本發(fā)明涉及車(chē)輛工程技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車(chē)載儲(chǔ)能裝置。本發(fā)明還涉及一種車(chē)載儲(chǔ)能方法。除此之外，本發(fā)明還涉及一種包括上述車(chē)載儲(chǔ)能裝置的車(chē)輛。

背景技術(shù)：

目前，城市軌道交通車(chē)輛普遍采用以再生制動(dòng)為主、空氣制動(dòng)為輔的制動(dòng)方式。一般城市地鐵由于站間距比較短，制動(dòng)能量可達(dá)到牽引能量的40％以上，部分再生制動(dòng)能量可以被線路上同一供電區(qū)段相鄰車(chē)輛和本車(chē)輔助系統(tǒng)吸收，如不能被吸收則為車(chē)載電阻消耗、地面集中制動(dòng)電阻消耗、線路能量回收裝置存儲(chǔ)等。

車(chē)載電阻消耗方式和地面制動(dòng)電阻消耗方式，是不考慮能量回收的方式，直接將電制動(dòng)能量轉(zhuǎn)換為熱能消耗在空氣中，是對(duì)能量的一種極大浪費(fèi)。

線路能量回收裝置是在車(chē)輛運(yùn)行線路或牽引變電所設(shè)置的能量回收裝置此設(shè)備直接連接在牽引電網(wǎng)，對(duì)制動(dòng)能量進(jìn)行存儲(chǔ)或釋放。首先，線路能量回收裝置是通過(guò)對(duì)供電線路網(wǎng)壓波動(dòng)的檢測(cè)控制裝置充電或放電，它無(wú)法判斷供電網(wǎng)壓波動(dòng)是車(chē)輛運(yùn)營(yíng)造成的，還是供電網(wǎng)絡(luò)自身造成的，從而無(wú)法確保儲(chǔ)能裝置吸收的能量一定是制動(dòng)能量，也有可能是電網(wǎng)供電能量，甚至兩者皆有。其次，由于線路能量回收裝置是直接與供電網(wǎng)絡(luò)連接，制動(dòng)能量通過(guò)一系列車(chē)載設(shè)備后才能被線路能量回收裝置回收，造成能量回收效率較低。最后，線路能量回收裝置安裝在地面，車(chē)輛對(duì)能量存儲(chǔ)裝置不能進(jìn)行有效控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種車(chē)載儲(chǔ)能裝置，該車(chē)載儲(chǔ)能裝置可以解決在車(chē)輛制動(dòng)時(shí)吸收供電電網(wǎng)電能的問(wèn)題。本發(fā)明的另一目的是提供一種車(chē)載儲(chǔ)能方法。本發(fā)明的再一目的是提供一種包括上述車(chē)載儲(chǔ)能裝置的車(chē)輛。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種車(chē)載儲(chǔ)能裝置，與供電電網(wǎng)相連，包括：

與牽引逆變器并聯(lián)的邏輯控制單元，所述邏輯控制單元連接變流與儲(chǔ)能單元；

所述邏輯控制單元包括：反向二極管、第一絕緣柵雙極型晶體管IGBT和第一并聯(lián)二極管；

所述第一IGBT的發(fā)射極與所述第一并聯(lián)二極管的陽(yáng)極相連，所述第一IGBT的集電極與所述第一并聯(lián)二極管的陰極相連；所述反向二極管串聯(lián)于所述第一IGBT與所述第一并聯(lián)二極管的整體；

所述變流與儲(chǔ)能單元包括：電容、電感、第二IGBT、第二并聯(lián)二極管、第三IGBT和第三并聯(lián)二極管；

所述電容與所述電感串聯(lián)；所述第二IGBT的發(fā)射極與所述第二并聯(lián)二極管的陽(yáng)極相連，所述第二IGBT的集電極與所述第二并聯(lián)二極管的陰極相連，且所述第二IGBT的發(fā)射極并聯(lián)于所述電容與所述電感串聯(lián)后的整體；所述第三IGBT的發(fā)射極與所述第三并聯(lián)二極管的陽(yáng)極相連，所述第三IGBT的集電極與所述第三并聯(lián)二極管的陰極相連，且所述第三IGBT的發(fā)射極連接于所述電容與所述電感串聯(lián)后的整體的一端。

