軌道交通 機車車輛車載能量儲存系統(tǒng)電源 混合串聯(lián)系統(tǒng) 征求意見稿

1本文件適用于含車載儲能的電連接串聯(lián)混合動力系統(tǒng)（以源和燃油效率、改善加速特性、增加運行距離并）；——減少環(huán)境影響（如可見障礙物、噪音等GB/T4208外殼防護等級（IP代碼GB/T4208—2017，IEC60529:2013，IDT）GB/T20138電器設(shè)備外殼對外界機械碰撞的防護等級（IK代碼GB/T20138—2023，IECGB/T21563軌道交通機車GB/T25117—2020軌道交通機車車輛牽引系統(tǒng)組合試驗方2GB/T25122.1軌道交通機車車輛用電力變流器第1部分：特性和試驗方法（GB/T25122.1—GB/T25123.2電力牽引軌道機車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機第2部分：電子變流器供電的交流電動機（GB/T25123.2—2018，IEC60349GB/T25123.4電力牽引軌道機車車輛和公路車輛用旋轉(zhuǎn)電機第4部分：與電子變流器相連的永磁同步電機（GB/T25123.4—2015，IEC6034GB/TYYYY—202X軌道交通機車車輛制成后投入使用前的實驗方法（IEC61133:20TB/T2746.2—2022機車柴油機試驗方法第3單位能量消耗specificen混動系統(tǒng)串聯(lián)混動系統(tǒng)中通過消耗車上燃料發(fā)電或從外部獲取電能并向儲能單元無法實現(xiàn)用戶和制造商最初商定的所需功能或4），5APS：輔助電源（AuxiliaryPowerSuBOL：生命周期開始（BeginningoEDLC：雙電層電容（ElectricDouble-LayerCaESU：儲能單元（EnergyStorESS：儲能系統(tǒng)（EnergyStoragPPS：主電源（PrimaryPowerTE：牽引設(shè)備（TractionEq4.1.1概述源不能完全或部分回收TE的再生能量，系統(tǒng)可通統(tǒng)）。若存在連接，應計算輔助負載上的能量消6主回路PESS0:---Pa)鋰離子電池b)鎳氫電池c)EDLCd)飛輪AUX+:配置示例主回路PESS0:---Pa)鋰離子電池b)鎳氫電池c)EDLCd)飛輪AUX+:配置示例PPS配置示例PPS配置示例變流器沒有畫出：0:---0:---PPPSPTEPPPSMS3~3~柴油發(fā)電直流牽引網(wǎng)柴油發(fā)電M3~M直流電機驅(qū)動三相同步電機驅(qū)動直流電機驅(qū)動燃料電池交流牽引網(wǎng)燃料電池BRESSBR0:---PPBRAUX存儲技術(shù)的非詳盡列表：AUX輔助負載說明：DE——柴油機；PPPS——PPS功率；PTE——TE功率；PBR——BR功率；PESS——ESS功率；PAUX——AUX功率。4.1.3運行模式7PTEPBRI+-++0YYYN+0++0YYYY++++0YYYY0+++0YYYNV +++0RNYN+-0+0YYYN +0+0RNYN +-+0RNYN 0-+0YNYYX --+0YNYY0--+0YYYN+--+0YYYN+00+0YYYY0+0+0YYYN --++YNYY 0-++YNYY0--++YYYN00-++YYYY8TEPPSBRESSAUX在表1中，模式II（PPS供電模式）是指由PPS提供TE所需的全部功率，該模式適用于本章所列舉的TEPPSBRESSAUX圖1為常見的混動系統(tǒng)示意圖，圖2為典型的混動系統(tǒng)拓撲圖。4.2.直流回路4.2.1柴電混動車輛93~G3~3~G3~TETEMR在圖3所示拓撲中，模式V、VII和VIII對應的工況不常用；模式V和模式VII中，當ESS提供TE和AUXTEM3~BRBCHRAUXAPSALESSCHESUTEM3~BRBCHRAUXAPSALESSCHESUFCFCCHPPSFCCHFC——燃料電池；FCCH——燃料電池斬波器；CH——儲能斬波器；INV——牽引電。