铁路棚车用供电系统及铁路棚车的制作方法

本发明实施例涉及铁路车辆供电技术领域，尤其涉及一种铁路棚车用供电系统及铁路棚车。

背景技术：

由于货运列车与旅客列车运用维护体制的区别，目前在货车上没有安装供电系统，因而一些智能电子监控设备(如：轴温检测装置、电子防滑器、电控制动装置、火灾检测装置等)由于缺乏有效的供电手段而无法应用于铁路货车，严重限制了货车技术的发展。尤其是对于常用于装载运输高附加值货物的铁路棚车，在提速的背景下，为了保证铁路棚车装载运输高附加值货物时具有更高的安全性，需要在铁路棚车上安装智能电子监控设备。因此需要在铁路棚车上加装供电设备。

列车现有的供电方式包括由机车车头直接供电或由列尾风管(制动管)取电。其中，由机车车头直接供电主要是通过机车的内燃机带动发电机发电。而由列尾风管取电主要在列车尾部的主风管处连接发电装置，依靠风管内的风发电。

由机车车头直接供电，车与车之间需要连接线缆，因此无法满足铁路棚车的列车混编的要求；而由列尾风管取电功率较小，无法满足铁路棚车供电的需要。因此现有技术的列车供电方式并不能应用于铁路棚车的供电。

技术实现要素：

本发明提供一种铁路棚车用供电系统及铁路棚车，以有效的给快速棚车的用电设备供电。

本发明的一个方面提供一种铁路棚车用供电系统，用于给铁路棚车的用电设备供电，包括：太阳能电池板、控制器及储能设备；

所述太阳能电池板设置于所述铁路棚车车厢外顶棚上，用于将太阳能转换为电能；

所述储能设备设置于所述铁路棚车的车底架下方，用于存储电能；

所述控制器设置于所述铁路棚车的内壁上，与所述太阳能电池板及所述储能设备电连接，用于根据太阳能电池板输出电能的状态及储能设备的储能状态切换供电模式，其中，所述供电模式包括：

第一供电模式，所述第一供电模式为所述太阳能电池板将电能输出给所述储能设备；

第二供电模式，所述第二供电模式为所述太阳能电池板将电能同时输出给所述储能设备和所述用电设备；

第三供电模式，所述第三供电模式为所述储能设备将电能输出给所述用电设备。

进一步的，所述太阳能电池板至少为两组，分别对称设置于所述铁路棚车车厢外顶棚的车厢宽度方向，并由所述铁路棚车车厢外顶棚中部至边部以预设角度向下倾斜。

进一步的，所述太阳能电池板功率为120-140W，铺设面积20-30m²。

进一步的，所述储能设备容量为150-160Ah，输出为110V直流输出，所述储能设备设置有10-12组。

进一步的，所述储能设备容量为1400-1500Ah，输出为12V直流输出，所述储能设备设置有10-12组。

进一步的，所述储能设备为铅酸蓄电池。

进一步的，在所述用电设备前还设置有逆变器，所述逆变器用于将直流输出转换为交流输出，以将所述交流输出供给所述用电设备。

进一步的，所述铁路棚车用供电系统还包括角度调节装置，所述角度调节装置包括垂直设置的直线传动装置，所述直线传动装置的一端固定于所述铁路棚车车厢外顶棚上，所述直线传动装置的另一端固定于所述太阳能电池板的下表面。

进一步的，所述角度调节装置与所述控制器电连接，用于接收所述控制器发送的调节信号，并根据所述调节信号调节所述太阳能电池板的角度；

所述控制器还用于根据所述太阳能电池板的输出功率实时获取太阳能电池板的转换效率，并根据所述转换效率向所述角度调节装置发送调节信号，以使所述太阳能电池板的转换效率保持在预设范围。

