一种利用列车再生制动能的电动汽车储能式服务站的制作方法

本实用新型涉及新能源汽车领域，尤其是涉及一种利用列车再生制动能的电动汽车储能式服务站。

背景技术：

地铁列车具有运行速度快、站间距离短、频繁启制动的特点，因此其制动能量十分可观，一般约占列车牵引总能量的30～40％。列车再生制动就是在列车制动时牵引电机处于发电机工作状态，将产生的制动能量以电能形式回馈给电网，供给处于牵引状态的邻近列车使用。这也是目前回收轻轨列车制动能量，降低列车牵引能耗的主要手段。目前是不允许直流牵引电网上的制动电能经DC-AC变换器返回交流电网的，所以当其他牵引列车无法吸收或不能完全吸收制动列车的再生制动能，再生制动能将囤积在直流网上，导致直流网电压抬升。当直流网电压升高到界限值时，为了保护供电线路的安全，必须切断再生制动，进而导致再生失效。多余的能量将由制动电阻以热能形式耗散掉，这样就大大降低了再生制动的节能效率。

面对日益突出的能源问题和环境保护问题，人们近年来致力于发展新能源汽车，而电动汽车作为其典型代表，已成为当前汽车业发展的必然趋势。电动汽车要推广，完善的配套基础设施是不可或缺的，而电动汽车充电站建设就是其关键所在。

目前有专利借助超级电容、飞轮等储能器对列车再生制动能进行回收，用于照明等目的，但未考虑用废旧的汽车动力电池进行列车再生制动能吸收和为汽车充电供能。

技术实现要素：

本实用新型的目的就是为了使列车的再生制动能得到有效的利用，结合当前电动汽车发展中电动汽车充电站建设不完善的状况，而提供一种利用列车再生制动能的电动汽车储能式服务站，有效地利用了列车再生制动能，具有节能环保、安全性高、实用性强、充电便捷等优点。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种利用列车再生制动能的电动汽车储能式服务站，该服务站沿地铁线路建立，包括依次连接的DC-DC变换模块、用于储存列车制动能量的储能设备、第一逆变器和电动汽车充电站，以及分别连接DC-DC变换模块、储能设备和第一逆变器的中央控制器，所述DC-DC变换模块连接列车接触网，所述电动汽车充电站连接电网，所述列车接触网上设置有电压传感器，所述中央控制器连接电压传感器。

所述DC-DC变换模块包括依次连接的第二逆变器、变压器、第一整流器和第一滤波器，所述第二逆变器连接列车接触网，所述第一滤波器连接储能设备。

所述储能设备包括蓄电池组和连接蓄电池组的电池电压检测器，所述蓄电池组分别连接DC-DC变换模块和第一逆变器，所述电池电压检测器连接中央控制器。

所述电动汽车充电站包括电能监控器、多个直流充电机和多个交流充电桩，每个直流充电机均分别通过一开关控制器连接第一逆变器和电网，每个交流充电桩均分别通过一开关控制器连接第一逆变器和电网，所述电能监控器分别连接直流充电机、交流充电桩和开关控制器。

连接直流充电机的开关控制器依次通过第二整流器和第二滤波器连接直流充电机。

所述电动汽车充电站通过开关切换器连接电网，所述中央控制器连接开关切换器。

所述中央控制器通过无线网络连接电压传感器。

该服务站建于地铁站旁。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1.地铁列车进入制动工况，会产生再生制动能，本实用新型服务站的储能设备可以对列车接触网上列车制动能进行储能，有效地利用了列车再生制动能，达到节能的效果。

2.如果其他牵引列车无法吸收或不能完全吸收列车的再生制动能，将导致列车接触网的电压抬升，因此，本实用新型服务站设置电压传感器，当列车接触网的电压升高到设定的上限值时，中央控制器控制DC-DC变换模块投入工作，从列车接触网吸收电流，并变换成储能设备蓄电所需要的直流电，可以避免列车接触网直流电压过高，保护供电线路的安全。

3.本实用新型服务站将储存的列车制动能量用于电动汽车补充电能，可很好地促进电动汽车的发展。

4.本实用新型服务站优选建在地铁站附近，不仅考虑到铁路列车进入地铁站时会制动产生制动能，用于储能设备储能，还便于电动汽车用户寻找。

5.本实用新型服务站结构简单，电压传感器与中央控制器之间无线连接，便于布线，节能环保，同时设置开关切换器可实现电网供电和储能设备供电的切换，实用性强，为地铁再生制动能的回收利用提供更好的解决方案。

