。

除了以上牵引动力供电方式，目前动车组、地铁还逐渐开始考虑应急牵引供电方式，也就是针对车辆故障情况下的救援，开始采用动力电池应急牵引方案，并逐步在个别地铁车辆上运用。此外，例如在北京-张家口奥运会上运行的京张高铁动车组，也将采用动力电池应急牵引方案，预计具备20公里的自行走里程，可将乘客从故障地点运送至最近的车站。现有轨道车辆多采用蓄电池或动力电池作为应急供电能源，即在车顶或设备舱设置一个或几个蓄电池箱或动力电池箱，电池通过DC/DC变流器转换为牵引系统供电。其中，以动车组为例，满足20km运行距离所需的动力电池及变流装置配备量大致为5000kg。

可见，目前所采用的铅酸电池或钛酸锂电池方案，单纯为了满足常规应急牵引里程所需的箱体尺寸和重量就已经很大，随着我国高铁线路的不断扩展，对应急牵引的续驶里程和旅客舒适性提出更加严苛的要求，采用常规方案还需进一步加大电池箱体的体积和重量，这给车内设备布置带来很大压力，也不利于车辆轻量化。

发明内容

本发明提供一种电车应急牵引供电系统、方法及电车，以缩减应急牵引系统的体积和重量，从而使得应急牵引系统在车辆上布置的方案具有更好的灵活性。

第一方面，本发明提供一种电车应急牵引供电系统，包括：燃料电池系统、DC-DC转换器、牵引变流器以及牵引电机；

所述燃料电池系统的输出端与所述DC-DC转换器的输入端连接；

所述DC-DC转换器的输出端与所述牵引变流器的输入端连接；

所述牵引变流器的输出端与所述牵引电机的输入端连接，所述牵引电机用于驱动所述电车驱动轴。