本发明的另一个方面提供一种铁路棚车，包括如上所述的铁路棚车用供电系统、铁路棚车车厢和用电设备。

本发明提供的铁路棚车用供电系统及铁路棚车，通过在铁路棚车车厢外顶棚上设置太阳能电池板，在铁路棚车的车底架下方设置储能设备，并通过设置于铁路棚车的内壁上控制器根据太阳能电池板输出电能的状态及储能设备的储能状态切换供电模式，从而保证用电设备的稳定供电，具有安全、环保、可靠等优点，且结构简单、成本低，同时不占用铁路棚车的内部载货空间，且每节铁路棚车可实现单独供电，可满足铁路棚车的列车混编需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明一实施例提供的铁路棚车用供电系统安装于铁路棚车的示意图；

图2为图1的铁路棚车用供电系统安装于铁路棚车的侧视图；

图3为图1的铁路棚车用供电系统给用电设备供电的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

图1为本发明一实施例提供的铁路棚车用供电系统安装于铁路棚车的示意图；图2为图1的铁路棚车用供电系统安装于铁路棚车的侧视图；图3为图1的铁路棚车用供电系统给用电设备供电的示意图。如图1-3所示，本发明实施例提供一种铁路棚车用供电系统，用于给铁路棚车的用电设备50供电，包括：太阳能电池板10、控制器20及储能设备30。

太阳能电池板10设置于铁路棚车车厢60外顶棚上，用于将太阳能转换为电能；储能设备30设置于铁路棚车的车底架下方，用于存储电能；控制器20设置于铁路棚车的内壁上，与太阳能电池板10及储能设备30电连接，用于根据太阳能电池板10输出电能的状态及储能设备30的储能状态切换供电模式。其中，供电模式包括：第一供电模式、第二供电模式及第三供电模式。

具体的，第一供电模式为太阳能电池板10将电能输出给储能设备30；第二供电模式为太阳能电池板10将电能同时输出给储能设备30和用电设备50；第三供电模式为储能设备30将电能输出给用电设备50。

在本实施例中，控制装置与太阳能电池板10及储能设备30电连接，根据太阳能电池板10输出电能的状态及储能设备30的储能状态切换供电模式，并将电能输出给用电设备50。具体的，当太阳能电池板10将太阳能转换为电能输出，且用电设备50未工作时，切换至第一供电模式，即太阳能电池板10将电能输出给储能设备30；当太阳能电池板10将太阳能转换为电能输出，且有用电设备50工作时，切换至第二供电模式，即太阳能电池板10将电能同时输出给储能设备30和用电设备50；当阴雨天或夜晚太阳能电池板10无电能输出时，切换至第三供电模式，即储能设备30将电能输出给用电设备50，从而保证用电设备50的稳定供电。此外，当在第一供电模式和第二供电模式下，当储能设备30存储电能达到预设值时，停止充电，防止过充，以保护存储设备，延长储能设备30的使用寿命。控制器20设置于铁路棚车的内壁上，可防止雨水等的侵蚀造成损坏短路，便于维护。

本实施例的铁路棚车用供电系统，通过在铁路棚车车厢60外顶棚上设置太阳能电池板10，在铁路棚车的车底架下方设置储能设备30，并通过设置于铁路棚车的内壁上控制器20根据太阳能电池板10输出电能的状态及储能设备30的储能状态切换供电模式，从而保证用电设备50的稳定供电，具有安全、环保、可靠等优点，且结构简单、成本低，同时不占用铁路棚车的内部载货空间，且每节铁路棚车可实现单独供电，可满足铁路棚车的列车混编需求。

进一步的，太阳能电池板10至少为两组，分别对称设置于铁路棚车车厢60外顶棚的车厢60宽度方向，并由铁路棚车车厢60外顶棚中部至边部以预设角度向下倾斜。

由于部分铁路棚车车厢60的顶棚为拱顶结构，不便于太阳能电池板10的安装固定，因此，太阳能电池板10至少为两组，分别对称设置于铁路棚车车厢60外顶棚的车厢60宽度方向，并由铁路棚车车厢60外顶棚中部至边部以预设角度向下倾斜。其中预设角度可以为根据铁路棚车的服役环境进行具体的设置。

