一種軌交車載超電容系統(tǒng)及其散熱調(diào)節(jié)方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種軌交車載超電容系統(tǒng)，其設(shè)置在軌交列車內(nèi)，該電容系統(tǒng)具體包含：組合機柜，由多個層疊式抽屜柜堆疊而成，每個層疊式抽屜柜內(nèi)沿縱向設(shè)置一排超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊；高壓箱，固定在所述組合機柜頂部，所述多個層疊式抽屜柜電連接后通過高壓箱與主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收。其優(yōu)點是：由于車載式空間緊張，并且有振動沖擊要求，本發(fā)明專利技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊可以減小空間并且提高強度。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及超級電容器
，具體涉及一種軌交車載超電容系統(tǒng)及其散熱調(diào)節(jié)方法。
技術(shù)介紹
由于石油資源日趨短缺，并且燃燒石油的內(nèi)燃機尾氣排放對環(huán)境的污染越來越嚴(yán)重（尤其是在大、中城市），人們都在研究替代內(nèi)燃機的新型能源裝置。已經(jīng)進(jìn)行的混合動力、燃料電池、化學(xué)電池產(chǎn)品及應(yīng)用的研究與開發(fā)，取得了一定的成效。但是由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學(xué)電池污染環(huán)境、系統(tǒng)復(fù)雜、造價高昂等致命弱點，一直沒有很好的解決辦法。超級電容器以其優(yōu)異的特性揚長避短，是一種新型儲能裝置，它具有充電時間短、使用壽命長、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學(xué)電池用于車輛的牽引電源和啟動能源，并且具有比傳統(tǒng)的化學(xué)電池更加廣泛的用途。正因為如此，世界各國（特別是西方發(fā)達(dá)國家）都不遺余力地對超級電容器進(jìn)行研究與開發(fā)。其中美國、日本和俄羅斯等國家不僅在研發(fā)生產(chǎn)上走在前面，而且還建立了專門的國家管理機構(gòu)（如：美國的USABC、日本的SUN、俄羅斯的REVA等），制定國家發(fā)展計劃，由國家投入巨資和人力，積極推進(jìn)。在我國推廣使用超級電容器，能夠減少石油消耗，減輕對石油進(jìn)口的依賴，有利于國家石油安全；有效地解決城市尾氣污染和鉛酸電池污染問題；有利于解決部分產(chǎn)品的低溫啟動問題；有利于解決瞬間大功率的啟停應(yīng)用。目前超級電容器系統(tǒng)比能量低，在軌交應(yīng)用中發(fā)熱嚴(yán)重，缺乏良好的散熱設(shè)計和散熱管理，并且在長期運行中由于熱積累導(dǎo)致循環(huán)壽命降低，充放電能量降低，由于發(fā)熱問題還會導(dǎo)致占用更大的空間進(jìn)行散熱，導(dǎo)致超容系統(tǒng)在軌交中的應(yīng)用難度更大。對于車載式的能量回收系統(tǒng)而言，在有限的體積范圍內(nèi)實現(xiàn)高壓能量回收，將會造成更大的電流和發(fā)熱量，對于超電容系統(tǒng)散熱設(shè)計提出了更高要求，另外車載的超電容對于性能穩(wěn)定性、安全可靠性、維護便捷性也有更加直觀和嚴(yán)苛的要求，設(shè)計難度比站臺式的更大。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種軌交車載超電容系統(tǒng)及其散熱調(diào)節(jié)方法，其放置在軌交列車內(nèi)和主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收，具有散熱效果好、比能量大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可擴展，并且連接安全方便。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征是，設(shè)置在軌交列車內(nèi)，該超電容系統(tǒng)具體包含：組合機柜，由多個層疊式抽屜柜堆疊而成，每個層疊式抽屜柜內(nèi)沿縱向設(shè)置一排超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊；高壓箱，固定在所述組合機柜頂部，所述多個層疊式抽屜柜電連接后通過高壓箱與主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：所述高壓箱內(nèi)設(shè)有電容管理單元；每個層疊式抽屜柜的后面板上設(shè)有通訊端子；每個層疊式抽屜柜中的各個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊頂部還分別設(shè)有超電容控制板；每個層疊式抽屜柜中的多個超電容控制板串聯(lián)后再通過通訊端子使系統(tǒng)中所有的超電容控制板串聯(lián)并最終由高壓箱內(nèi)的電容管理單元進(jìn)行控制。