CN106953344A - 一种地铁机车制动能量回收系统 - Google Patents

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徐亚平
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy

Abstract

本发明公开了一种地铁机车制动能量回收系统，包括BMS电池管理装置和电池能量采集装置，电池能量采集装置包括电池模组管理单元、电池串管理系统控制器以及电池堆，电池堆由六组电池串并联而成，每组电池串由10个电池模组串联而成，多个电池串管理电系统控制器分别电性连接对应的电池串，多个电池串管理电系统控制器连接电池模组管理单元，电池模组管理单元通过CAN总线连接BMS电池管理装置，BMS电池管理装置连接至远程监控器，本发明结构设计新颖，能够有效的接受机车制动时发电能量，较好的解决了电能的应用问题，其电能的使用、投放可以有目的的选择使用。

Description

一种地铁机车制动能量回收系统
技术领域
本发明涉及机车制动能量回收技术领域，具体为一种地铁机车制动能量回收系统。
背景技术
应用电池作为储能装置，在光伏发电、风力发电中有广泛的应用。然而在制动能量回收系统中的应用，目前还没有；在轨道交通机车制动能量回收上，主要由四中方式：(1)主要采用电阻能耗——消耗电能；(2)飞轮储能；(3)能量逆变直接回馈上网；(4)超级电容储能，电池储能的方式目前在轨道交通刹车制动能量回收上是暂无应用的。
目前采用的制动能量回收方式，电阻能耗完全烧掉不能利用，相反还要增加环控设备对车站、隧道作通风降温处理；能量不能利用；飞轮吸收能量，超级电容吸收能量，必须配有高精设备、吸收电能对象设备使用，其吸收能量有限，成本较高，不适用于频繁吸收电能储存的要求，且储存容量非常有限，容量不大；能量回馈方式，可将吸收能量回馈上网、但对电网的冲击、制造的谐波严重影响市电电网，引出了严重的电能质量问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种地铁机车制动能量回收系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地铁机车制动能量回收系统，包括BMS电池管理装置和电池能量采集装置，所述电池能量采集装置包括电池模组管理单元、多个电池串管理系统控制器以及电池堆，所述电池堆由六组电池串并联而成，包括第一电池串、第二电池串、第三电池串、第四电池串、第五电池串和第六电池串，每组电池串由10个电池模组串联而成，多个电池串管理系统控制器包括第一电池串管理系统控制器、第二电池串管理系统控制器、第三电池串管理系统控制器、第四电池串管理系统控制器、第五电池串管理系统控制器、第六电池串管理系统控制器，多个所述电池串管理电系统控制器分别电性连接对应的电池串，多个所述电池串管理电系统控制器连接电池模组管理单元，多个所述电池串通过开关连接直流主母线，所述直流主母线电性连接主断路器；所述电池模组管理单元通过CAN总线连接BMS电池管理装置，所述BMS电池管理装置连接至远程监控器。
优选的，所述BMS电池管理装置安装在主控制柜中，所述主控制柜上安装有柜门，所述柜门上设有显示屏，所述显示屏上端设有电压表、电流表、温度指示表和指示灯。
优选的，所述电池能量采集装置安装在副柜中，所述副柜安装在主控制柜一侧。
优选的，所述电池串安装在电池柜中，所述电池柜并排设置六组，所述电池柜安装在副柜一侧。
优选的，所述主控制柜上安装有强力散热风扇。
优选的，所述电池柜内腔设有散热通道，所述散热通道内安装有散热风扇。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明结构设计新颖，能够有效的接受机车制动时发电能量，较好的解决了电能的应用问题，其电能的使用、投放可以有目的的选择使用；可将吸收能量回馈上网，减少对电网的冲击和谐波影响，提高了电能质量。
(2)本发明的储能电量最多可达30kWh，可保证机车出站为接触网平衡电压约6次；可为车站30kW设备供电1小时。
(3)本发明吸收能量高、容量大、成本低，适用于频繁吸收电能储存。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明的系统安装示意图；
图3为本发明的电池堆结构示意图；
图4为本发明的电池串结构示意图。
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。
