結(jié)構(gòu)類型
燃料電池混合動(dòng)力系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)分為兩類:串聯(lián)混合系統(tǒng)和并聯(lián)混合系統(tǒng)。在串聯(lián)混合系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)串聯(lián)布置,所有的電動(dòng)機(jī)能量一次性轉(zhuǎn)化為電能,然后是能量合成;在并聯(lián)混合系統(tǒng)中,電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)并聯(lián)布置,能量總是通過(guò)一個(gè)機(jī)械系統(tǒng),如齒輪傳動(dòng)裝置和液力變矩器。這兩個(gè)系統(tǒng)在節(jié)能效果方面基本相同[1]。
優(yōu)勢(shì)
基于燃料電池的混合動(dòng)力列車(chē)之所以受到高度關(guān)注,是因?yàn)槿剂想姵鼗旌蟿?dòng)力列車(chē)與傳統(tǒng)電力機(jī)車(chē)、內(nèi)燃機(jī)車(chē)相比,具有一系列顯著優(yōu)勢(shì):
(1)燃料電池采用可再生能源(氫氣)替代電力和石油,其反應(yīng)產(chǎn)物為水,不存在電氣干擾;
(2)其線路條件與非電氣化線路完全兼容,可在任何既有鐵路線上運(yùn)行;
(3)受氣候條件的影響小,尤其在軍事、災(zāi)難等緊急情況時(shí),具有快速、高效的應(yīng)急作用;
(4)不需要傳統(tǒng)的牽引供變電系統(tǒng)和接觸網(wǎng)系統(tǒng),避免了牽引供電系統(tǒng)和弓網(wǎng)故障引起的事故,提高了列車(chē)運(yùn)行的可靠性。
能源管理控制系統(tǒng)
在開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力系統(tǒng)時(shí),為獲取運(yùn)行所需要的能源的發(fā)電裝置和控制蓄電池能源平衡,開(kāi)發(fā)能源管理控制系統(tǒng)是極為重要的。能源管理控制系統(tǒng)是為了進(jìn)行車(chē)輛加減速、燃料電池發(fā)電量控制和蓄電池充放電控制等各種控制,它集成了燃料電池、蓄電池、儲(chǔ)氫罐、升壓裝置、逆變器等各種裝置信息。
東日本鐵路公司開(kāi)發(fā)的燃料電池混合動(dòng)力列車(chē),對(duì)柴油混合動(dòng)力列車(chē)所開(kāi)發(fā)的能源管理控制系統(tǒng)進(jìn)行了修改,實(shí)現(xiàn)了符合燃料電池特性的能源管理。其能源管理控制方法如下:停車(chē)時(shí),燃料電池向蓄電池充電,對(duì)動(dòng)力運(yùn)行時(shí)所需要的能源進(jìn)行存儲(chǔ);動(dòng)力運(yùn)行時(shí),所需要的能源由燃料電池和蓄電池兩個(gè)方向供應(yīng);慢行時(shí),向蓄電池充電,對(duì)下次動(dòng)力運(yùn)行時(shí)所需要的能源進(jìn)行存儲(chǔ);制動(dòng)時(shí),將再生制動(dòng)電力回收到蓄電池。因此,通過(guò)燃料電池和蓄電池的組合,能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的能源管理。
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