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：每個層疊式抽屜柜上設(shè)有冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇通過通訊線連接高壓箱內(nèi)的電容控制單元或相應(yīng)的超電容控制板。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：每個層疊式抽屜柜的后面板上設(shè)有功率接插件；每個層疊式抽屜柜中的各個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行串聯(lián)后通過相應(yīng)的功率接插件與下一個層疊式抽屜柜的功率接插件電連接。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：每個超電容控制板內(nèi)具有溫度傳感單元以及電壓傳感單元，用于采樣每個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊的溫度以及電壓。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：所述層疊式抽屜柜的后面板上設(shè)有出口散熱孔，層疊式抽屜柜內(nèi)還設(shè)有連通出口散熱孔的散熱風(fēng)道，散熱風(fēng)道由進(jìn)風(fēng)通道以及出風(fēng)通道組成，起到風(fēng)道的限定作用。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其中：每個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊分別包含多個依次排列的超容單體，相鄰超容單體之間保持距離以形成散熱通道，散熱通道與其所在的層疊式抽屜柜內(nèi)的散熱風(fēng)道連通，相鄰超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊的散熱通道也互相連通。一種軌交車載超電容系統(tǒng)的散熱調(diào)節(jié)方法，其特征是：超電容控制板通過溫度傳感單元以及電壓傳感單元采集對應(yīng)超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊的電壓、溫度，并將數(shù)據(jù)傳給高壓箱的電容管理單元；高壓箱根據(jù)當(dāng)前電壓數(shù)據(jù)控制超電容控制板對當(dāng)前電壓進(jìn)行充放電保護；高壓箱根據(jù)當(dāng)前溫度數(shù)據(jù)對冷卻風(fēng)扇進(jìn)行開關(guān)控制及功率調(diào)節(jié)。上述的軌交車載超電容系統(tǒng)的散熱調(diào)節(jié)方法，其中：超電容控制板根據(jù)系統(tǒng)工況運行的實際數(shù)據(jù)進(jìn)行經(jīng)驗分析，對長期循環(huán)使用的軌交工況進(jìn)行發(fā)熱估計，以預(yù)先進(jìn)行冷卻風(fēng)扇的功率控制。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：1、由于車載式空間緊張，并且有振動沖擊要求，本專利技術(shù)結(jié)構(gòu)緊湊可以減小空間并且提高強度；2、智能化的散熱性；本專利技術(shù)采用多重散熱設(shè)計，對超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊中超容間距進(jìn)行設(shè)計，其次進(jìn)行密封風(fēng)道設(shè)計，保證風(fēng)扇風(fēng)量的充分利用，最后控制板采集超容溫度狀態(tài)調(diào)節(jié)風(fēng)扇的開關(guān)和功率，并通過經(jīng)驗算法優(yōu)化其功率分布，提高了整個系統(tǒng)的散熱一致性。3、成組連接安全方便；本專利技術(shù)在抽屜柜內(nèi)部采用標(biāo)準(zhǔn)化模塊，模塊之間可通過銅跨接片進(jìn)行電連接，通訊口采用端子對接，連接件很少且分散，成組連接十分安全及方便。4、結(jié)構(gòu)緊湊、可擴展：本專利技術(shù)適用于多種型號超級電容器，除通風(fēng)風(fēng)道外整個系統(tǒng)沒有多余空間，抽屜柜之間也保持緊裝配，體積比能量很高；另外每個抽屜柜都是相同的，可根據(jù)實際工況需求任意擴展，串并聯(lián)也可以自由制定，具有非常強的可擴展性。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本專利技術(shù)的層疊式抽屜柜的正面等軸測圖；圖3為本專利技術(shù)的層疊式抽屜柜的背面等軸測圖。具體實施方式以下結(jié)合附圖，通過詳細(xì)說明一個較佳的具體實施例，對本專利技術(shù)做進(jìn)一步闡述。如圖1所示，一種軌交車載超電容系統(tǒng)，其設(shè)置在軌交列車內(nèi)，該超電容系統(tǒng)具體包含：組合機柜，由多個層疊式抽屜柜12堆疊而成，每個層疊式抽屜柜12內(nèi)沿縱向設(shè)置一排超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊1；高壓箱，固定在所述組合機柜頂部，所述多個層疊式抽屜柜12電連接后通過高壓箱與主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收，具體的，可以由高壓箱連接變流器后接入主網(wǎng)。