阅读说明：本技术 轨道车辆供电系统 (Power supply system for railway vehicle ) 是由 方长胜 于 2018-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明提出了一种轨道车辆供电系统,包括：地热发电装置,地热发电装置用于利用地热能发电；能量传输装置,能量传输装置与地热发电装置相连,能量传输装置用于将地热发电装置产生的电能传输至轨道上的导电轨以给轨道车辆供电,和/或,将地热发电装置产生的电能传输至沿轨道设置的充电站点,以在轨道车辆停靠在充电站点时,给轨道车辆充电。该轨道车辆供电系统,能够合理利用可再生清洁能源进行发电,以给轨道车辆进行独立供电,由此降低了轨道车辆供电的复杂性,且有利于环境保护。(The invention provides a rail vehicle power supply system, which comprises: the geothermal power generation device is used for generating power by utilizing geothermal energy; the energy transmission device is connected with the geothermal power generation device and used for transmitting the electric energy generated by the geothermal power generation device to a conductive rail on the track to supply power to the rail vehicle, and/or transmitting the electric energy generated by the geothermal power generation device to a charging station arranged along the track to charge the rail vehicle when the rail vehicle stops at the charging station. This rail vehicle power supply system can utilize the clean energy of regeneration rationally to generate electricity to independently supply power for rail vehicle, reduced the complexity of rail vehicle power supply from this, and be favorable to environmental protection.)

轨道车辆供电系统

技术领域

本发明涉及技术轨道交通领域，尤其涉及一种轨道车辆供电系统。

背景技术

目前，在轨道交通系统中，轨道车辆的动力牵引系统大都是依靠一套复杂的供电系统来保证的，通过城市电网或者电站采用高压线缆和变压器引入，然后通过一系列电气化设备，如中压柜、整流变压器、整流器、低压柜、直流开关柜等，将高压电转为轨道交通使用的直流电。

然而，上述通过一系列电气设备和供电保障系统的方案所涉及的模块多，设备多，全套系统庞大，成本高，同时由于系统设计方案要考虑全线回路的有效通断，故障状态的及时发现和解决以及回路的各种保护功能，导致这种方案建设周期长，设计面广，需要计算校核的内容多而杂，方案设计参与专业众多，具体施工难度系数大。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的目的在于提出一种轨道车辆供电系统，以合理利用可再生清洁能源，为轨道车辆进行独立供电，降低了轨道车辆供电的复杂性，且有利于环境保护。

为达上述目的，本发明提出了一种轨道车辆供电系统，包括：地热发电装置，所述地热发电装置用于利用地热能发电；能量传输装置，所述能量传输装置与所述地热发电装置相连，所述能量传输装置用于将所述地热发电装置产生的电能传输至轨道上的导电轨以给轨道车辆供电，和/或，将所述地热发电装置产生的电能传输至沿所述轨道设置的充电站点，以在所述轨道车辆停靠在所述充电站点时，给所述轨道车辆充电。

根据本发明实施例的轨道车辆供电系统，通过地热发电装置利用地热能发电，并通过能量传输装置将地热发电装置产生的电能传输至轨道上的导电轨以给轨道车辆供电，和/或，将地热发电装置产生的电能传输至沿轨道设置的充电站点，以在轨道车辆停靠在充电站点时，给轨道车辆充电。该轨道车辆供电系统，能够合理利用可再生清洁能源进行发电，以给轨道车辆进行独立供电，由此降低了轨道车辆供电的复杂性，且有利于环境保护。

另外，本发明上述实施例的轨道车辆供电系统还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，轨道车辆供电系统，还包括：储能装置，所述储能模块与所述能量传输装置相连；其中，所述能量传输装置还用于将所述地热发电装置产生的电能传输至所述储能装置存储，以及将所述储能装置储存的电能传输至所述导电轨或者所述充电站点。

根据本发明的一个实施例，所述地热发电装置包括：热端温控模块，所述热端温控模块设置在距离地表第一深度处，用于获取所述第一深度的第一温度；冷端温控模块，所述冷端温控模块设置在距离地表第二深度处，用于获取所述第二深度的第二温度，其中，所述第二深度小于第一深度，所述第二温度小于第一温度；热伏模块，所述热伏模块的一端与所述热端控制模块相连，所述热伏模块的另一端与所述冷端温控模块相连，所述热伏模块用于根据所述第一温度与所述第二温度的差值进行发电。

根据本发明的一个实施例，所述地热发电装置还包括：保温层，所述保温层设置在所述热端温控模块周围，用于对所述热端温控模块进行保温。

根据本发明的一个实施例，所述热伏模块包括单晶体热伏芯片矩阵。

根据本发明的一个实施例，所述单晶体热伏芯片矩阵包括若干热伏芯片，每个所述热伏芯片的下层基底设置有第一导电片，上层基底设置有第二导电片，其中，所述第一导电片与所述热端温控模块相连，所述第二导电片与所述冷端温控模块相连，且所述下层基底和所述上层基底具设有开孔。

