CN106515454A - 一种动力控制系统及具有该系统的储能车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动力控制系统，包括用于产生电能的燃料电池系统；用于接收燃料电池系统产生电能的储能系统，储能系统与燃料电池系统连接；控制系统总成，控制系统总成分别与驱动系统、储能系统连接，用于将储能系统释放的电能转变为驱动系统适用的电能、以带动驱动系统运转。上述动力控制系统可以利用自身所带的燃料电池系统产生电能，并将电能存储进储能系统中，控制系统总成进一步控制储能系统将储存的电能转变为驱动系统适用的电能，并提供给驱动系统使用。本发明解决了现有储能车辆需要通过受流器充电的不便，同时可以取消地面充电设备配置，降低了项目的建设成本。本发明还公开了一种包括上述动力控制系统的储能车辆。

Description

一种动力控制系统及具有该系统的储能车辆
技术领域
本发明涉及无轨和轨道交通车辆技术领域，更具体地说，涉及一种动力控制系统，此外，本发明还涉及一种包括上述动力控制系统的储能车辆。
背景技术
目前，随着科技的迅速发展，在现有的储能式交通车辆中，通常在车辆上配置受流装置和储能系统。
然而，受制于车辆设备布置空间限制，储能系统的布置空间有限，因此储能系统总的存储能量也相对应的收到了上限的约束。为保证车辆能够持续运行，现有技术中一般采用车辆进站充电的方式为车辆补充电能，即当车辆进站时，受流器与车站的供电轨接触，电能通过受流器对储能系统进行补电。因此就需要在站台区域架设充电轨，同时还需要在站场附近配置相应的充电系统。上述解决办法存在建造和使用上的制约，一方面需要增加线路的建设投入，另一方面充电设备也会占据一定的空间，造成空间的制约和使用的不便。
综上所述，如何避免车辆的频繁充能，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种动力控制系统，该动力控制系统能够避免车辆的频繁充能。本发明的另一目的是提供一种储能车辆，该储能车辆能够避免频繁充能。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种动力控制系统，包括：
用于产生电能的燃料电池系统；
用于接收所述燃料电池系统产生电能的储能系统，所述储能系统与所述燃料电池系统连接；
控制系统总成，所述控制系统总成分别与驱动系统、所述储能系统连接，用于将所述储能系统释放的电能转变为所述驱动系统适用的电能、以带动所述驱动系统运转。
优选地，所述燃料电池系统为通过燃料的电化学反应得到电能的电池系统。
优选地，所述燃料电池系统为甲醇燃料电池系统。
优选地，所述控制系统总成设置有速度监测装置；当所述速度监测装置得到车辆处于加速状态时，所述储能系统向所述控制系统总成进行大功率放电；当所述速度监测装置得到车辆处于制动操作时，所述储能系统吸收所述燃料电池系统和所述控制系统总成逆变再生的电能。
优选地，所述速度监测装置中设置有状态判断装置；当所述状态判断装置得到车辆处于加速或牵引行驶状态时，所述储能系统的直流电将被控制系统总成转变成交流电并输送给所述驱动系统；当所述状态判断装置得到车辆处于下坡或停车制动状态时，所述控制系统总成将所述驱动系统产生的交流电逆变为直流电，并输送给所述储能系统。
优选地，所述储能系统中设置有用于实现大功率放电的超级电容储能器件。
优选地，所述燃料电池系统与所述储能系统通过电缆连接。
优选地，所述电缆包括用于电能传递的高压电缆和用于控制信号传递的低压电缆。
一种储能车辆，包括动力控制系统，所述动力控制系统为上述任意一项所述的动力控制系统。
优选地，所述车辆的空调系统为直流空调，所述直流空调与所述储能系统连接。
需要说明的是，上述动力控制系统可以利用自身所带的燃料电池系统进行产生电能，并将电能存储进储能系统中，控制系统总成进一步控制储能系统将储存的电能转变为驱动系统适用的电能，并提供给驱动系统使用。具体地，驱动系统还连接传动装置，传动装置与车轮连接，以便为车轮提供驱动力。本发明还提供了一种包括上述动力控制系统的储能车辆。
