CN105197019A - 一种混合动力机车 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种混合动力机车，整体分成上部的机车车体、车内设备以及下部的整体式燃油箱和转向架，所述机车车体从前往后依次为冷却室、动力室、电气室、司机室和后机室，所述司机室和电气室之间还设置有电池室，电池室内设置动力电池组，该动力电池组包括控制蓄电池组、启动蓄电池组和22组串联在一起的动力电池单元模块，每组动力电池单元模块由串并电芯组成，每组动力电池单元模块的电压为64V，所述动力电池组与主发电机共同供电。本发明可以通过动力电池组提供1408V的额定电压，属于1500V等级的大功率混合动力机车，在国内外都属于领先水平。

Description

一种混合动力机车
技术领域
本发明涉及机车技术领域，特别是一种混合动力机车。
背景技术
混合动力技术诞生于2001年，是由R.J.Corman集团的子公司铁路动力技术公司(RailPowerTechnologies)通过对旧车进行现代化改造过程中实现了该技术的装车运用，2004年该公司第一批具有混合动力装置的绿山羊和绿小山羊系列内燃机车正式进入市场。
随后，GE公司于2007年5月展示其新型混合动力内燃机车。另外，法国ALSTOM公司也在进行混合动力机车的研制并已生产出样机；日本也推出了混合动力轻轨车。
在国内，2010年南车资阳机车有限公司研制了850kW混合动力机车样车并进行了一系列的试验研究，2012年将功率提升到1000kW并投入运用考核。
下表为国内外混合动力机车性能及技术特点比较：
从上表可见，目前国内、外混合动力机车主要集中为中小功率等级的调车机车，功率等级大概在500-120kW之间，中间直流电压都在1000V以下。美国GE公司一直致力于开发干线货运混合动力内燃机车，但由于动力蓄电池的容量和控制等问题而中途搁置。从目前能查阅的文献中得知，GE的大功率干线货运混合动力机车蓄电池存在的问题主要是制动能量回收后的运用技术。
2013年，南车资阳机车有限公司开始进行“一种中间直流电压1500V等级大功率混合动力交流传动内燃机车”的研究。
发明内容
本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种混合动力机车。该混合动力机车的功率为2000-2500kW，目前国内外无同等功率等级的混合动力内燃机车，机车技术水平属于国内外领先水平。
本发明采用的技术方案是这样的：
一种混合动力机车，整体分成上部的机车车体、车内设备以及下部的整体式燃油箱和转向架，所述机车车体从前往后依次为冷却室、动力室、电气室、司机室和后机室，所述后机室内布置低压电器柜，所述司机室内布置座椅和双向操纵台，所述电气室内布置有变压器、后通风机和接触器柜和主变流柜，所述动力室内布置有柴油机进气装置、主发电机、柴油机，所述冷却室内布置有阀类安装架、空气压缩机、冷却装置、辅助变流柜、干燥器、前通风机，所述司机室和电气室之间还设置有电池室，电池室内设置动力电池组，该动力电池组包括控制蓄电池组、启动蓄电池组和22组串联在一起的动力电池单元模块，每组动力电池单元模块由串并电芯组成，每组动力电池单元模块的电压为64V，所述动力电池组与主发电机共同供电。
作为优选，所述各动力电池单元模块成三行两列向上堆砌，共四层，各动力电池单元模块之间采用螺栓、锥销连接并相互之间留有空隙。这样堆砌、连接，结构稳定，所占用面积和空间小，且通风冷却效果好。
作为优选，所述各动力电池单元模块带有冷却筋。
作为优选，所述各动力电池单元模块放置在全密封结构内，且串联的回路上设置至少三个熔断器。设置熔断器，可以保证高压安全。
作为优选，所述电池室内还设置空调。
作为优选，所述柴油机与主发电机连接，主发电机与外接电源共同连接到整流模块的输入端，整流模块的输出端并联若干牵引变流模块，每个牵引变流模块连接一台牵引电机，所述动力电池组一端与整流模块的输出端连接，还分别在其与部分牵引变流模块的中间回路上设置一个斩波电阻进行过压保护，动力电池组另一端与其余牵引变流模块之间通过斩波电感连接。动力电池组采用本优选结构之后，可以实现三种方式储能：通过外接电源充电，通过柴油机主发电机组充电，还可以利用各牵引变流器制动的能量充电。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：可以通过动力电池组提供1408V的额定电压，属于1500V等级的大功率混合动力机车，在国内外都属于领先水平。
附图说明
图1是本发明内部结构的主视图。
图2是本发明内部结构的俯视图。
图3是本发明中动力电池组用于供电的原理图。
图中标记：1为低压电器柜，2为座椅，3为双向操纵台，4为动力电池组，5为变压器，6为后通风机，7为接触器柜，8为总风缸，9为柴油机进气装置，10为主发电机，11为柴油机，12为阀类安装架，13为转向架，14为空气压缩机，15为冷却装置，16为辅助变流柜，17为干燥器，18为前通风机，19为主变流柜。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
实施例：
如图1、2所示，一种混合动力机车，整体分成上部的机车车体、车内设备以及下部的整体式燃油箱和转向架13，所述机车车体从前往后依次为冷却室、动力室、电气室、司机室和后机室，所述后机室内布置低压电器柜1，所述司机室内布置座椅2和双向操纵台3，所述电气室内布置有变压器5、后通风机6和接触器柜7和主变流柜19，所述动力室内布置有柴油机进气装置9、主发电机10、柴油机11，所述冷却室内布置有阀类安装架12、空气压缩机14、冷却装置15、辅助变流柜16、干燥器17、前通风机18，所述司机室和电气室之间还设置有电池室，电池室内设置动力电池组4，该动力电池组4包括控制蓄电池组、启动蓄电池组和22组串联在一起的动力电池单元模块，每组动力电池单元模块由20串323并电芯组成，每组动力电池单元模块的电压为64V，所述动力电池组4与主发电机10共同供电。
所述各动力电池单元模块成三行两列向上堆砌，共四层，各动力电池单元模块之间采用螺栓、锥销连接并相互之间留有空隙。
所述各动力电池单元模块带有冷却筋。
所述各动力电池单元模块放置在全密封结构内，且串联的回路上设置至少三个熔断器。
所述电池室内还设置空调。
如图3所示，所述柴油机11与主发电机10连接，主发电机10与外接电源共同连接到整流模块的输入端，整流模块的输出端并联若干牵引变流模块，每个牵引变流模块连接一台牵引电机，所述动力电池组4一端与整流模块的输出端连接，还分别在其与部分牵引变流模块的中间回路上设置一个斩波电阻进行过压保护，动力电池组4另一端与其余牵引变流模块之间通过斩波电感连接。