相對(duì)于上述背景技術(shù)，本發(fā)明提供的車(chē)載儲(chǔ)能裝置，核心在于將原先車(chē)載制動(dòng)電阻替換為邏輯控制單元以及變流與儲(chǔ)能單元，利用邏輯控制單元以及變流與儲(chǔ)能單元的共同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的制動(dòng)能量進(jìn)行回收；本發(fā)明所采用的邏輯控制單元能夠避免吸收供電電網(wǎng)的電壓，其存儲(chǔ)的電能完全來(lái)自于車(chē)輛制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電能，且能量回收效率較高。

優(yōu)選地，還包括電流傳感器，所述電流傳感器的一端連接于所述反向二極管與所述第一IGBT與所述第一并聯(lián)二極管的整體之間，所述電流傳感器的另一端連接所述變流與儲(chǔ)能單元。

優(yōu)選地，所述牽引逆變器與邏輯控制單元的個(gè)數(shù)均為兩個(gè)。

優(yōu)選地，還包括與所述供電電網(wǎng)連接的高壓配電柜，所述高壓配電柜的兩端分別連接第一邏輯控制單元的兩端，且所述高壓配電柜的一端串聯(lián)所述變流與儲(chǔ)能單元，所述變流與儲(chǔ)能單元的兩端分別連接兩個(gè)所述邏輯控制單元所分別對(duì)應(yīng)的電流傳感器。

優(yōu)選地，還包括并聯(lián)于所述高壓配電柜的電壓傳感器，且所述高壓配電柜的一端還串聯(lián)主路電感與主路電流傳感器。

本發(fā)明還提供一種車(chē)載儲(chǔ)能方法，包括如下步驟：

獲取由牽引逆變器產(chǎn)生的反饋電壓；

判斷反饋電壓值是否大于供電電壓，若是，則進(jìn)入下一步：

將所述反饋電壓向電容充電，進(jìn)行能量存儲(chǔ)。

優(yōu)選地，還包括如下步驟：

獲取由供電電網(wǎng)產(chǎn)生的供電電壓；

判斷供電電壓是否小于饋電標(biāo)準(zhǔn)電壓，若是，則進(jìn)入下一步：

將所述電容內(nèi)存儲(chǔ)的能量供給牽引電機(jī)。

本發(fā)明還提供一種車(chē)輛，包括上述任一項(xiàng)所述的車(chē)載儲(chǔ)能裝置。

優(yōu)選地，所述車(chē)輛具體為城市軌道車(chē)輛。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的車(chē)載儲(chǔ)能裝置的電氣原理示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的車(chē)載儲(chǔ)能方法的流程圖。

其中：

1-高壓配電柜、2-主路電感、3-第一邏輯控制單元、4-第一牽引逆變器、5-變流與儲(chǔ)能單元、6-第二邏輯控制單元、7-第二牽引逆變器。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

請(qǐng)參考圖1和圖2，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的車(chē)載儲(chǔ)能裝置的電氣原理示意圖；圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的車(chē)載儲(chǔ)能方法的流程圖。

本發(fā)明提供的一種車(chē)載儲(chǔ)能裝置，與供電電網(wǎng)相連，主要包括牽引逆變器、邏輯控制單元以及變流與儲(chǔ)能單元5；牽引逆變器與邏輯控制單元并聯(lián)，而邏輯控制單元連接變流與儲(chǔ)能單元，如說(shuō)明書(shū)附圖1所示。

其中，第一邏輯控制單元3包括：第一反向二極管D1、第一邏輯控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT(insulated gate bipolar transistor，IGBT)T1和第一邏輯控制并聯(lián)二極管Q1；

第一邏輯控制IGBT(即T1)的發(fā)射極與所述第一邏輯控制并聯(lián)二極管Q1的陽(yáng)極相連，第一邏輯控制IGBT(即T1)的集電極與第一邏輯控制并聯(lián)二極管Q1的陰極相連；第一反向二極管D1串聯(lián)于第一邏輯控制IGBT(即T1)與第一邏輯控制并聯(lián)二極管Q1的整體；

