一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构的制作方法

本发明涉及新能源混合动力机车，具体为一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构。

背景技术：

1、氢能是一种零污染高效能源，它的特点是燃烧热值高、燃烧性能好、无毒、多形态存在、耗损少、运输方便。随着轨道交通行业朝着绿色、高效、智能和节能的方向发展，越来越多的新能源运用在铁路机车平台，氢燃料电池也开始作为动力电池给牵引电机和辅助负载供电。由于氢燃料电池成本高、体积大的局限性，在大功率（2000kw）以上的铁路调车机车上，氢燃料电池与钛酸锂电池共同作为动力之源给整车供电。

2、按照当前氢燃料电池与钛酸锂电池发展水平，常用供电功率基本在1000kw以下，动力电池集中在整车同一位置放置；而对2000kw及以上的机车供电功率，氢燃料电池与钛酸锂电池的体积相对较大，在整车安装位置占据很大的空间，且整车结构布局时还有其他装置设备需要安装，很难将动力电池集中在整车同一位置放置，一般会将钛酸锂电池或氢燃料电池分成几组散布在整车的不同位置，并将主电路电能变换的变流器设置成一个变流装置，氢燃料电池和钛酸锂电池通过变流装置将地面电源或制动能量给自己充电、给牵引电机、辅助负载供电。现有的变流装置中的两个变流器的用于混合动力电池充电的接口和给牵引电机、辅助负载供电的接口均布置在同一侧，这无疑就给整车及电池的充放电连线造成不便，充电线缆不可避免的出现交叉、挤压现象，甚至无法实现氢燃料电池、钛酸锂电池、牵引电机和辅助负载之间的线缆连接，给变流装置部件布局和维修维护造成极大困难和不便；同时，现有调车机车虽有氢燃料电池和钛酸锂电池混合动力供电，其功率比较小，往往只设置一个地面380v电源就能满足其充电要求，但对于2000kw及以上的调车机车，由于地面380v充电电源受其供电功率的影响，往往给电池充电需要的时间较长，如果只设置一个地面380v电源充电，往往需要7-8个小时，甚至更多，大大降低了混合动力供电的调车机车工作效率。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有的混合动力机车的变流装置的结构布局受限的问题，故提供了一种新的新能源混合动力机车中变流装置的布局结构。

2、本发明是采用如下技术方案实现的：

3、一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，包括按机车走向从前往后依次布置于车体上方的制动室、司机室、电气室、两组第一钛酸钾电池组、两组氢燃料电池组、两组第二钛酸钾电池组、风源系统室以及布置于车体下方的变流装置，变流装置对应布置于氢燃料电池组的下方；

4、变流装置包括两个变流器且分别为第一变流器、第二变流器，第一变流器的接口端位于变流装置的靠近电气室的一侧部，第二变流器的接口端位于变流装置的靠近风源系统室的另一侧部，变流装置内的部件布置在对应的接口附近且所有部分采用分区设计，实现功能单元模块化，高/低压器件分区布置。

5、进一步地，第一变流器的接口端包括沿车体的宽度方向依次布置的第一输入接口、第一快速充电接口、第一辅助输出接口、第一牵引电机高压输出接口、第一低压接口，第一输入接口包括两组第一钛酸钾电池组高压输入接口和其中一组氢燃料电池组高压输入接口，第一牵引电机高压输出接口包括两组逆变输出接口，第二变流器的接口端包括沿车体的宽度方向依次布置的第二输入接口、第二辅助输出接口、第二快速充电接口、第二牵引电机输出接口、供电接口、第二低压接口，第二输入接口包括两组第二钛酸钾电池组高压输入接口和另外一组氢燃料电池组高压输入接口，供电接口包括上下紧邻分布的24v电源接口和110v充电接口。

6、进一步地，变流装置的沿车体宽度方向的两侧均设有库内充电接口，方便客户在不同位置充电。

7、本发明所产生的有益效果如下：本发明中的新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，解决了现有的混合动力机车中变流装置的布局结构空间受限的问题，方便了部件维修维护性和电气连接，实现了三种形式的混合动力电池充电接口，同时也满足了给六台牵引电机、两组不同辅助负载供电的接口要求，间接提高了混合动力供电的调车机车工作效率，并提供了多种新能源供电的大功率变流装置接口布局方式和内部结构布置的思路，为后续大功率新能源变流装置的快速设计提供设计方法。