其中，太阳能电池板10功率为120-140W，铺设面积可为20-30m²。

考虑到太阳能电池板10的转换效率，以输出功率为85W计算，为了保证铁路棚车用供电系统一天的正常工作，且降低成本，因此太阳能电池板10的铺设面积为20-30m²。

进一步的，储能设备30容量为150-160Ah，输出为110V直流输出，储能设备30设置有10-12组，或储能设备30容量为1400-1500Ah，输出为12V直流输出，储能设备30设置有10-12组。

储能设备30的输出电压可根据用电设备50的实际情况进行选择，其容量和数量以保证系统一天的正常供电为基准进行设置，以保证用电设备50的稳定工作。此外，也可以通过变压器对输出电压进行变压，以适应不同用电设备50。

储能设备30可选用铅酸蓄电池。铅酸蓄电池电压稳定、价格便宜、寿命更长而且维护也更简单，可以提高铁路棚车用供电系统的可靠性，保证用电器的稳定供电。

进一步的，如图3中所示，在用电设备50前还设置有逆变器40，逆变器40用于将直流输出转换为交流输出，以将交流输出供给用电设备50。具体的，逆变器40可由逆变桥、控制逻辑和滤波电路组成。逆变器40可实现直流输出向交流输出转换，且转换效率高，同时带负载适应性与稳定性强，安全性能好，具备短路、过载、过/欠电压、超温等保护功能，可满足铁路棚车用供电系统的对铁路棚车上交流用电设备50的交流供电，提高铁路棚车用供电系统的适应性。

进一步的，铁路棚车用供电系统还包括角度调节装置，角度调节装置包括垂直设置的直线传动装置，直线传动装置的一端固定于铁路棚车车厢60外顶棚上，直线传动装置的另一端固定于太阳能电池板10的下表面。

在本实施例中，考虑到铁路棚车的运行过程中，太阳能电池板10可能无法处于较好的倾斜角度，导致太阳能电池板10的转换效率并不理想，因此在太阳能电池板10的下表面还设置了角度调节装置，以对太阳能电池板10的倾斜角度进行调节。具体的，角度调节装置包括垂直设置的直线传动装置，其一端固定在铁路棚车车厢60外顶棚上，另一端固定于太阳能电池板10的下表面，通过控制直线传动装置的伸缩长度，从而可调节太阳能电池板10的倾斜角度。优选的，直线传动装置为四个，分别设置在太阳能电池板10的四个角部，可实现太阳能电池板10的各个角度的调节，具有更好的适应性。其中角度调节装置的直线传动装置伸缩长度的调节可以采用人工控制，也可以通过控制器20来控制。

例如通过控制器20控制时，可采用角度调节装置与控制器20电连接，用于接收控制器20发送的调节信号，并根据调节信号调节太阳能电池板10的角度；

控制器20还用于根据太阳能电池板10的输出功率实时获取太阳能电池板10的转换效率，并根据转换效率向角度调节装置发送调节信号，以使太阳能电池板10的转换效率保持在预设范围。

通过控制器20实时监控太阳能电池板10的转换率，实时调整太阳能电池板10的倾斜角度，以使转换效率保持在预设范围，从而使太阳能电池板10以合适的功率输出，并可保持功率输出的稳定，且提高转换率可减小太阳能电池板10的铺设面积，节约成本。

本发明的另一实施例提供一种铁路棚车，包括如上述实施例的铁路棚车用供电系统、铁路棚车车厢和用电设备。

本实施例的铁路棚车，由上述实施例的铁路棚车用供电系统对用电设备供电，通过在铁路棚车车厢外顶棚上设置太阳能电池板，在铁路棚车的车底架下方设置储能设备，并通过设置于铁路棚车的内壁上控制器根据太阳能电池板输出电能的状态及储能设备的储能状态切换供电模式，从而保证用电设备的稳定供电，具有安全、环保、可靠等优点，且结构简单、成本低，同时不占用铁路棚车的内部载货空间，且每节铁路棚车可实现单独供电，可满足铁路棚车的列车混编需求。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。