與第一邏輯控制單元3相類(lèi)似地，第二邏輯控制單元6包括第二反向二極管D2、第二邏輯控制絕緣柵雙極型晶體管IGBT(即T2)和第二邏輯控制并聯(lián)二極管Q2；且T2的發(fā)射極與Q2的陽(yáng)極相連，T2的集電極與Q2的陰極相連；第二反向二極管D2串聯(lián)于T2與Q2的整體；所述變流與儲(chǔ)能單元5包括：電容C、電感L、第二IGBT(即T20)、第二并聯(lián)二極管Q20、第三IGBT(即T30)和第三并聯(lián)二極管Q30；

電容C與電感L串聯(lián)；T20的發(fā)射極與第二并聯(lián)二極管Q20的陽(yáng)極相連，T20的集電極與第二并聯(lián)二極管Q20的陰極相連，且T20的發(fā)射極并聯(lián)于電容C與電感L串聯(lián)后的整體；T30的發(fā)射極與第三并聯(lián)二極管Q30的陽(yáng)極相連，T30的集電極與第三并聯(lián)二極管Q30的陰極相連，且T30的發(fā)射極連接于電容C與電感L串聯(lián)后的整體的一端，具體如說(shuō)明書(shū)附圖1所示。

針對(duì)電容C，最好為超級(jí)電容，其容量應(yīng)足夠大，即電容C最好滿(mǎn)足存儲(chǔ)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的制動(dòng)能量的25％左右。

除此之外，第一電流傳感器I1的一端連接于D1與T1和Q1的整體之間，第一電流傳感器I1的另一端連接變流與儲(chǔ)能單元5；與之類(lèi)似地，第二電流傳感器I2的一端連接于D2與T2和Q2的整體之間，第二電流傳感器I2的另一端連接變流與儲(chǔ)能單元5；當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，倘若牽引電機(jī)的個(gè)數(shù)為3個(gè)或以上，則牽引逆變器的個(gè)數(shù)應(yīng)與牽引電機(jī)的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，而邏輯控制單元的個(gè)數(shù)應(yīng)與牽引逆變器的個(gè)數(shù)相對(duì)應(yīng)，本文將不再贅述?？梢钥闯觯兞髋c儲(chǔ)能單元5為雙向變換裝置，主要將制動(dòng)能量存儲(chǔ)進(jìn)儲(chǔ)能裝置，將儲(chǔ)能裝置能量回饋到牽引；儲(chǔ)能裝置主要由電容C組成，使能量暫時(shí)存儲(chǔ)的裝置；邏輯控制單元主要是實(shí)現(xiàn)車(chē)輛對(duì)車(chē)載能量裝置邏輯控制。

車(chē)載儲(chǔ)能裝置的核心在于第一邏輯控制單元3、變流與儲(chǔ)能單元5和第二邏輯控制單元6，第一邏輯控制單元3、變流與儲(chǔ)能單元5和第二邏輯控制單元6替代車(chē)載制動(dòng)電阻安裝在車(chē)輛上，電氣接口在主路電感2與第一牽引逆變器4和第二牽引逆變器7之間(如圖1所示)，當(dāng)車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)再生能量直接被變流與儲(chǔ)能單元5存儲(chǔ)。

上述連接方式減少了制動(dòng)能量通過(guò)主路電感2和高壓配電柜1等設(shè)備產(chǎn)生的消耗；車(chē)載儲(chǔ)能裝置設(shè)置有D1和D2，即：只有車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)電壓高于供電網(wǎng)壓時(shí)，D1和D2才會(huì)導(dǎo)通，有效保證了制動(dòng)能量被電容C存儲(chǔ)，而不會(huì)存儲(chǔ)供電網(wǎng)絡(luò)的電能；車(chē)載儲(chǔ)能裝置還設(shè)置有T1、T2以及電流傳感器I1和I2，保證了車(chē)載儲(chǔ)能裝置與車(chē)輛間有效的邏輯控制關(guān)系。

車(chē)輛在線路上投入運(yùn)行后，車(chē)載儲(chǔ)能裝置立即啟動(dòng)，進(jìn)入準(zhǔn)備就緒狀態(tài)，等待工作指令，此時(shí)I1、I2沒(méi)有電流；在車(chē)輛進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，牽引逆變將電壓反饋會(huì)供電系統(tǒng)：當(dāng)反饋電壓不大于供電電壓式，反饋能量直接提供給供電網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)I1、I2沒(méi)有電流；即，第一牽引逆變器4與第二牽引逆變器7直接輸出至供電電網(wǎng)，并不經(jīng)過(guò)變流與儲(chǔ)能單元5。

