本實(shí)用新型涉及新能源汽車領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用列車再生制動(dòng)能的氫燃料電池汽車服務(wù)站。

背景技術(shù)：

地鐵列車具有運(yùn)行速度快、站間距離短、頻繁啟制動(dòng)的特點(diǎn)，因此其制動(dòng)能量十分可觀，一般約占列車牽引總能量的30～40％。列車再生制動(dòng)就是在列車制動(dòng)時(shí)牽引電機(jī)處于發(fā)電機(jī)工作狀態(tài)，將產(chǎn)生的制動(dòng)能量以電能形式回饋給電網(wǎng)，供給處于牽引狀態(tài)的鄰近列車使用。這也是目前回收輕軌列車制動(dòng)能量，降低列車牽引能耗的主要手段。目前是不允許直流牽引電網(wǎng)上的制動(dòng)電能經(jīng)DC-AC變換器返回交流電網(wǎng)的，所以當(dāng)其他牽引列車無(wú)法吸收或不能完全吸收制動(dòng)列車的再生制動(dòng)能，再生制動(dòng)能將囤積在直流網(wǎng)上，導(dǎo)致直流網(wǎng)電壓抬升。當(dāng)直流網(wǎng)電壓升高到界限值時(shí)，為了保護(hù)供電線路的安全，必須切斷再生制動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致再生失效。多余的能量將由制動(dòng)電阻以熱能形式耗散掉，這樣就大大降低了再生制動(dòng)的節(jié)能效率。

當(dāng)今的氫燃料電池汽車加滿燃料的速度快、行駛的距離遠(yuǎn)，這使得氫燃料電池汽車更方便日常使用，也因此氫燃料電池汽車更具有作為未來(lái)主流汽車的潛力。而當(dāng)前制約氫燃料電池汽車發(fā)展的一個(gè)主要因素便是加氫站建設(shè)不完整。

目前有專利借助超級(jí)電容、飛輪等儲(chǔ)能器對(duì)列車再生制動(dòng)能進(jìn)行回收，用于照明等目的，但未考慮電解水產(chǎn)生氫氣并為汽車供能的方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的就是為了使列車的再生制動(dòng)能得到有效的利用，結(jié)合當(dāng)前氫燃料電池汽車發(fā)展中加氫站建設(shè)不完善的狀況，而提供一種利用列車再生制動(dòng)能的氫燃料電池汽車服務(wù)站，利用富余的列車再生制動(dòng)能電解水產(chǎn)生氫氣，從而滿足氫燃料電池或氫內(nèi)燃汽車的加氫需求，具有節(jié)能環(huán)保、安全性高、實(shí)用性強(qiáng)、加氫便捷等優(yōu)點(diǎn)。

本實(shí)用新型的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用列車再生制動(dòng)能的氫燃料電池汽車服務(wù)站，該服務(wù)站沿地鐵線路建立，包括依次連接的DC-DC變換模塊、用于儲(chǔ)存列車制動(dòng)能量的儲(chǔ)能設(shè)備和加氫站，以及分別連接DC-DC變換模塊和儲(chǔ)能設(shè)備的中央控制器，所述DC-DC變換模塊連接列車接觸網(wǎng)，所述加氫站連接電網(wǎng)，所述列車接觸網(wǎng)上設(shè)置有電壓傳感器，所述中央控制器連接電壓傳感器。

DC-DC變換模塊包括依次連接的逆變器、變壓器、整流器和濾波器，所述逆變器連接列車接觸網(wǎng)，所述濾波器連接儲(chǔ)能設(shè)備。

所述儲(chǔ)能設(shè)備包括蓄電池組和連接蓄電池組的電池電壓檢測(cè)器，所述蓄電池組分別連接DC-DC變換模塊和加氫站，所述電池電壓檢測(cè)器連接中央控制器。

所述加氫站包括制氫電解池、第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、氫燃料運(yùn)輸車、第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、壓縮機(jī)、氫氣存儲(chǔ)罐、多個(gè)氫氣加注機(jī)和安全監(jiān)控器，所述制氫電解池分別連接儲(chǔ)能設(shè)備和電網(wǎng)，制氫電解池的氫氣輸出口通過(guò)第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥連接壓縮機(jī)，所述氫燃料運(yùn)輸車通過(guò)第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥連接壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)連接氫氣存儲(chǔ)罐的入口，所述多個(gè)氫氣加注機(jī)分別通過(guò)一開(kāi)關(guān)控制器連接氫氣存儲(chǔ)罐的出口，所述氫氣存儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)有氣壓傳感器，所述安全監(jiān)控器分別連接氣壓傳感器、第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、壓縮機(jī)、開(kāi)關(guān)控制器和氫氣加注機(jī)。