根据本发明的一个实施例，所述能量传输装置至少包括导线。

根据本发明的一个实施例，所述地热发电装置包括：热交换器，所述热交换器对应地热源设置；涡轮机，所述涡轮机的进气口通过第一导管与所述热交换器连通；发电机，所述发电机与所述涡轮机相连；其中，在所述地热源提供热量时，所述热交换器内存储的液体介质蒸发产生蒸汽，并通过所述第一导管引至所述涡轮机，以推动所述涡轮机带动所述发电机发电。

根据本发明的一个实施例，所述地热发电装置还包括：冷凝器，所述冷凝器通过第二导管与所述涡轮机的出气口连通，并通过第三导管与所述热交换器连通，以将未被利用的蒸汽冷凝为液态，并通过所述第三导管引至所述热交换器。

根据本发明的一个实施例，所述能量传输装置至少包括导线和AC/DC变换器。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的轨道车辆供电系统的结构框图；

图2是根据本发明另一个实施例的轨道车辆供电系统的结构框图；

图3是根据本发明第一个实施例的地热发电装置的结构框图；

图4是根据本发明第二个实施例的地热发电装置的结构框图；

图5是根据本发明第三个实施例的地热发电装置的结构框图；

图6是根据本发明第四个实施例的地热发电装置的结构框图；

图7是根据本发明一个具体实施例的轨道车辆供电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

由于轨道交通独立于其他道路交通而存在，具有独立路权，而地壳外层有着丰富的源源不断的地热资源，储量大分布广。因此，本发明提出了一种轨道车辆供电系统，利用清洁、无污染，而且稳定性能好、可循环利用的地热能来为轨道供电。

下面参考附图描述本发明实施例的轨道车辆供电系统。

图1是根据本发明实施例的轨道车辆供电系统的结构框图。

如图1所示，该轨道车辆供电系统100包括：地热发电装置110和能量传输装置120。其中，地热发电装置110用于利用地热能发电。能量传输装置120与地热发电装置110相连，能量传输装置120用于将地热发电装置110产生的电能传输至轨道上的导电轨以给轨道车辆供电，和/或，将地热发电装置110产生的电能传输至沿轨道设置的充电站点，以在轨道车辆停靠在充电站点时，给轨道车辆充电。

具体地，为了避免市电网对轨道车辆供电的影响，以及简化轨道车辆的供电方式，为轨道车辆开发出一套独立的供电系统，该供电系统进可独立为轨道车辆供电，且不受市电网的影响。同时，考虑到环保问题，该供电系统采用清洁能源地热能进行发电。

具体而言，该供电系统100的地热发电装置110利用地热能进行发电，产生的电能可通过电能传输装置120如电缆传输至轨道的导电轨，以给处在导电轨上的轨道车辆供电。电能还可通过电能传输装置120如电缆传输至充电站点，以在轨道车辆停靠在充电站点时，给轨道车辆充电。

在一个实施例中，当轨道车辆的行驶路线上设置有充电站点时，可沿轨道设置多个充电站点，相邻的两充电站点之间可间隔预设距离，以满足轨道车辆在不同站点的充电需求。

具体地，每个充电站点可设置有充电装置如充电桩，以对停靠在该充电站点的轨道车辆进行有线充电；每个充电站点也可设置无线充电装置，以对停靠在该充电站点的轨道车辆进行无线充电。其中，需要说明的是，所述的充电装置不仅仅局限于充电桩，任何其它可为轨道车辆充电的装置，均在本发明的保护范围内。

本发明实施例的轨道车辆供电系统，可利用地热能实现发电，并为轨道车辆独立供电，由此，避免了市电网的影响，且供电复杂度低，同时还利于环境保护。

在本发明的一个实施例中，如图2所示，轨道车辆供电系统100还包括储能装置130，储能模块130与能量传输装置120相连。

在该实施例中，能量传输装置120还用于将地热发电装置110产生的电能传输至储能装置130存储，以及将储能装置130储存的电能传输至导电轨或者充电站点。

具体地，当轨道车辆不运行，或者，地热发电装置110产生的电能不仅能够满足轨道车辆行驶，且还有富余时，可将地热发电装置110产生的电能通过能量传输装置120传输至储能装置130存储。当地热发电装置110产生的电能不足够轨道车辆使用时，可通过能量传输装置120将储能

装置130存储的电能传输至导电轨或者充电站点，以辅助供电。当然，储能装置130存储的电能还可根据需要传输至其它电网如市电网使用。

在本发明的一个实施例中，如图3所示，地热发电装置110包括：热端温控模块111、冷端温控模块112和热伏模块113。

其中，热端温控模块111设置在距离地表第一深度处，用于获取第一深度的第一温度。冷端温控模块112设置在距离地表第二深度处，用于获取第二深度的第二温度，其中，第二深度小于第一深度，第二温度小于第一温度。热伏模块113的一端与热端控制模块111相连，热伏模块113的另一端与冷端温控模块112相连，热伏模块113用于根据第一温度与第二温度的差值进行发电，并产生直流电。其中，热伏模块113可设置在距离地表的第三深度处，该第三深度可小于第一深度，且大于第二深度。