由于車載式空間緊張，并且有振動沖擊要求，上述內(nèi)結(jié)構(gòu)和布置，具有結(jié)構(gòu)緊湊可以達(dá)到減小空間并且提高強度的目的，具體的，本實施例中，如圖2~3所示，每個層疊式抽屜柜內(nèi)緊密排列設(shè)置3組超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊1，每個層疊式抽屜柜12內(nèi)部各超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊1之間可通過銅跨接片進(jìn)行電連接，組合機柜內(nèi)一共設(shè)有6個層疊式抽屜柜12，6個層疊式抽屜柜12進(jìn)行了18串1并的組合，滿足線網(wǎng)端的電壓要求和每次能量回收所需的能量要求。值得注意的是，各層疊式抽屜柜12之間可根據(jù)實際需要進(jìn)行串并，以電纜進(jìn)行連接，高壓箱根據(jù)工況需要進(jìn)行相應(yīng)數(shù)量的配置，通常并電容需要相應(yīng)配置一個高壓箱，層疊式抽屜柜12之間也可進(jìn)行擴展。所述高壓箱內(nèi)設(shè)有高壓箱里面有通訊用的高壓電控盒，將高壓轉(zhuǎn)成通訊用的24/48V電壓，還有將各個通訊數(shù)據(jù)匯總管理的電容管理單元CMU；每個層疊式抽屜柜12的后面板10上設(shè)有通訊端子7，用于采集數(shù)據(jù)和傳輸信息；每個層疊式抽屜柜12中的各個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊1頂部還分別設(shè)有超電容控制板2；每個層疊式抽屜柜12中的多個超電容控制板2通過內(nèi)部接線端子串聯(lián)后再通過通訊端子7與下一個層疊式抽屜柜12內(nèi)的超電容控制板2連接，使得系統(tǒng)中所有的超電容控制板2串聯(lián)并最終由高壓箱內(nèi)的電容管理單元進(jìn)行控制，通訊方式可以是485、CAN、LAN等。每個層疊式抽屜柜12上分別設(shè)有冷卻風(fēng)扇本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
一種軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置在軌交列車內(nèi)，該超電容系統(tǒng)具體包含：組合機柜，由多個層疊式抽屜柜堆疊而成，每個層疊式抽屜柜內(nèi)沿縱向設(shè)置一排超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊；高壓箱，固定在所述組合機柜頂部，所述多個層疊式抽屜柜電連接后通過高壓箱與主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置在軌交列車內(nèi)，該超電容系統(tǒng)具體包含：組合機柜，由多個層疊式抽屜柜堆疊而成，每個層疊式抽屜柜內(nèi)沿縱向設(shè)置一排超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊；高壓箱，固定在所述組合機柜頂部，所述多個層疊式抽屜柜電連接后通過高壓箱與主網(wǎng)連接進(jìn)行能量回收。2.如權(quán)利要求1所述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于：所述高壓箱內(nèi)設(shè)有電容管理單元；每個層疊式抽屜柜的后面板上設(shè)有通訊端子；每個層疊式抽屜柜中的各個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊頂部還分別設(shè)有超電容控制板；每個層疊式抽屜柜中的多個超電容控制板串聯(lián)后再通過通訊端子使系統(tǒng)中所有的超電容控制板串聯(lián)并最終由高壓箱內(nèi)的電容管理單元進(jìn)行控制。3.如權(quán)利要求2所述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于：每個層疊式抽屜柜上設(shè)有冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇通過通訊線連接高壓箱內(nèi)的電容控制單元或相應(yīng)的超電容控制板。4.如權(quán)利要求1或2所述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于：每個層疊式抽屜柜的后面板上設(shè)有功率接插件；每個層疊式抽屜柜中的各個超電容標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行串聯(lián)后通過相應(yīng)的功率接插件與下一個層疊式抽屜柜的功率接插件電連接。5.如權(quán)利要求2或3所述的軌交車載超電容系統(tǒng)，其特征在于：每個...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：余洋，于雷，王亮，黃嘉燁，覃保東，劉輝，
申請(專利權(quán))人：上海動力儲能電池系統(tǒng)工程技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海;31