技术特征：

1.一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，包括按机车走向从前往后依次布置于车体上方的制动室（1）、司机室（2）、电气室（3）、两组第一钛酸钾电池组（4）、两组氢燃料电池组（5）、两组第二钛酸钾电池组（6）、风源系统室（7）以及布置于车体下方的变流装置（8），变流装置（8）对应布置于氢燃料电池组（5）的下方；

2.根据权利要求1所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，第一变流器的接口端（10）和第二变流器的接口端（11）的接口布局时需先变流装置的主电路电气原理图开始梳理接口，后根据主电路电气原理图定义的接口设计变流装置8接口布局，这样保证电气原理与变流装置8实物接口一一对应。

3.根据权利要求2所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，第一变流器的接口端（10）包括沿车体的宽度方向依次布置的第一输入接口（101）、第一快速充电接口（102）、第一辅助输出接口（103）、第一牵引电机高压输出接口（104）、第一低压接口（105），第一输入接口（101）包括两组第一钛酸钾电池组（4）高压输入接口和其中一组氢燃料电池组（5）高压输入接口，第一牵引电机高压输出接口（104）包括两组逆变输出接口，第二变流器的接口端（11）包括沿车体的宽度方向依次布置的第二输入接口（110）、第二辅助输出接口（111）、第二快速充电接口（112）、第二牵引电机输出接口（113）、供电接口、第二低压接口（116），第二输入接口（110）包括两组第二钛酸钾电池组（6）高压输入接口和另外一组氢燃料电池组（5）高压输入接口，供电接口包括上下紧邻分布的24v电源接口（114）和110v充电接口（115）。

4.根据权利要求3所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，变流装置（8）内设有两个低压单元区（12）、两个输入输出单元区（13）、两个功率单元区（14）、中央线槽单元区（16）、冷却单元区（15），两个低压单元区（12）位于变流装置（8）的其中一个对角线的两个角端部，两个输入输出单元区（13）位于变流装置（8）的另外一个对角线的两个角端部，两个功率单元区（14）在车体的宽度方向上对称布置且分别紧邻位于第二变流器的接口端侧的低压单元区（12）和输入输出单元区（13）布置，中央线槽单元区（16）位于两个功率单元区（14）之间，冷却单元区（15）位于第一变流器的接口端侧的低压单元区（12）与对应的功率单元区（14）之间。

5.根据权利要求4所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，变流装置（8）的沿车体宽度方向的两侧均设有库内充电接口（9）。

6.根据权利要求5所述的一种混合动力机车的布局结构，其特征在于，变流装置（8）的沿车体宽度方向的两侧均设有库内充电接口（9）。

7.根据权利要求6所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，变流装置（8）的沿车体宽度方向的两侧均设有库内充电接口（9）。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，变流装置内的所有部件均能打开柜门检修。

9.根据权利要求8所述的一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，其特征在于，所有高压接口均采用格兰头，并使用窄边端子。

技术总结
本发明涉及新能源混合动力机车技术领域，具体为一种新能源混合动力机车中变流装置的布局结构。为了解决现有的混合动力机车的布局结构不合理的问题，故提供了一种新的新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，包括从前往后依次布置于车体上方的制动室、司机室、电气室、两组第一钛酸钾电池组、两组氢燃料电池组、两组第二钛酸钾电池组、风源系统室以及布置于车体下方的变流装置，变流装置对应布置于第一钛酸钾电池组和氢燃料电池组的下方；第一变流器的接口端位于变流装置的靠近电气室的一侧部，第二变流器的接口端位于变流装置的靠近风源系统室的另一侧部。本发明中的新能源混合动力机车中变流装置的布局结构，实现了现有的混合动力机车的布局结构不合理的问题。

技术研发人员：李守蓉,裴冰,卫钢,高菲菲
受保护的技术使用者：中车永济电机有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27