具体地，第二深度、第一深度的取值可根据实际情况、需要，如地热能的产出位置、地热发电装置110所使用的材料等进行设置。

在该实施例中，由于充电站点、充电导轨均需要直流电供电，而热伏模块113本身发电即产生直流电，因此能量传输装置120可只包括导线，如线缆，直接将直流电引入至充电站点和/或充电导轨即可。当然，为保证引入至充电站点和/或充电导轨合适的直流电，以及引入的直流电的稳定性，电能传输装置120还可包括DC/DC变换器、滤波器、稳压模块等，其具体的连接方式、工作原理，此处不做赘述。

可选地，热伏模块包括单晶体热伏芯片矩阵。具体地，单晶体热伏芯片矩阵包括若干热伏芯片，每个热伏芯片的下层基底设置有第一导电片，上层基底设置有第二导电片，其中，第一导电片与热端温控模块相连，第二导电片与冷端温控模块相连，且下层基底和上层基底具设有开孔。

进一步地，如图4所示，地热发电装置110还包括保温层114，该保温层114设置在热端温控模块111周围，用于对热端温控模块111进行保温。当然，在冷端温控模块112周围，也可以设置保温层114。

由此，采用图3、图4所示的地热发电装置110，利用地下不同深度处温度的温差，通过热伏模块113发电，从而实现地热能直接高效的转化为电能，进而通过能量传输装置120将电能引入导电轨和/或充电站点，以便给轨道车辆供电或充电，通过该地热发电装置110可实现源源不断地为轨道车辆提供电能，提供动力。

需要说明的是，热端温控模块111也可设置在地表温度较高的某处A，冷端温控模块112设置在地表温度较低的某处B，且A、B处温度稳定，A处温度高是地热源产生的，此时热伏模块113也设置在地表。

另外，图3、图4中所示的负载至少包括能量发射装置120，还可以包括储能装置140，以及轨道交通相关其它用电设备，如站台照明设备、报警设备等。

在本发明的另一个实施例中，如图5所示，地热发电装置110包括：热交换器115、涡轮机116和发电机117。

其中，热交换器115对应地热源设置；涡轮机116的进气口通过第一导管a1与热交换器115连通；发电机117与涡轮机116相连。在地热源提供热量时，热交换器115内存储的液体介质蒸发产生蒸汽，并通过第一导管a1引至涡轮机116，以推动涡轮机116带动发电机117发电。其中，液体介质为低沸点液体介质，可在高温时快速汽化形成蒸汽。

具体地，热交换器115可设置在地表之下，通过第一导管a1连接设置在地表的涡轮机116，涡轮机116的主动轮与发电机117的从动轮通过履带连接，其中，发电机117也设置在地表。在地热源提供热量时，热交换器115内存储的液体介质蒸发产生蒸汽，通过第一导管a1传输至涡轮机116的进气口，以推动涡轮机116的主动轮转动，进而带动发电机117的从动轮转动，从而实现发电，并产生交流电。

在该实施例中，由于充电站点、充电导轨均需要直流电供电，而发电机117产生的是交流电，因此能量传输装置120应包括导线如线缆和AC/DC变换器，以将交流电变换为直流电后，再引入至充电站点和/或充电导轨。当然，为保证引入至充电站点和/或充电导轨合适的直流电，以及引入的直流电的稳定性，电能传输装置120还可包括DC/DC变换器、滤波器、稳压模块等，其具体的连接方式、工作原理，此处不做赘述。

进一步地，如图6所示，地热发电装置110还包括冷凝器118，所述冷凝器通过第二导管a2与涡轮机116的出气口连通，以将未被利用的蒸汽冷凝为液态，并通过第三导管a3引至热交换器115。

具体地，泠凝器118设置在地表，并通过第二导管a2与涡轮机116的出气口连通，由此可将未被涡轮机116利用的蒸汽冷凝为液态，进而通过第三导管a3引至热交换器115，以实现液体介质的再利用。

举例而言，参照图7，在地热源提供热量时，热交换器115内存储的液体介质蒸发产生蒸汽，即热流体，通过传输至涡轮机116的进气口，以推动涡轮机116的主动轮转动，进而带动发电机117的从动轮转动，从而实现发电，并产生交流电。进一步地，将交流电经导线传输至设置在各充电站点的AC/DC变换器，并通过各AC/DC变换器输出直流电，经导线传输至相应的充电桩。可选地，AC/DC变换器也可设置在变电站，可以对应每个充电桩均设置一个AC/DC变换器，也可仅设置一个AC/DC变换器。

由此，采用图5、图6所示的地热发电装置110，可通过涡轮机116将热能转换为机械能，通过发电机117将机械能转换为电能，然后通过线缆将电引入轨道的导电轨或者轨道车辆。即言，供电系统100将地热能转化为轨道交通所需要的电能，通过丰富的地热能不断地为轨道车辆提供电能，提供动力。

综上，相较于相关技术，本发明实施例的轨道车辆供电系统，合理的利用了可再生的地热能，环保无污染，优化了能量的传输过程，实现了轨道车辆的独立供电，不受城市电网的干预，且有利于环境保护。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。