CN110556970A - 充放电控制电路、发供电控制***及电力机车 - Google Patents

Abstract

本申请涉及充放电控制电路、发供电控制***及电力机车。其中，充放电控制电路包括充电控制单元、测控单元和放电控制单元。测控单元通过检测蓄电单元的电信号大小来控制第一驱动端、第二驱动端的导通，通过第一驱动端的导通来驱动控制充电控制单元，从而控制发电单元对蓄电单元的充电状态；通过第二驱动端的导通来驱动控制放电控制单元，从而控制发电单元对蓄电单元的放电状态。充放电控制电路能够有效控制蓄电单元的充放电状态，使得蓄电单元在充放电过程中其电压和电流能够保持稳定。克服了传统发电***存在着发供电稳定性较差的问题，到达了大幅提升发供电稳定性的效果。

Description

充放电控制电路、发供电控制***及电力机车

技术领域

本发明涉及铁路运输领域，特别是涉及充放电控制电路、发供电控制***及电力机车。

背景技术

铁路运输作为三大主流运输方式之一，具有运输能力大、速度快、成本低以及经常性好，同时一般不受气候条件限制，适合大宗及笨重货物的长途运输。随着经济的迅猛发展，铁路运输主要向高速化及重载化方向发展。为保证铁路列车在运行过程中保持长时间稳定运行，运行过程中需要对铁路列车的仪器设备和行车状况等进行实时检测，而承担实时检测与铁路列车上的各类信号传输的用电设备等需要电能供应，因此铁路列车上的发电***扮演着重要角色。

现阶段铁路列车采用的发电***大多采用磁悬浮振动发电以及摩擦式发电，然而，在实现本发明过程中，发明人发现上述传统的发电***存在着发供电稳定性较差的问题。

发明内容

基于此，有必要针对前述铁路列车上传统发电***存在的发供电稳定性较差的问题，提供一种充放电控制电路、一种发供电控制***以及一种电力机车。

为了实现上述目的，一方面，本发明实施例提供了一种充放电控制电路，包括充电控制单元、测控单元和发电控制单元；

测控单元的第一驱动端连接充电控制单元的控制端，测控单元的第二驱动端连接放电控制单元的控制端，测控单元的检测端用于连接蓄电单元；

充电控制单元的输入端用于发电单元，充电控制单元的输出端用于连接蓄电单元；放电控制单元的输入端用于连接蓄电单元，放电控制单元的输出端用于连接负载单元；

测控单元用于检测蓄电单元的电信号，并根据电信号分别驱动充电控制单元和放电控制单元，充电控制单元用于控制发电单元对蓄电单元的充电状态，放电控制单元用于控制蓄电单元对负载单元的放电状态。

在一个实施例中，电信号包括电压；

测控单元在检测到蓄电单元的电压上升至第一设定电压时，驱动充电控制单元控制发电单元对蓄电单元停止充电；

测控单元检测到蓄电单元的电压下降至第二设定电压时，驱动充电控制单元控制发电单元对蓄电单元开始充电；第一设定电压高于第二设定电压。

在一个实施例中，电信号包括电压；

测控单元检测到蓄电单元的电压下降至第三设定电压时，驱动放电控制单元控制蓄电单元停止放电；

测控单元检测到蓄电单元的电压上升至第二设定电压时，驱动放电控制单元控制蓄电单元开始放电；第二设定电压高于第三设定电压。

在一个实施例中，充电控制单元包括第一固态继电器；

发电单元通过第一固态继电器的输出控制端连接蓄电单元的正极，第一固态继电器的第一输入控制端连接测控单元的第一驱动端，第一固态继电器的第二输入控制端连接蓄电单元的负极。

在一个实施例中，充电控制单元还包括时间继电器；

时间继电器的第一输入控制端连接测控单元的第一驱动端，时间继电器的第二输入控制端连接蓄电单元的负极；

时间继电器的第一输出控制端连接蓄电单元的正极，时间继电器的第二输出控制端连接第一固态继电器的第一输入控制端。

在一个实施例中，放电控制单元包括第二固态继电器；

第二固态继电器的第一输入控制端连接测控单元的第二驱动端，第二固态继电器的第二输入控制端连接蓄电单元的负极；蓄电单元的正极通过第二固态继电器的输出控制端连接负载单元。