所述加氫站還包括雨水收集池，所述雨水收集池的出口連接制氫電解池的加水口。

所述雨水收集池的出口通過(guò)過(guò)濾器連接制氫電解池的加水口。

所述加氫站通過(guò)開(kāi)關(guān)切換器連接電網(wǎng)，所述中央控制器連接開(kāi)關(guān)切換器。

所述中央控制器通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接電壓傳感器。

該服務(wù)站建于地鐵站旁。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.地鐵列車進(jìn)入制動(dòng)工況，會(huì)產(chǎn)生再生制動(dòng)能，本實(shí)用新型服務(wù)站的儲(chǔ)能設(shè)備可以對(duì)列車接觸網(wǎng)上列車制動(dòng)能進(jìn)行儲(chǔ)能，再利用了列車再生制動(dòng)能進(jìn)行電解制氫，制造出來(lái)的氫氣用于供給氫燃料電池汽車使用，從而使列車再生制動(dòng)能得到有效的利用，到達(dá)節(jié)能的效果。

2.如果其他牽引列車無(wú)法吸收或不能完全吸收列車的再生制動(dòng)能，將導(dǎo)致列車接觸網(wǎng)的電壓抬升，因此，本實(shí)用新型服務(wù)站設(shè)置電壓傳感器，當(dāng)列車接觸網(wǎng)的電壓升高到設(shè)定的上限值時(shí)，中央控制器控制DC-DC變換模塊投入工作，從列車接觸網(wǎng)吸收電流，并變換成儲(chǔ)能設(shè)備蓄電所需要的直流電，可以避免列車接觸網(wǎng)直流電壓過(guò)高，保護(hù)供電線路的安全。

3.本實(shí)用新型服務(wù)站將儲(chǔ)存的列車制動(dòng)能量用于加氫站電解水制氫，進(jìn)而可以為氫燃料電池汽車提供氫燃料，促進(jìn)氫燃料電池汽車的發(fā)展，當(dāng)列車再生制動(dòng)能電解水產(chǎn)生的氫氣不能滿足需求時(shí)，加氫站可以利用電網(wǎng)的電能進(jìn)行電解制氫，同時(shí)加氫站也可以通過(guò)氫燃料運(yùn)輸車進(jìn)行氫燃料的補(bǔ)充，以便應(yīng)對(duì)加注高峰。

4.本實(shí)用新型服務(wù)站優(yōu)選建在地鐵站附近，不僅考慮到鐵路列車進(jìn)入地鐵站時(shí)會(huì)制動(dòng)產(chǎn)生制動(dòng)能，用于儲(chǔ)能設(shè)備儲(chǔ)能，還便于氫燃料電池汽車用戶尋找。

5.本實(shí)用新型服務(wù)站結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電壓傳感器與中央控制器之間無(wú)線連接，便于布線，節(jié)能環(huán)保，同時(shí)設(shè)置開(kāi)關(guān)切換器可實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)供電和儲(chǔ)能設(shè)備供電的切換，實(shí)用性強(qiáng)，為地鐵再生制動(dòng)能的回收利用提供更好的解決方案。

6.本實(shí)用新型服務(wù)站在加氫站內(nèi)設(shè)置雨水收集池，用于提供制氫電解池的水，環(huán)保效益好，同時(shí)增設(shè)過(guò)濾器，以保證制氫的效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型運(yùn)行流程示意圖；

圖3為本實(shí)用新型中DC-DC變換模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、地鐵列車，2、DC-DC變換模塊，3、儲(chǔ)能設(shè)備，4、加氫站，5、中央控制器，6、列車接觸網(wǎng)，7、電網(wǎng)，8、電壓傳感器，9、氫燃料運(yùn)輸車，21、逆變器，22、變壓器，23、整流器，24、濾波器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

如圖1所示，一種利用列車再生制動(dòng)能的氫燃料電池汽車服務(wù)站，沿地鐵線路建于地鐵站旁，用于為氫燃料電池汽車提供加氫服務(wù)，該服務(wù)站包括依次連接的DC-DC變換模塊2、用于儲(chǔ)存列車制動(dòng)能量的儲(chǔ)能設(shè)備3和加氫站4，以及分別連接DC-DC變換模塊2和儲(chǔ)能設(shè)備3的中央控制器5，DC-DC變換模塊2連接列車接觸網(wǎng)6，加氫站4通過(guò)開(kāi)關(guān)切換器連接電網(wǎng)7，開(kāi)關(guān)切換器連接中央控制器5，列車接觸網(wǎng)6上設(shè)置有電壓傳感器8，中央控制器5通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接電壓傳感器8。

