目前可用于城市軌道交通的儲(chǔ)能形式主要有鋰離子電池儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。其中，鋰離子電池作為近年來(lái)發(fā)展迅速的儲(chǔ)能元件，能夠滿(mǎn)足軌道交通再生制動(dòng)中能量吸收和釋放的要求。此外，與超級(jí)電容器和鉛酸電池相比，鋰離子電池具有能量密度高的優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)器件的小型化和輕量化。因此，選擇充放電快、壽命長(zhǎng)的鋰電池可以滿(mǎn)足電氣化軌道交通的使用要求。

軌道交通用鋰電池主要由雙向DC/DC變換器、控制器、鋰電池組等部件組成。其中，鋰電池單體以一組串并聯(lián)的方式連接形成鋰電池組；鋰電池組通過(guò)雙向DC/DC變換器連接到牽引網(wǎng)的兩端；控制器處理傳感器返回的牽引電網(wǎng)和鋰電池組的狀態(tài)監(jiān)測(cè)信號(hào)，通過(guò)控制雙向DC/DC變換器IGBT1和IGBT2的導(dǎo)通率來(lái)控制牽引電網(wǎng)和鋰電池組之間的電能流動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)鋰電池組充放電的自動(dòng)控制。

儲(chǔ)能裝置可以安裝在車(chē)輛上，稱(chēng)為車(chē)載式；也可安裝在地面或隧道專(zhuān)用機(jī)房，稱(chēng)為地面式。本次試驗(yàn)采用地面型。儲(chǔ)能裝置的額定電壓為DC  1400 ~ 1800伏，額定容量為160 Ah，額定功率為240 kw。牽引電網(wǎng)額定電壓為DC  1500伏

車(chē)輛在運(yùn)行過(guò)程中有牽引啟動(dòng)、空轉(zhuǎn)、制動(dòng)三種模式，引起牽引網(wǎng)降壓、恒、升的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)應(yīng)儲(chǔ)能系統(tǒng)的三種模式，即釋放能量、待機(jī)、吸收能量。因此，選擇牽引網(wǎng)的電壓值作為控制變量。車(chē)輛加速起動(dòng)過(guò)程中，電機(jī)處于牽引狀態(tài)，電能通過(guò)VVVF變頻器從牽引網(wǎng)獲得。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到Ut低于控制器設(shè)定的下限電壓時(shí)。雙向DC/DC變換器的關(guān)斷和IGBT2接通(即鋰電池組在一個(gè)方向上接通牽引網(wǎng))，鋰電池組的功率轉(zhuǎn)換為牽引網(wǎng)所需的電壓范圍，作為輔助電源向牽引網(wǎng)供電，以維持牽引網(wǎng)電壓在電壓下限值以上。

車(chē)輛怠速期間，車(chē)輛與牽引網(wǎng)之間沒(méi)有能量交換，牽引網(wǎng)電壓不變，儲(chǔ)能系統(tǒng)不啟動(dòng)，處于待機(jī)狀態(tài)。在再生制動(dòng)過(guò)程中，車(chē)輛電機(jī)處于發(fā)電機(jī)狀態(tài)，將車(chē)輛的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，獲得的再生電能經(jīng)VVVF整流后反饋給牽引網(wǎng)。當(dāng)儲(chǔ)能系統(tǒng)監(jiān)測(cè)到U大于控制器設(shè)定的上限電壓時(shí)，開(kāi)啟雙向DC/DC變換器IGBT1，IGBT  2為關(guān)斷(牽引網(wǎng)向鋰電池組單向?qū)?，將牽引網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)化為鋰電池組充電所需的電壓和電流范圍，對(duì)鋰電池組進(jìn)行充電。即儲(chǔ)能系統(tǒng)吸收再生電能，維持牽引網(wǎng)電壓低于電壓上限值。