在模式III或IV中，可在不降低TE消耗功率PPS主回路CBFL直流回路ESSESUM3~BRBCHRAUXAPSALPPS主回路CBFL直流回路ESSESUM3~BRBCHRAUXAPSALCH——儲能斬波器；CB——斷路器；FL——濾波電抗器；INV——BCH——制動斬波器；R——制動電阻；該拓撲允許UTE高于UPPS，TE可在給定電流下輸在較高車速下，可通過在制動過程中抬升電機電壓提主回路TEM3~UESSUTEBRBCHRAUXUPPSAPSALUPPSESSESUCHS主回路TEM3~UESSUTEBRBCHRAUXUPPSAPSALUPPSESSESUCHSPPSCBFLCBESS，其再生制動能量利用率低，圖3中的混動系統(tǒng)增加了ESS，提升了再生ESS可提高接觸網(wǎng)供電車輛中再生制動的可用性。圖8中系統(tǒng)不包含ESS，接觸網(wǎng)無法接收混動車輛混動系統(tǒng)可使PPS運行效率更高。例如，柴油發(fā)電機組在某一作點。通過增加ESS，可控制發(fā)動機和發(fā)電機組在最優(yōu)工多種系統(tǒng)拓撲和運行模式可有效提高混動系統(tǒng)能量效率INVM3~TEBRBCHAUXPPSCBFLPPSREC G3~DEINVM3~TEBRBCHAUXPPSCBFLPPSREC G3~DER APSALDE——柴油機；REC——整流器；INV——牽引逆變器；BCH——制動主回路TEM3~TEM3~直流回路BRBCHRAUXALAUXALAPS功率牽引力功率牽引力PPTEPPPSPESSTTETPPSTTTETPPSTESSTTETPPSTESSPTEPPPS功率牽引力PTEPPPSPESSTTPPSTESS功率牽引PTEPPPSPESSTTPPSTESS速度速度模式ⅢPTEPPPSPESS速度TTETPPSTESS注2：在以上方案中，假設(shè)ESS的SOC和/或SOE可提供出功率以維持車輛的運行。通常情況下ESS提供的能量和功率受限，因此車輛在降級運行時，功率牽引力PPPSPESSTPPSTPPPSPESSTPPSTESS速度速度應采用GB/T32347.1—201對于壽命計算，用戶宜提供車輛外部環(huán)境空氣的溫度直方圖。否則，應采用符合GB/T32347.1—序號123456789序號——對于性能或特性測試，應驗證其性能或特性是否符合技術(shù)規(guī)范。試驗條件見GB/T25117—2020，柴油機見TB/T2），同時應通過外部設(shè)備同步監(jiān)測ESS的SOC或SOE的變化（通過測量時間和能量），以便于評估ESS的SOC或SOE估算精度，以及充電或能量平衡計算，并在正常運行結(jié)束時將計算的SOC或SOE恢復至初始水平（如對于混動系統(tǒng)，根據(jù)設(shè)計要求驗證轉(zhuǎn)矩特性并測試每個電源（PPS或ESS）的貢獻，確認ESS帶來的性能提升或限制。測試方法按照GB/T2511系統(tǒng)運行試驗與具體運行模式無關(guān)，其目的在于按照一定的操作順序檢查系統(tǒng)的所有設(shè)備是否能a)啟動系統(tǒng)：打開控制電源并完成系統(tǒng)啟動的系統(tǒng)帶等效負載運行并按GB/T25117—2020根據(jù)附錄C的約定，可采用基于可靠建模（通過之前的測量成功驗證）的仿真結(jié)果代替實物試驗。測量設(shè)備的精度符合GB/T25117—開始前可通過離線充放電對SOC/SOE進行調(diào)整（例如可通過外部/內(nèi)部電源、接觸網(wǎng)或第三軌進行充/放GB/TXXXXX—XXXX8.6.3燃料消耗和廢氣排放測試(適用于內(nèi)燃機組或燃料電池)燃料消耗的測試方法見附錄C,可通過油箱中實際測得果(通過之前的測試成功驗證)代替實物測試。PPS斷開，僅由ESS供能實現(xiàn)規(guī)定的操作時(持續(xù)時間、距離、速度等),測試系統(tǒng)的續(xù)航能力。由于試驗設(shè)備限制等情況不便展開實物測試時，可采用基于可靠建模(通過之前的測試成功驗證)切除裝置(如出于維護目的安裝的切除裝置),也應對其進行測試。a)啟動系統(tǒng)：打開控制電源并完成車輛啟動。