现代混合动力轨道车辆技术

（1）混合动力轨道车辆上超级电容和动力电池的优缺点 综合近年国内外混合动力轨道车辆采用的超级电容和动力电池的应用情况，总结得出超级电容和动力电池的优缺点如表5-5所示。

表5-5 超级电容和动力电池应用于混合动力轨道车辆的优缺点

混合动力车辆的优缺点如表5-6所示。

表5-6 混合动力车辆的优缺点

（2）典型混合动力系统分析 根据目前的发展，存在两种为主流的混合动力方式，如图5-4、图5-5所示。

图5-4 接触网+超级电容/动力电池混合动力车

图5-5 柴油机+电池混合动力车(www.xing528.com)

图5-4为车上同时装有受电弓和储能装置，如动力电池、超级电容或二者兼有，此类车辆一般能够运行在两种区域，即可以架设接触网的区域，如城市郊区，同时能够运行在无法架设接触网的区域，如城市的闹市区。在郊区运行时，通过接触网受流驱动列车前进，同时给车载动力电池充电；在闹市区无接触网区域，动力电池放电驱动列车前进。

接触网+超级电容/动力电池混合动力车辆上装配有牵引变流器、DC/DC变流器、超级电容箱/动力电池箱、辅助电源箱和控制系统。该系统能够完成接触网和车载储能装置共同供电驱动牵引电机的功能。在接触网有电时，由接触网为牵引变流器供电；在脱离接触网或接触网无电时，由超级电容或动力电池通过DC/DC变流器分别向牵引变流器器提供电源，用以驱动牵引电机。

图5-6 混合动力主电路框图

其主电路电气原理如图5-6所示。

其中，750V DC为直流电网供电电源，动力电池及充电电路和超级电容及充电电路将供电电网电压转换成电池组能接收的电压，且其充电电流可控，牵引逆变器将直流电压转换成电压和频率变化的交流电压，用于驱动牵引电机。

DC/DC变流器在有电网且电网有电的情况下向超级电容组和动力电池充电；在无电网或电网无电的情况下，由超级电容和动力电池组通过DC/DC变流器为牵引变流器供电。

在充电工况时，DC/DC变流器是将电网电压转化成超级电容或动力电池所能接收的电压，同时其充电电流可控，电池组有专用的充电电流传感器，当充电电流超过其限值，DC/DC变流器电压将自动降低，将充电电流控制在限值以内。由于牵引变流器不需要电气隔离，电路结构简单，控制方便，工作效率能达到90%以上。

在放电工况时，由动力电池供电将电压升至750V左右，能量实现了反向流动。

图5-5为车上同时装有内燃机和储能装置如动力电池、超级电容或二者兼有。在城市郊区，内燃机驱动车辆前进，同时给车载超级电容/动力电池充电；在城市的闹市区，由超级电容/动力电池放电驱动列车前进。