6.本实用新型服务站设置了包含直流充电机和交流充电桩的电动汽车充电站，可满足不同电动汽车的充电需求，提高用户的体验度。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图；

图2为本实用新型运行流程示意图；

图3为本实用新型中DC-DC变换模块的结构示意图。

图中：1、地铁列车，2、DC-DC变换模块，3、储能设备，4、第一逆变器，5、电动汽车充电站，6、中央控制器，7、列车接触网，8、电网，9、电压传感器，21、第二逆变器，22、变压器，23、第一整流器，24、第一滤波器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，一种利用列车再生制动能的电动汽车储能式服务站，沿地铁线路建立在地铁站旁，为电动汽车提供充电服务，该服务站包括依次连接的DC-DC变换模块2、用于储存列车制动能量的储能设备3、第一逆变器4和电动汽车充电站5，以及分别连接DC-DC变换模块2、储能设备3和第一逆变器4的中央控制器6，DC-DC变换模块2连接列车接触网7，电动汽车充电站5通过开关切换器连接电网8，开关切换器连接中央控制器6，列车接触网7上设置有电压传感器9，中央控制器6通过无线网络连接电压传感器9。

地铁列车1在进站时进入制动工况，产生再生制动能，如果其他牵引列车无法吸收或不能完全吸收列车的再生制动能，将导致列车接触网7的电压抬升，当中央控制器6通过电压传感器9检测到列车接触网7的电压升高到设定的上限值时，中央控制器6控制DC/DC变换模块便投入工作，从列车接触网7吸收电流，并变换成储能设备3蓄电所需要的直流电，从而实现列车再生制动能的有效利用，储能设备3为电动汽车充电站5提供电能。电动汽车充电站5的电能来源于储能设备3，当储能设备3储能不足时，中央控制器6控制开关切换器，使得充电站所需的电能来自电网8，以便应对加注高峰，同时中央控制器6控制第一逆变器4停止工作，等待储能设备3储存足够的充电能量。电动汽车充电站5通过交流充电桩或直流充电机以整车充电的模式为电动汽车充电。

如图3所示，DC-DC变换模块2包括依次连接的第二逆变器21、变压器22、第一整流器23和第一滤波器24，第二逆变器21连接列车接触网7，第一滤波器24连接储能设备3。第二逆变器21将列车接触网7直流逆变成交流，接着通过变压器22改变交流电压等级，然后第一整流器23将交流变为脉动直流，最后经过第一滤波器24变换成储能设备3蓄电所需的直流。储能设备3包括蓄电池组和连接蓄电池组的电池电压检测器，蓄电池组分别连接DC-DC变换模块2和第一逆变器4，电池电压检测器连接中央控制器6，蓄电池组可采用废旧的动力电池作为储能元件，列车再生制动能存在富余时，通过直流斩波变换将制动能存储于SOC<80％的废旧汽车动力电池中，再通过DC-DC变换为电动汽车充电。

电动汽车充电站5包括电能监控器、多个直流充电机和多个交流充电桩，每个直流充电机均分别通过一开关控制器连接第一逆变器4和电网8，每个交流充电桩均分别通过一开关控制器连接第一逆变器4和电网8，电能监控器分别连接直流充电机、交流充电桩和开关控制器，其中，连接直流充电机的开关控制器依次通过第二整流器和第二滤波器连接直流充电机，第二滤波器采用有源滤波器。

本实用新型服务站运行流程如图2所示，在地铁列车1进入制动工况时，如果地铁列车1反馈回去的制动能量能被本车的用电设备和其他相邻列车所完全吸收，则DC-DC变换模块2不投入工作。如果地铁列车1反馈回列车接触网6的能量没有被其他相邻列车吸收完，造成牵引电的电压升高到设定的上限值，则DC-DC变换模块2投入工作，从列车接触网7吸收电流，并变换成储能设备3蓄电所需要的直流电，从而实现列车再生制动能的有效利用。当储能设备3储存的电能不能满足电动汽车充电站5的需求时，电动汽车充电站5可以从电网8获取电能。