CN105515100A - 一种铁路客车蓄电池充电控制装置 - Google Patents
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Abstract
一种铁路客车蓄电池充电控制装置，包括DC600V/DC110V充电机、蓄电池、PT100温度传感器、DC110V紧急负载和温度补偿。将常用元器件PT100温度传感器放置在蓄电池电解液中，在正常通电工作状态下，将PT100温度传感器对电解液的实时温度采样结果通过对应转化关系形成阻值反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过对DC600V/DC110V充电机输出的控制形成补充充电和浮充充电两种充电模式，使蓄电池充电更加安全可控，配合DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过不断调节蓄电池的充电电压和电流，保证蓄电池充电质量，延长蓄电池的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及铁路客车蓄电池充电技术领域，具体涉及一种铁路客车蓄电池充电控制装置。
背景技术
蓄电池作为铁路客车供电***的重要组成部分，在客车运行过程中起着尤为关键的作用，当架空牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，需要蓄电池为车厢紧急提供DC110V照明和控制用电，维持照明和通信等控制***一段时间内的正常工作，为抢救和检修故障提供充足的时间。在普通客车正常运行中，DC600V/DC110V充电机在为车厢提供DC110V供电的同时也为蓄电池充电。目前，普通铁路客车为简化线路和设计大多采用充电机直接给蓄电池供电，无法根据蓄电池电解液的温度调整供电电压，也缺少对蓄电池充电饱和状态时对输入电流的有效控制。当充电机因故障输出过流或者过压时，往往会对蓄电池造成较大的冲击。另一方面，当环境温度较低或者较高时，蓄电池电解液温度也随之变化，恒压状态下的充电供电往往影响蓄电池的充电质量，长此以往不仅大大缩短了蓄电池的使用寿命，也会对紧急供电造成影响，引起旅客的恐慌，危害紧急状态下的行车安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服上述诸多不足，提供一种铁路客车蓄电池充电控制装置，通过对蓄电池的温度采样来调节充电电压和控制充电电流。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铁路客车蓄电池充电控制装置，包括DC600V/DC110V充电机、蓄电池、PT100温度传感器和DC110V紧急负载。本装置将PT100温度传感器放置在蓄电池电解液中，将对电解液的实时温度采样结果形成温度补偿曲线反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过对DC600V/DC110V充电机输出的控制不断的调节蓄电池的充电电压和电流，以保证蓄电池充电质量，延长蓄电池的使用寿命。
所述DC600V/DC110V充电机作为铁路客车DC600V辅助电源装置核心部件，为模块化设计，安装在充电机箱内并且悬挂在车厢底部。DC600V/DC110V充电机额定功率为8kW，额定输入电压为DC600V，输出电压DC110V，总电流69A，充电电流20A。所述DC600V/DC110V充电机包括DC600V/DC110V主回路单元和控制单元。DC600V/DC110V充电机通过电缆连接获取辅助变流器输入的DC600V电源，通过模块内部控制变压输出DC110V电源供车厢内照明和控制***用电的同时为蓄电池充电，与蓄电池之间通过电缆连接。所述DC600V/DC110V充电机输入输出端连接电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆。其中输入端电缆为25mm2黑色单芯线，输出端电缆为16mm2黑色单芯线。
所述蓄电池由若干蓄电池单体串联组成，安装在蓄电池箱体内并悬挂在车厢底部。当牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为车厢紧急提供DC110V照明和控制用电，维持照明和通信等控制***一段时间内的正常工作。蓄电池标称电压为DC110V，充电电流20A，供电范围为DC110V±20％，所有蓄电池紧急负载都能在此电压范围内正常启动和工作。蓄电池输入端通过电缆连接DC600V/DC110V充电机获取充电电压和电流，输出端通过电缆连接DC110V紧急负载。
所述PT100温度传感器是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，当PT100温度传感器在0℃的时候它的阻值为100欧姆。PT100温度传感器主体放置在蓄电池电解液中，自带引线通过端子排连接至DC600V/DC110V充电机的控制单元。在通电工作时，PT100温度传感器对蓄电池电解液进行实时温度采样，通过温度和阻值的转化关系形成温度补偿并反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过控制单元的处理，控制蓄电池充电电压和电流。
所述蓄电池充电温度补偿包括补充充电和浮充充电。补充充电即为蓄电池正常的充电模式，根据蓄电池电解液的温度变化形成补充充电温度曲线，补充充电电压为DC113V～DC123V，随着蓄电池容量的不断饱和，充电的电流逐渐减小。当蓄电池充电电流小于5A时，蓄电池的充电模式由补充充电转为浮充充电，根据蓄电池电解液的温度变化形成浮充充电温度曲线，浮充充电电压为DC106V～DC123V，浮充充电模式使蓄电池容量随时处于并不断接近饱和状态，为紧急情况下的蓄电池供电提供充足的电量。