g)切除一個或多個PPS：在規(guī)定條若輔助回路的能耗完全由APS提供，則在APS的輸入端進行測量；若APS連接了負載以外的回路僅使用ESS為系統(tǒng)供電時，車輛續(xù)航能力的測量按應測試車輛行駛過程中和靜止狀態(tài)下產(chǎn)生的噪聲。宜在車輛整車試驗中進行，測試按IEC考慮到混動系統(tǒng)特有的發(fā)動機和散熱器的間歇性運行（某些條件下內(nèi)燃機組或散熱器會間歇性運），可用容量可用容量可用容量可用容量A.1.1概述可用容量/能量。附錄A的主要目的是詳細說明以上術(shù)語在應用到采用電池/電容作為ESU時的定義與相ETh:++Euse:UEUEUUEEU=0CQQQCQQQQ0%SOC1000%SOCU——電壓；UUUUETh:++EEEuse:EUEEQQQQCharge(Ah)0%0%SOC100%SOCA.1.2理論能量），22C——電容值；A.1.3額定能量對于電容器，額定能量取決于額定電壓，按式2ER=2CUR·········································可用能量的定義見3.1.18.3。它是指在預先定義的SOC使用范圍或電壓上下EuseUuse——最大可用電壓；22=2CUuse?2CUuse_min····························A.2.1概述A.2.2理論目的SOC=CHTh_remaining·······················SOE=ETh_remaining·····························································ThThEThCHTh——理論容量，）；CHTh_remaining——剩余理論容量，單）；ETh——理論能量，）；ETh_remaining——剩余理論能量，單位為SOC=CHR_remaining··························································CHRCHR——額定容量，）；CHR_remaining——剩余額定容量，）；ER_remaining——剩余額定容量，單位SOCEfSOE=Euse_remaining·······························EfEuseCHuse_remaining——剩余可用容量，）；Euse_remaining——剩余可用能量，單位A.2.5使用系數(shù)COUSOC=··························································（A.10）COUSOE=····························································（A.11）COU=CHR·······················································ThSOC_R_ThCHThCOU= ERCOU=SOE_R_ThEThSOE_R_ThCOU=CHuse·····················································ThSOC_use_ThCHThCOUEuse·······················································COUSOE_use_ThEThSOE_use_Th值得注意的是，“再生效率”一詞存在多種不同且被廣泛使用的定義。以圖8所示的接觸網(wǎng)供電的<混動系統(tǒng)中的電源子系統(tǒng)>指定運行模式下從系統(tǒng)P0:PPSBRPESS ESSAUXP0:PPSBRPESS ESSAUX評估混動系統(tǒng)的能效時，最重要的性能指標是能量消耗（TE和/或整個混動系統(tǒng)的再生效率等，并在適在計算本附錄所定義的指標時，有必要測量混動系統(tǒng)中主回路和子系統(tǒng)之間的功率流。在圖B.1所主回路 :PTE-PPS- -PBR+:+:PAUX說明：PPPS——PPS功率；PTE——TE功率；PESS——ESS功率；PBR——BR功率；PAUX——AUX功率?！獙τ谟山佑|網(wǎng)供電的車輛，車輛通過集電器接收的電——0類：無法吸收再生功率的一次電源或可以吸收并消耗再生功率但ETEES,TEETERTE