基于动力电池的部分无接触网供电技术

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1、基于动力电池的万方数据技术讨i慧剑_厅时i技木』￡刖o：／J部分无接触网供电技术0引言低地板车是客运量介于地铁和公交车之间的一种交通方式，以技术先进、环境污染小、节约能源、投资少且建设周期短等特点倍受关注，国内已有多个城市规划有轨电车线路。供电方案是有轨电车的关键技术之一，也是业主在车辆选择过程中的关注重点。由于接触网对于景观的影响，国内对于部分接触网和无接触网供电的需求越来越迫切⋯。随着动力电池技术的发展，其应用于低地板车成为可能。介绍低地板车的供电技术，并以南京河西有轨电车1号线为例，探讨供电方案的选择及基于动力电池的部分无接

2、触网供电技术。1供电方案选择1．1低地板车供电方式供电技术按照不同的分类原则有不同的分类方法。根据供电能量是否来源于接触网可分为3种：传统的全线接触网供电，部分区间有网、部分区间无网的部分无接触网供电，全线无接触网供电。根据能量来源可分为3种：接触网供电、车载储能装置供电和非连续式供电。(1)接触网供电：架空接触网供电是轨道交通车辆最常用、最成熟的供电方式之一【2】，可靠性高，对车辆性能没有限制，但影响城市景观。(2)车载储能装置供电：主要包括动力电池供电方案、超级电容供电方案及动力电池与超级电容相结合的供电方案。超级电容充放电速

3、度快、寿命长、功率密度大，但能量密度小：动力电池的能量密度高，体积小、质量轻，但功率密度和寿命不及超级电容。-綦芳邵克成王维(3)非连续式供电：主要包括基于感应供电原理的Primove系统、地面供电TramWave系统和基于无线电控制的APS系统

4、31。这3种供电方式的共同特点是对景观无影响。Primove系统是完全的无接触式供电部件，无磨耗，但存在传输功率的限制，且效率低。第三轨和集电靴磨耗都非常高，维护成本高；在雨天或轨面积水情况下，车辆经过时，T阳mWave系统存在短路或触电的可能，APS系统则无法正常运行。1．2线路情况及

5、方案选择南京河西有轨电车1号线位于河西新城，连接新城中、南部片区。起点位于地铁2号线奥体东站区域，终点位于新河路中段。全长7．76km，全线共设车站13座，平均站间距640m。河西新城是商务、商贸、文体三大功能为主的城市副中心，是2014年青奥会的主赛场，整个城区的线缆均设置在地下。河西新城的规划和定位决定1号线不能采用全线接触网的方案；线路紧邻长江，存在被淹没的风险，采用APS和TramWave存在安全问题，且成本高，维护困难；Primove尚处于研究阶段，因此决定采用车载储能的供电方案。低地板车对于车载储能装置的需求至少应满足

6、以下几个方面：(1)安全。低地板车是公共交通工具，若发生安全事故将带来严重影响，因此首先要满足安全的要求。(2)功率。在站间无接触网区段，整列车的动力都来源于动力电池，因此功率必须能满足整列车的功率需求。(3)能量。至少要满足一站或几站，并留有裕量以2013年第6期85万方数据鞋紫到_厅

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8、；-讨满足堵车、十字路口停车、因变电站故障无法充电等意外情况的能耗需求。(4)体积和质量。低地板车的设备均位于车顶，安装储能装置的空间有限；因为轴重的限制，对质量有苛刻的要求，因此对储能装置的功率和能量密度都

9、有很高的要求。(5)寿命。储能装置的寿命直接决定了其全寿命周期成本，业主要求寿命达到6年。基于当时的技术发展，超级电容的能量密度太小，无法满足车辆对于体积和质量的要求；超级电容和动力电池相结合的方案控制复杂、成本高，因此选择了动力电池作为车载储能装置。2车辆概况2．1编组车辆编组方式见图1。车辆采用模块化组装，包含5个基本模块，其中1个转向架模块，2个转向架模块加司机室模块，2个悬浮的客室模块，互相之间用铰接装置相连，形成一列车。整车包含3个转向架，中间为拖车转向架，两端为动车转向架。2．2牵引制动性能电气牵引系统为变压变频的交流

10、传动系统，供电电压为DC750V。车辆的牵引制动特性见图2。2．3牵引系统配置每辆车配置一架受电弓，设置在BM3模块，用于在有接触网的区段给车辆供电并给动力电池充电。牵引变流器和辅助变流器的前端分别设置了熔断器进行短路保护，避雷器防止系统由于闪电或牵引变电站故障所造成的过压。车辆配置2台牵引逆变器、2台制动电阻及冷却单元、2台辅助逆变器、4台牵引电机和6个接地回流装置。牵引变流器采用双重逆变器模块，每个牵引逆变模块控制一台电机，内部集成了双向DC／DC模块，对动力电池进行充放电。车辆主回路见图3。3具体供电方案3．1站台设置基于动

11、力电池的性能和停站时间的限制，仅靠停站时间无法补充足够的能量，无法满足能量的平衡，因此采用了动力电池和站台接触网相结合的供电方案。站台区域设接触网，每站设置90m，沿站台中心对称分布(见图862013年第6期4)。站间无接触网，对城市景观无影响。在