请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种地铁机车制动能量回收系统，包括BMS电池管理装置1和电池能量采集装置2，所述电池能量采集装置2包括电池模组管理单元3、多个电池串管理系统控制器以及电池堆，所述电池堆由六组电池串并联而成，包括第一电池串4、第二电池串5、第三电池串6、第四电池串7、第五电池串8和第六电池串9，每组电池串由10个电池模组10串联而成，电池模组选用超级电池电芯最高可达20C倍率、并且循环次数在SOC30％-80％时，DOD可达100万次以上；该电芯在频繁充放电次数中，最高温度可达50℃。其工作环境会控制在45℃以下；多个电池串管理系统控制器包括第一电池串管理系统控制器11、第二电池串管理系统控制器12、第三电池串管理系统控制器13、第四电池串管理系统控制器14、第五电池串管理系统控制器15、第六电池串管理系统控制器16，多个所述电池串管理电系统控制器分别电性连接对应的电池串，多个所述电池串管理电系统控制器连接电池模组管理单元3，多个所述电池串通过开关17连接直流主母线18，所述直流主母线18电性连接主断路器；所述电池模组管理单元3通过CAN总线19连接BMS电池管理装置1，所述BMS电池管理装置1连接至远程监控器20。
其中，电池模组管理单元采集电芯电流、电压等基本参数并上报；电池串管理系统控制器分析记录上报数据，及实现被动均衡等；BMS电池管理装置是监测、评估及检测电池运行状态的电子设备集合体，主要功能有：监测并传递锂离子电池、电池组及电池系统单元的运行状态信息，如电池电压、电流、温度以及保护量等；评估计算电池的荷电状态SOC、寿命健康状态SOH及电池累计处理能量等；保护电池安全等；可对电池进行实时监控、充放电、均衡、巡检、温度监测等，采用诸如电压均衡控制、超温保护等智能化技术；可管理多组电池，检测每组电池中所有单体电池电压、电池组总电流、多路环境温度等。
本发明中，BMS电池管理装置1安装在主控制柜21中，所述主控制柜21上安装有柜门22，所述柜门22上设有显示屏23，所述显示屏23上端设有电压表24、电流表25、温度指示表26和指示灯27；电池串安装在电池柜29中，所述电池柜29并排设置六组，所述电池柜29安装在副柜28一侧；主控制柜21上安装有强力散热风扇30；电池柜29内腔设有散热通道31，所述散热通道31内安装有散热风扇32。
本发明是一套能量回收系统，一般在一条地铁线路将根据随站变、即一段母线至少设置一套，如深圳蛇口线共有29个站。也即是约配置至少28套能量回收系统，每天一条线上约有300次(为机车路过站台次数)的充、放电次数，按每次约5kWh回收，一条线路下来可回收的电量约为1500kWh。如果配置为28套，一条回收能量约为：42000kWh。
本发明结构设计新颖，能够有效的接受机车制动时发电能量，较好的解决了电能的应用问题，吸收能量高、容量大、成本低，适用于频繁吸收电能储存。其电能的使用、投放可以有目的的选择使用；可将吸收能量回馈上网，减少对电网的冲击和谐波影响，提高了电能质量；本发明的储能电量最多可达30kWh，可保证机车出站为接触网平衡电压约6次；可为车站30kW设备供电1小时。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种地铁机车制动能量回收系统，包括BMS电池管理装置(1)和电池能量采集装置(2)，其特征在于：所述电池能量采集装置(2)包括电池模组管理单元(3)、多个电池串管理系统控制器以及电池堆，所述电池堆由六组电池串并联而成，包括第一电池串(4)、第二电池串(5)、第三电池串(6)、第四电池串(7)、第五电池串(8)和第六电池串(9)，每组电池串由10个电池模组(10)串联而成，多个电池串管理系统控制器包括第一电池串管理系统控制器(11)、第二电池串管理系统控制器(12)、第三电池串管理系统控制器(13)、第四电池串管理系统控制器(14)、第五电池串管理系统控制器(15)、第六电池串管理系统控制器(16)，多个所述电池串管理电系统控制器分别电性连接对应的电池串，多个所述电池串管理电系统控制器连接电池模组管理单元(3)，多个所述电池串通过开关(17)连接直流主母线(18)，所述直流主母线(18)电性连接主断路器；所述电池模组管理单元(3)通过CAN总线(19)连接BMS电池管理装置(1)，所述BMS电池管理装置(1)连接至远程监控器(20)。
2.根据权利要求1所述的一种地铁机车制动能量回收系统，其特征在于：所述BMS电池管理装置(1)安装在主控制柜(21)中，所述主控制柜(21)上安装有柜门(22)，所述柜门(22)上设有显示屏(23)，所述显示屏(23)上端设有电压表(24)、电流表(25)、温度指示表(26)和指示灯(27)。
3.根据权利要求1所述的一种地铁机车制动能量回收系统，其特征在于：所述电池能量采集装置(2)安装在副柜(28)中，所述副柜(28)安装在主控制柜(21)一侧。
4.根据权利要求1所述的一种地铁机车制动能量回收系统，其特征在于：所述电池串安装在电池柜(29)中，所述电池柜(29)并排设置六组，所述电池柜(29)安装在副柜(28)一侧。
5.根据权利要求2所述的一种地铁机车制动能量回收系统，其特征在于：所述主控制柜(21)上安装有强力散热风扇(30)。
6.根据权利要求4所述的一种地铁机车制动能量回收系统，其特征在于：所述电池柜(29)内腔设有散热通道(31)，所述散热通道(31)内安装有散热风扇(32)。
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