所述DC110V紧急负载包括车辆照明、控制电等DC110V负载，主要安装在普通客车车厢内。当架空牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为保证车厢内的正常照明和控制用电，避免旅客恐慌和延长抢修时间，需要启动DC110V紧急负载。DC110V紧急负载与蓄电池之间通过电缆连接，所述电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆，电缆的线径为1.5mm2黑色单芯线。
本发明的有益效果是：本装置的实现结构简单，各组成部分均通过电缆连接，操作方便快捷。将常用元器件PT100温度传感器放置在蓄电池电解液中，在正常通电工作状态下，将PT100温度传感器对电解液的实时温度采样结果通过对应转化关系形成阻值反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过对DC600V/DC110V充电机输出的控制形成补充充电和浮充充电两种充电模式，使蓄电池充电更加安全可控，配合DC600V/DC110V充电机的控制单元，通过不断调节蓄电池的充电电压和电流，保证蓄电池充电质量，延长蓄电池的使用寿命。使蓄电池随时保持充足的电量，为紧急情况下的蓄电池供电提供充足的电量。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一种铁路客车蓄电池充电控制装置的连接框图；
图2是本发明的一种铁路客车蓄电池充电控制装置的工作流程图；
图3是本发明的一种铁路客车蓄电池充电控制装置的温度补偿曲线图。
图中：1.DC600V/DC110V充电机，1-1.DC600V/DC110V主回路单元，1-2.控制单元，2.蓄电池，3.PT100温度传感器，4.DC110V紧急负载，5.温度补偿，5-1.补充充电，5-2.浮充充电。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例
如图1～图3所示，本发明一种铁路客车蓄电池充电控制装置，包括DC600V/DC110V充电机1、蓄电池2、PT100温度传感器3、DC110V紧急负载4和温度补偿5。
所述DC600V/DC110V充电机1为铁路客车DC600V辅助电源装置的核心部件，为模块化设计，安装在充电机箱内并且悬挂在车厢底部。DC600V/DC110V充电机1的额定功率为8kW，额定输入电压为DC600V，输出电压DC110V，总电流69A，充电电流20A，包括DC600V/DC110V主回路单元1-1和控制单元1-2。DC600V/DC110V充电机1通过电缆连接获取辅助变流器输入的DC600V电源，再经过模块内部控制变压输出DC110V电源，供车厢内照明和控制***用电的同时为蓄电池2充电，与蓄电池2之间通过电缆连接。所述DC600V/DC110V充电机输入输出端连接电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆，其中输入端电缆为25mm2黑色单芯线，输出端电缆为16mm2黑色单芯线。
所述蓄电池2由若干蓄电池单体串联组成，放置在蓄电池箱体内并悬挂在车厢底部。当牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为车厢DC110V照明和控制***等DC110V紧急负载4供电，维持照明和通信等控制***一段时间内的正常工作。蓄电池2的标称电压为DC110V，充电电流20A，供电范围为DC110V±20％，所有DC110V紧急负载4都能在此电压范围内正常启动和工作。蓄电池输入端通过电缆连接DC600V/DC110V充电机1并获取充电电压和电流，输出端通过电缆连接DC110V紧急负载4。
所述PT100温度传感器3是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，当PT100温度传感器3在0℃的时候它的阻值为100欧姆。PT100温度传感器3主体放置在蓄电池2的电解液中，其自带的引线通过端子排连接至DC600V/DC110V充电机的控制单元1-2。在通电工作时，PT100温度传感器3对蓄电池电解液进行实时温度采样，通过温度和阻值的转化关系形成温度补偿5并反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元1-2，通过控制***的处理，调节输入蓄电池充电的电压和电流值。
所述蓄电池充电温度补偿5包括补充充电5-1和浮充充电5-2。补充充电5-1即为蓄电池正常的充电模式，根据蓄电池电解液的温度变化形成补充充电温度曲线，补充充电5-1电压为DC113V～DC123V，随着蓄电池容量的不断接近饱和，充电的电流逐渐减小。当蓄电池充电电流小于5A时，蓄电池的充电模式由补充充电5-1转为浮充充电5-2，根据蓄电池电解液的温度变化形成浮充充电温度曲线，浮充充电5-2电压为DC106V～DC123V，浮充充电模式使蓄电池容量随时处于并不断接近饱和状态，为紧急情况下的蓄电池供电提供充足的电量。
所述DC110V紧急负载4包括车辆照明、控制电等DC110V负载，主要安装在普通客车车厢内。当架空牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为保证车厢内的正常照明和控制用电，避免旅客恐慌和延长抢修时间，需要启动DC110V紧急负载4。DC110V紧急负载4与蓄电池2之间通过电缆连接，所述电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆，电缆的线径为1.5mm2黑色单芯线。