地鐵列車1在進(jìn)站時(shí)進(jìn)入制動(dòng)工況，產(chǎn)生再生制動(dòng)能，如果其他牽引列車無(wú)法吸收或不能完全吸收列車的再生制動(dòng)能，將導(dǎo)致列車接觸網(wǎng)6的電壓抬升，當(dāng)中央控制器5檢測(cè)到列車接觸網(wǎng)6的電壓升高到設(shè)定的上限值時(shí)，DC-DC變換模塊2便投入工作，從列車接觸網(wǎng)6吸收電流，對(duì)儲(chǔ)能設(shè)備3進(jìn)行充電，利用儲(chǔ)能設(shè)備3輸出加氫站4電解水制氫所需要的直流電，從而實(shí)現(xiàn)列車再生制動(dòng)能的有效利用。加氫站4站內(nèi)制氫方式為電解水制氫，電能的來(lái)源可以是列車接觸網(wǎng)6的列車再生制動(dòng)能，也可以利用控制器通過(guò)開(kāi)關(guān)切換器切換到電網(wǎng)7的電能進(jìn)行供電。

如圖3所示，DC-DC變換模塊2包括依次連接的逆變器21、變壓器22、整流器23和濾波器24，逆變器21連接列車接觸網(wǎng)6，濾波器24連接儲(chǔ)能設(shè)備3。逆變器21將列車接觸網(wǎng)6直流逆變成交流，接著通過(guò)變壓器22改變其電壓等級(jí)，然后整流器23將交流變?yōu)槊}動(dòng)直流，最后經(jīng)過(guò)濾波器24變換成儲(chǔ)能設(shè)備3所需的直流，即為加氫站4電解制氫所需的直流。

儲(chǔ)能設(shè)備3包括蓄電池組和連接蓄電池組的電池電壓檢測(cè)器，蓄電池組分別連接DC-DC變換模塊2和加氫站4，電池電壓檢測(cè)器連接中央控制器5。蓄電池組可采用廢舊的動(dòng)力電池作為儲(chǔ)能元件，列車再生制動(dòng)能存在富余時(shí)，通過(guò)直流斬波變換將制動(dòng)能存儲(chǔ)于SOC<80％的廢舊汽車動(dòng)力電池中。

加氫站4包括雨水收集池、制氫電解池、第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、用于為加氫站4補(bǔ)充氫燃料的氫燃料運(yùn)輸車9、第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、壓縮機(jī)、氫氣存儲(chǔ)罐、多個(gè)氫氣加注機(jī)和安全監(jiān)控器，雨水收集池的出口通過(guò)過(guò)濾器連接制氫電解池的加水口，制氫電解池分別連接儲(chǔ)能設(shè)備3和電網(wǎng)7，制氫電解池的氫氣輸出口通過(guò)第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥連接壓縮機(jī)，氫燃料運(yùn)輸車9通過(guò)第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥連接壓縮機(jī)，壓縮機(jī)連接氫氣存儲(chǔ)罐的入口，多個(gè)氫氣加注機(jī)分別通過(guò)一開(kāi)關(guān)控制器連接氫氣存儲(chǔ)罐的出口，氫氣存儲(chǔ)罐內(nèi)設(shè)有氣壓傳感器，安全監(jiān)控器分別連接氣壓傳感器、第一穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、第二穩(wěn)壓調(diào)節(jié)閥、壓縮機(jī)、開(kāi)關(guān)控制器和氫氣加注機(jī)。當(dāng)加氫站4的氫燃料儲(chǔ)備不足時(shí)，可以通過(guò)氫燃料運(yùn)輸車9進(jìn)行補(bǔ)充，以便可以應(yīng)對(duì)氫燃料電池汽車的加注高峰。

運(yùn)行流程如圖2所示，在地鐵列車1進(jìn)入制動(dòng)工況時(shí)，如果地鐵列車1反饋回去的制動(dòng)能量能被本車的用電設(shè)備和其他相鄰列車所完全吸收，則中央控制器5控制DC-DC變換模塊2不投入工作。如果地鐵列車1反饋回列車接觸網(wǎng)6的能量沒(méi)有被其他相鄰列車吸收完，造成牽引電的電壓升高到設(shè)定的上限值，中央控制器5通過(guò)電壓傳感器8的反饋，進(jìn)而控制DC-DC變換模塊2投入工作，從列車接觸網(wǎng)6吸收電流，并變換成儲(chǔ)能設(shè)備3的直流電，作為向加氫站4電解水制氫所需要的直流電，從而實(shí)現(xiàn)列車再生制動(dòng)能的有效利用。當(dāng)列車再生制動(dòng)能電解水產(chǎn)生的氫氣不能滿足需求時(shí)，加氫站4可以利用電網(wǎng)7的電能進(jìn)行電解制氫，同時(shí)加氫站4也可以通過(guò)氫燃料運(yùn)輸車9進(jìn)行氫燃料的補(bǔ)充，以便應(yīng)對(duì)加注高峰。