Claims (6)

1.一种混合动力机车，整体分成上部的机车车体、车内设备以及下部的整体式燃油箱和转向架（13），所述机车车体从前往后依次为冷却室、动力室、电气室、司机室和后机室，所述后机室内布置低压电器柜（1），所述司机室内布置座椅（2）和双向操纵台（3），所述电气室内布置有变压器（5）、后通风机（6）和接触器柜（7）、主变流柜（19），所述动力室内布置有柴油机进气装置（9）、主发电机（10）、柴油机（11），所述冷却室内布置有阀类安装架（12）、空气压缩机（14）、冷却装置（15）、辅助变流柜（16）、干燥器（17）、前通风机（18），其特征在于：所述司机室和电气室之间还设置有电池室，电池室内设置动力电池组（4），该动力电池组（4）包括控制蓄电池组、启动蓄电池组和22组串联在一起的动力电池单元模块，每组动力电池单元模块由串并电芯组成，每组动力电池单元模块的电压为64V，所述动力电池组（4）与主发电机（10）共同供电。
2.根据权利要求1所述的一种混合动力机车，其特征在于：所述各动力电池单元模块成三行两列向上堆砌，共四层，各动力电池单元模块之间采用螺栓、锥销连接并相互之间留有空隙。
3.根据权利要求1或2所述的一种混合动力机车，其特征在于：所述各动力电池单元模块带有冷却筋。
4.根据权利要求2所述的一种混合动力机车，其特征在于：所述各动力电池单元模块放置在全密封结构内，且串联的回路上设置至少三个熔断器。
5.根据权利要求1所述的一种混合动力机车，其特征在于：所述电池室内还设置空调。
6.根据权利要求1所述的一种混合动力机车，其特征在于：所述柴油机（10）与主发电机（9）连接，主发电机（9）与外接电源共同连接到整流模块的输入端，整流模块的输出端并联若干牵引变流模块，每个牵引变流模块连接一台牵引电机，所述动力电池组（4）一端与整流模块的输出端连接，还分别在其与部分牵引变流模块的中间回路上设置一个斩波电阻进行过压保护，动力电池组（4）另一端与其余牵引变流模块之间通过斩波电感连接。
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