本装置的实现结构简单，各组成部分均通过电缆连接，实现操作方便。DC600V/DC110V充电机1为模块化设计安装在充电机箱内并且悬挂在车厢底部，输入端通过电缆和接线端子排连接辅助变流器的DC600V电源。蓄电池2串联放置在箱体内并悬挂在车厢底部，输入端通过电缆和接线端子排连接DC600V/DC110V充电机1，输出端通过电缆和接线端子排连接DC110V紧急负载4。将常用元器件PT100温度传感器3放置固定在蓄电池电解液中，在正常通电工作状态下将PT100温度传感器3对电解液的实时温度采样结果通过对应转化关系形成阻值的变化，反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元1-2，通过控制***的处理，调节DC600V/DC110V主回路单元1-1的输出，实现补充充电5-1和浮充充电5-2两种充电模式，使蓄电池充电更加安全可控。通过不断调节蓄电池的充电电压和电流保证蓄电池充电质量，延长蓄电池的使用寿命。使蓄电池随时保持充足的电量，为紧急情况下的蓄电池供电提供充足的电量。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (6)
1.一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：包括DC600V/DC110V充电机(1)、蓄电池(2)、PT100温度传感器(3)、DC110V紧急负载(4)和温度补偿(5)；
所述DC600V/DC110V充电机(1)的额定功率为8kW，额定输入电压为DC600V，输出电压DC110V，总电流69A，充电电流20A，包括DC600V/DC110V主回路单元(1-1)和控制单元(1-2)；DC600V/DC110V充电机(1)通过电缆连接获取辅助变流器输入的DC600V电源，经过控制单元(1-2)的变压和输出控制，从DC600V/DC110V主回路单元(1-1)输出DC110V电源，供车厢内照明和控制***用电的同时为蓄电池(2)充电；
所述蓄电池(2)由若干蓄电池单体串联组成，当牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为车厢DC110V紧急负载(4)供电，维持照明和通信控制***一段时间内的正常工作；蓄电池(2)的标称电压为DC110V，充电电流20A，供电范围为DC110V±20％，所有DC110V紧急负载(4)都能在此电压范围内正常启动和工作；
所述PT100温度传感器(3)是一种以白金(Pt)做成的电阻式温度检测器，属于正电阻系数，其阻值会随着温度上升而成近似匀速的增长，当PT100温度传感器(3)在0℃的时候它的阻值为100欧姆；在通电工作时，PT100温度传感器(3)对蓄电池电解液进行实时温度采样，通过温度和阻值的转化关系形成温度补偿(5)并反馈至DC600V/DC110V充电机的控制单元(1-2)，通过控制***的处理，调节输入蓄电池充电的电压和电流值；
所述蓄电池充电温度补偿(5)包括补充充电(5-1)和浮充充电(5-2)；补充充电(5-1)为蓄电池正常的充电模式；当蓄电池充电电流小于5A时，蓄电池的充电模式由补充充电(5-1)转为浮充充电(5-2)，根据蓄电池电解液的温度变化形成浮充充电温度曲线，浮充充电(5-2)电压为DC106V～DC123V；
所述DC110V紧急负载(4)包括车辆照明、控制电，当架空牵引线路或DC600V辅助电源装置出现故障时，为保证车厢内的正常照明和控制用电，避免旅客恐慌和延长抢修时间，需要启动DC110V紧急负载(4)。
2.根据权利要求1所述的一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：所述DC600V/DC110V充电机(1)为铁路客车DC600V辅助电源装置的核心部件，为模块化设计，安装在充电机箱内并且悬挂在车厢底部；通过电缆连接获取辅助变流器输入的DC600V电源，再经过模块内部控制变压输出DC110V电源，输入输出端连接电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆，其中输入端电缆为25mm2黑色单芯线，输出端电缆为16mm2黑色单芯线。
3.根据权利要求1所述的一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：所述蓄电池(2)放置在蓄电池箱体内并悬挂在车厢底部，蓄电池输入端通过电缆连接DC600V/DC110V充电机(1)并获取充电电压和电流，输出端通过电缆连接DC110V紧急负载(4)。
4.根据权利要求1所述的一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：所述PT100温度传感器(3)主体放置在蓄电池(2)的电解液中，其自带的引线通过端子排连接至DC600V/DC110V充电机的控制单元(1-2)。
5.根据权利要求1所述的一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：所述补充充电(5-1)根据蓄电池电解液的温度变化形成补充充电温度曲线，补充充电(5-1)电压为DC113V～DC123V，随着蓄电池容量的不断接近饱和，充电的电流逐渐减小；浮充充电(5-2)充电电流小于5A，保证蓄电池容量随时处于并不断接近饱和状态。
6.根据权利要求1所述的一种铁路客车蓄电池充电控制装置，其特征在于：所述DC110V紧急负载(4)主要安装在普通客车车厢内，DC110V紧急负载(4)与蓄电池(2)之间通过电缆连接，所述电缆均为轨道车辆用低烟无卤阻燃电缆，电缆的线径为1.5mm2黑色单芯线。
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