本发明解决了现有储能车辆需要通过受流器充电的不便。由于燃料电池系统能够产生电能，车辆在进站后不再需用通过地面充电系统进行充电，因此可以取消地面充电设备配置，降低了项目的建设成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明所提供的一种储能车辆的具体实施例的剖视图；
图2为本发明所提供的一种动力控制系统的具体实施例的系统结构图。
图1-2中，附图标记为：
1为燃料电池系统、2为储能系统、3为控制系统总成、4为驱动系统、5为传动装置、6为车轮、7为电缆、8为车体、9为空调系统。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种动力控制系统，该动力控制系统能够避免车辆的频繁充能。本发明的另一核心是提供一种储能车辆，该储能车辆能够避免频繁充能。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的一种储能车辆的具体实施例的剖视图；图2为本发明所提供的一种动力控制系统的具体实施例的系统结构图。
本发明所提供的一种动力控制系统，主要可以为公共交通中的新能源车辆提供动力。在结构上主要包括燃料电池系统1、储能系统2和控制系统总成3。储能系统2与燃料电池系统1连接，控制系统总成3分别与驱动系统4、储能系统2连接。燃料电池系统1用于产生电能，储能系统2用于接收燃料电池系统1产生的电能，控制系统总成3用于将储能系统2释放的电能转变为驱动系统4适用的电能、以带动驱动系统4运转。
需要说明的是，上述动力控制系统可以利用自身所带的燃料电池系统1产生电能，并将电能存储进储能系统2中，控制系统总成3进一步控制储能系统2将储存的电能转变为驱动系统4适用的电能，并提供给驱动系统4使用。具体地，驱动系统4还连接传动装置5，传动装置5与车轮6连接，以便为车轮提供驱动力。
本发明解决了现有储能车辆需要通过受流器充电的不便。由于燃料电池系统1能够产生电能，车辆在进站后不再需用通过地面充电系统进行充电，因此可以取消地面充电设备配置，降低了项目的建设成本。
在上述实施例的基础之上，燃料电池系统1为通过燃料的电化学反应得到电能的电池系统。
进一步地，燃料电池系统1为甲醇燃料电池系统。
需要说明的是，通过电化学反应将燃料的生物能转化成电能，例如将甲醇转化为电能，在理想条件下，甲醇的产物为二氧化碳和水，不会产生污染物，也无PM2.5等有害物质产生。
在上述任意一个实施例的基础之上，控制系统总成3设置有速度监测装置；当速度监测装置得到车辆处于加速状态时，储能系统2向控制系统总成3进行大功率放电；当速度监测装置得到车辆处于制动操作时，储能系统2吸收燃料电池系统1和控制系统总成3逆变再生的电能。
需要说明的是，速度监测装置与控制系统总成3主体连接，当速度监测装置得到车辆处于加速状态时，由控制系统总成3控制储能系统2进行大功率放电；当速度监测装置得到车辆处于制动操作时，由控制系统总成3控制储能系统2吸收燃料电池系统1和控制系统总成3逆变再生的电能。
实际使用时，当车辆加速时，储能系统2的大功率放电可以满足车辆加速时的耗电需求；当车辆制动时，储能系统2可以同时吸收燃料电池系统1和控制系统总成3逆变再生的电能，电能通过电缆7与控制系统总成3间进行传送。
在上述实施例的基础之上，速度监测装置中设置有状态判断装置；当状态判断装置得到车辆处于加速或牵引行驶状态时，储能系统2的直流电将被控制系统总成3转变成交流电并输送给驱动系统4；当状态判断装置得到车辆处于下坡或停车制动状态时，控制系统总成3将驱动系统4产生的交流电逆变为直流电，并输送给储能系统2。具体地，控制系统总成3在车辆处于加速和运行的牵引过程中时，可以将储能系统2中的直流电转变成驱动系统4所需的交流电；当车辆下坡或停车制动时，控制系统总成3控制车辆优先采用再生制动，控制系统总成3可以实现将驱动系统4产生的交流电逆变成直流电，供储能系统2吸收存储。
为了实现上述储能系统2的功能，本申请所提供的一个具体实施例中，储能系统2中设置有用于实现大功率放电的超级电容储能器件。具体地，储能系统2与燃料电池系统1和控制系统总成3相连，储能系统2由可实现大功率放电的超级电容储能器件构成，其可以吸收和存储燃料电池系统1产生的电能。当车辆加速时，可以对控制系统总成3进行大功率放电，满足车辆加速时的耗电需求。当车辆制动时，储能系统2可以同时吸收燃料电池系统1和控制系统总成3逆变再生的电能，电能通过电缆7与控制系统总成3间进行传送。