當(dāng)反饋電壓高于供電電壓時(shí)，D1、D2同時(shí)導(dǎo)通，變流與儲(chǔ)能單元5啟動(dòng)，將能量存儲(chǔ)到電容C，此時(shí)I1、I2檢測(cè)到正向電流；當(dāng)車(chē)輛停站，重新?tīng)恳龝r(shí)：供電電壓被大幅拉低，低于饋電標(biāo)準(zhǔn)電壓時(shí)，T1、T2同時(shí)反向?qū)?，?chē)載儲(chǔ)能裝置將電容C中存儲(chǔ)的能量供給牽引，此時(shí)I1、I2檢測(cè)到反向電流；當(dāng)車(chē)輛停運(yùn)，進(jìn)入車(chē)輛段后，能量節(jié)約裝置自動(dòng)停機(jī)。

如上述以及說(shuō)明書(shū)附圖1可知，車(chē)載儲(chǔ)能裝置還包括可以包括與供電電網(wǎng)連接的高壓配電柜1，且高壓配電柜1的兩端分別連接第一邏輯控制單元3的兩端，且高壓配電柜1的一端串聯(lián)變流與儲(chǔ)能單元5，所述變流與儲(chǔ)能單元5的兩端分別連接I1和I2。電壓傳感器U并聯(lián)于高壓配電柜1，且高壓配電柜1的一端還串聯(lián)主路電感2與主路電流傳感器I3。針對(duì)第一邏輯控制單元3、變流與儲(chǔ)能單元5與第二邏輯控制單元6之外的其他部分，可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本文將不再贅述。

本發(fā)明還提供一種車(chē)載儲(chǔ)能方法，如說(shuō)明書(shū)附圖2所示，主要包括如下步驟：

S1、獲取由牽引逆變器產(chǎn)生的反饋電壓；

S2、判斷反饋電壓值是否大于供電電壓，若是，則進(jìn)入下一步：

S3、將所述反饋電壓向電容充電，進(jìn)行能量存儲(chǔ)。

除此之外，還包括如下步驟：

獲取由供電電網(wǎng)產(chǎn)生的供電電壓；

判斷供電電壓是否小于饋電標(biāo)準(zhǔn)電壓，若是，則進(jìn)入下一步：

將所述電容內(nèi)存儲(chǔ)的能量供給牽引電機(jī)。

其中，饋電標(biāo)準(zhǔn)電壓可以根據(jù)不同車(chē)輛而定，避免過(guò)高與過(guò)低；對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，饋電標(biāo)準(zhǔn)電壓值的確定屬于公知內(nèi)容，本發(fā)明將不再贅述。

上述車(chē)載儲(chǔ)能方法，能夠避免吸收供電電網(wǎng)的電壓，其存儲(chǔ)的電能完全來(lái)自于車(chē)輛制動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的電能，且能量回收效率較高。

本發(fā)明還公開(kāi)一種車(chē)輛，包括上述車(chē)載儲(chǔ)能裝置。車(chē)輛的其他部分可以參照現(xiàn)有技術(shù)，本文不再展開(kāi)。車(chē)輛可以具體為城市軌道車(chē)輛。

說(shuō)明書(shū)中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開(kāi)的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開(kāi)的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述較為簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。

專(zhuān)業(yè)人員還可以進(jìn)一步意識(shí)到，結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件或者二者的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)，為了清楚地說(shuō)明硬件和軟件的可互換性，在上述說(shuō)明中已經(jīng)按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件的方式來(lái)執(zhí)行，取決于技術(shù)方案的特定應(yīng)用和設(shè)計(jì)約束條件。專(zhuān)業(yè)人員可以對(duì)每個(gè)特定的應(yīng)用來(lái)使用不同方法來(lái)實(shí)現(xiàn)所描述的功能，但是這種實(shí)現(xiàn)不應(yīng)認(rèn)為超出本發(fā)明的范圍。需要說(shuō)明的是，在本說(shuō)明書(shū)中，諸如第一和第二之類(lèi)的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體與另外幾個(gè)實(shí)體區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的一種車(chē)輛、車(chē)載儲(chǔ)能裝置與方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。