一种利用列车再生制动能的氢燃料电池汽车服务站的制作方法

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氢燃料电池汽车服务站。

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。

当今的氢燃料电池汽车加满燃料的速度快、行驶的距离远，这使得氢燃料电池汽车更方便日常使用，也因此氢燃料电池汽车更具有作为未来主流汽车的潜力。而当前制约氢燃料电池汽车发展的一个主要因素便是加氢站建设不完整。

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，但未考虑电解水产生氢气并为汽车供能的方案。

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，结合当前氢燃料电池汽车发展中加氢站建设不完善的状况，而提供一种利用列车再生制动能的氢燃料电池汽车服务站，利用富余的列车再生制动能电解水产生氢气，从而满足氢燃料电池或氢内燃汽车的加氢需求，具有节能环保、安全性高、实用性强、加氢便捷等优点。

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氢燃料电池汽车服务站，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和加氢站，以及分别连接DC-DC变换模块和储能设备的中央控制器，所述DC-DC变换模块连接列车接触网，所述加氢站连接电网，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。

DC-DC变换模块包括依次连接的逆变器、变压器、整流器和滤波器，所述逆变器连接列车接触网，所述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变换模块和加氢站，所述电池电压检测器连接中央控制器。

所述加氢站包括制氢电解池、第一稳压调节阀、氢燃料运输车、第二稳压调节阀、压缩机、氢气存储罐、多个氢气加注机和安全监控器，所述制氢电解池分别连接储能设备和电网，制氢电解池的氢气输出口通过第一稳压调节阀连接压缩机，所述氢燃料运输车通过第二稳压调节阀连接压缩机，所述压缩机连接氢气存储罐的入口，所述多个氢气加注机分别通过一开关控制器连接氢气存储罐的出口，所述氢气存储罐内设有气压传感器，所述安全监控器分别连接气压传感器、第一稳压调节阀、第二稳压调节阀、压缩机、开关控制器和氢气加注机。

所述加氢站还包括雨水收集池，所述雨水收集池的出口连接制氢电解池的加水口。

所述雨水收集池的出口通过过滤器连接制氢电解池的加水口。

所述加氢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，再利用了列车再生制动能进行电解制氢，制造出来的氢气用于供给氢燃料电池汽车使用，从而使列车再生制动能得到有效的利用，到达节能的效果。

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加氢站电解水制氢，进而可以为氢燃料电池汽车提供氢燃料，促进氢燃料电池汽车的发展，当列车再生制动能电解水产生的氢气不能满足需求时，加氢站可以利用电网的电能进行电解制氢，同时加氢站也可以通过氢燃料运输车进行氢燃料的补充，以便应对加注高峰。

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，还便于氢燃料电池汽车用户寻找。

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.本实用新型服务站在加氢站内设置雨水收集池，用于提供制氢电解池的水，环保效益好，同时增设过滤器，以保证制氢的效率。

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、加氢站，5、中央控制器，6、列车接触网，7、电网，8、电压传感器，9、氢燃料运输车，21、逆变器，22、变压器，23、整流器，24、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氢燃料电池汽车服务站，沿地铁线路建于地铁站旁，用于为氢燃料电池汽车提供加氢服务，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和加氢站4，以及分别连接DC-DC变换模块2和储能设备3的中央控制器5，DC-DC变换模块2连接列车接触网6，加氢站4通过开关切换器连接电网7，开关切换器连接中央控制器5，列车接触网6上设置有电压传感器8，中央控制器5通过无线网络连接电压传感器8。

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6的电压抬升，当中央控制器5检测到列车接触网6的电压升高到设定的上限值时，DC-DC变换模块2便投入工作，从列车接触网6吸收电流，对储能设备3进行充电，利用储能设备3输出加氢站4电解水制氢所需要的直流电，从而实现列车再生制动能的有效利用。加氢站4站内制氢方式为电解水制氢，电能的来源可以是列车接触网6的列车再生制动能，也可以利用控制器通过开关切换器切换到电网7的电能进行供电。

如图3所示，DC-DC变换模块2包括依次连接的逆变器21、变压器22、整流器23和滤波器24，逆变器21连接列车接触网6，滤波器24连接储能设备3。逆变器21将列车接触网6直流逆变成交流，接着通过变压器22改变其电压等级，然后整流器23将交流变为脉动直流，最后经过滤波器24变换成储能设备3所需的直流，即为加氢站4电解制氢所需的直流。

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和加氢站4，电池电压检测器连接中央控制器5。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。

加氢站4包括雨水收集池、制氢电解池、第一稳压调节阀、用于为加氢站4补充氢燃料的氢燃料运输车9、第二稳压调节阀、压缩机、氢气存储罐、多个氢气加注机和安全监控器，雨水收集池的出口通过过滤器连接制氢电解池的加水口，制氢电解池分别连接储能设备3和电网7，制氢电解池的氢气输出口通过第一稳压调节阀连接压缩机，氢燃料运输车9通过第二稳压调节阀连接压缩机，压缩机连接氢气存储罐的入口，多个氢气加注机分别通过一开关控制器连接氢气存储罐的出口，氢气存储罐内设有气压传感器，安全监控器分别连接气压传感器、第一稳压调节阀、第二稳压调节阀、压缩机、开关控制器和氢气加注机。当加氢站4的氢燃料储备不足时，可以通过氢燃料运输车9进行补充，以便可以应对氢燃料电池汽车的加注高峰。

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，则中央控制器5控制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，中央控制器5通过电压传感器8的反馈，进而控制DC-DC变换模块2投入工作，从列车接触网6吸收电流，并变换成储能设备3的直流电，作为向加氢站4电解水制氢所需要的直流电，从而实现列车再生制动能的有效利用。当列车再生制动能电解水产生的氢气不能满足需求时，加氢站4可以利用电网7的电能进行电解制氢，同时加氢站4也可以通过氢燃料运输车9进行氢燃料的补充，以便应对加注高峰。