本发明所提供的一个具体实施例中，驱动系统4与控制总成系统3和传动装置5相连，驱动系统4将控制总成系统3输送的电能转换成动能，带动传动装置动作。驱动系统4在车辆处于加速和运行的牵引过程时，驱动系统4是将电能转化成动能；在车辆下坡或停车制动过程时，驱动系统4将动能转化成交流电。传动装置5将驱动系统4产生的动能传递至车轮6，带动车轮6转动；传动装置5包括了连接轴，齿轮箱等，实现驱动系统4与车轮6间的动能传递。
可选的，上述各个实施例中燃料电池系统1与储能系统2通过电缆7连接，其中，电缆7包括用于电能传递的高压电缆和用于控制信号传递的低压电缆。高压电缆用于各设备间电能的传递，低压电缆用于各设备控制信号的传递。由于现有的储能车需要在进站时，短时间内补充电能，因此其电缆的载流能力要求高，对应的电缆截面积也较大。采用燃料电池系统1供电后，其在车辆运行过程中一直处于发电状态，功率基本恒定，因此电缆的载流能力要求低，其对应的电缆截面积也较小，所以上述不同位置可选用不同类型的电缆。
可选的，燃料电池系统1与储能系统2之间还可以通过其他输电方式连接。
除了上述各个实施例所提供的动力控制系统，本发明还提供了一种包括上述动力控制系统的储能车辆。储能车辆由于设置了上述动力控制系统，能够避免频繁充能，使用更加方便。
可选的，为了利用上述燃料电池系统1发出的电能，车辆上设置的空调系统9可以为直流空调，直流空调与储能系统2连接，从而实现对电能的高效利用。
除了上述各个实施例所提供的储能车辆的主要结构和连接，该储能车辆的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的一种动力控制系统和储能车辆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动力控制系统，其特征在于，包括：
用于产生电能的燃料电池系统；
用于接收所述燃料电池系统产生电能的储能系统，所述储能系统与所述燃料电池系统连接；
控制系统总成，所述控制系统总成分别与驱动系统、所述储能系统连接，用于将所述储能系统释放的电能转变为所述驱动系统适用的电能、以带动所述驱动系统运转。
2.根据权利要求1所述的动力控制系统，其特征在于，所述燃料电池系统为通过燃料的电化学反应得到电能的电池系统。
3.根据权利要求2所述的动力控制系统，其特征在于，所述燃料电池系统为甲醇燃料电池系统。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的动力控制系统，其特征在于，所述控制系统总成设置有速度监测装置；当所述速度监测装置得到车辆处于加速状态时，所述储能系统向所述控制系统总成进行大功率放电；当所述速度监测装置得到车辆处于制动操作时，所述储能系统吸收所述燃料电池系统和所述控制系统总成逆变再生的电能。
5.根据权利要求4所述的动力控制系统，其特征在于，所述速度监测装置中设置有状态判断装置；当所述状态判断装置得到车辆处于加速或牵引行驶状态时，所述储能系统的直流电将被控制系统总成转变成交流电并输送给所述驱动系统；当所述状态判断装置得到车辆处于下坡或停车制动状态时，所述控制系统总成将所述驱动系统产生的交流电逆变为直流电，并输送给所述储能系统。
6.根据权利要求5所述的动力控制系统，其特征在于，所述储能系统中设置有用于实现大功率放电的超级电容储能器件。
7.根据权利要求6所述的动力控制系统，其特征在于，所述燃料电池系统与所述储能系统通过电缆连接。
8.根据权利要求7所述的动力控制系统，其特征在于，所述电缆包括用于电能传递的高压电缆和用于控制信号传递的低压电缆。
9.一种储能车辆，包括动力控制系统，其特征在于，所述动力控制系统为权利要求1至8任意一项所述的动力控制系统。
10.根据权利要求9所述的储能车辆，其特征在于，车辆的空调系统为直流空调，所述直流空调与所述储能系统连接。
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