在一个实施例中，测控单元为智能电压表；

智能电压表的第一驱动端包括第一端子和第二端子，第一端子用于连接蓄电单元的正极，第二端子连接时间继电器的第一输入控制端；

智能电压表的第二驱动端包括第三端子和第四端子，第三端子用于连接蓄电单元的正极，第四端子连接第二固态继电器的第一输入控制端；

智能电压表的检测端包括检测输入端子和检测输出端子，所述检测输入端子用于连接蓄电单元的正极，检测输出端子用于连接蓄电单元的负极。

另一方面，本发明实施例还提供了一种发供电控制***，包括发电单元、蓄电单元、负载单元及本发明提供的充放电控制电路。

在一个实施例中，蓄电单元包括N个蓄电池，所述N为正整数。

在一个实施例中，发电单元包括发电机和整流器；

发电机的输出端连接整流器的输入端，整流器的第一输出端通过充电控制单元的第一固态继电器的输出控制端连接到蓄电单元的正极，整流器的第二输出端连接蓄电单元的负极。

在一个实施例中，负载单元包括逆变器和负载，逆变器的输出端连接负载的输入端，逆变器的第一输入端子通过放电控制单元的第二固态继电器的输出控制端连接至蓄电单元的正极，逆变器的第二输入端子连接蓄电单元的负极。

另一方面，本发明实施例还提供了一种电力机车，包括本发明提供的发供电控制***。

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述充放电控制电路、发供电控制***及机电力机车，测控单元通过对蓄电单元的电信号进行检测，来驱动充电控制单元控制发电单元对蓄电单元的充电状态，及驱动放电控制单元控制蓄电单元对负载单元的放电状态，从而克服了传统发电***存在着发供电稳定性较差的问题，到达了大幅提升发供电稳定性的效果。

附图说明

图1为一个实施例中的充放电控制电路的结构框图；

图2为一个实施例中充放电控制电路的第一结构示意图；

图3为一个实施例中充放电控制电路的第二结构示意图；

图4为一个实施例中发供电控制***的结构框图；

图5为一个实施例中发供电控制***的具体电路图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提高这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件并与之结合为一体，或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“第一端”、“第二端”、“一端”、“另一端”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本问所使用的所有的技术和科学术语于属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

对于目前铁路列车的发电方式大多采用磁悬浮振动或是摩擦式发电，使得电力机车上发电***所发出的电压和电流的稳定性较差，并且在实际用电过程中负载耗电功率大小会出现大幅度波动，这就使得发电***中所带的蓄电池寿命大大缩减，频繁更换蓄电池容易造成资源浪费，对蓄电池处理不当还会造成环境污染。针对铁路列车上的发电***所存在的稳定性较差的问题，本发明实施例提供了一种充放电控制电路。

如图1所示，本发明实施例提供的一种充放电控制电路200，包括放电控制单元210、测控单元220和充电控制单元230。测控单元220的第一驱动端连接充电控制单元230的控制端。测控单元220的第二驱动端连接放电控制单元210的控制端。测控单元220的检测端用于连接蓄电单元020。充电控制单元230的输入端用于连接发电单元030。充电控制单元230的输出端用于连接蓄电单元020。放电控制单元210的输入端用于连接蓄电单元020。放电控制单元210的输出端用于连接负载单元010。测控单元220用于检测蓄电单元020的电信号，并根据电信号分别驱动充电控制单元230和放电控制单元210。充电控制单元230用于控制发电单元030对蓄电单元020的充电状态。放电控制单元210用于控制蓄电单元020对负载单元010的放电状态。

其中，发电单元030作为发电部件可以是交流发电机、直流发电机，或者是增加了整流器的组合发电电路。蓄电单元020作为电量的存储部件，可以是大容量蓄电池、双电层电容器或者是蓄电池组。需要说明的是，蓄电单元020包括三种工作状态，其一、蓄电单元020根据充电控制单元230的控制通过发电单元030进行充电，其二、蓄电单元020根据放电控制单元210的控制对负载单元010进行放电，其三、蓄电单元020根据充电控制单元230的控制通过发电单元030进行充电，同时根据放电控制单元210的控制对负载单元010进行放电。负载单元010作为耗电单元可以直接接入到铁路列车的用电设备。

充电控制单元230根据测控单元220发出的驱动信号来控制发电单元030和蓄电单元020之间的导通关系，充电控制单元230可以是继电器、三极管或是可实现相同功能的逻辑电路。放电控制单元210根据测控单元220发出的驱动信号来控制蓄电单元020和负载单元010之间的导通关系，放电控制单元210可以是继电器、三极管或是可实现相同功能的逻辑电路。

测控单元220的主要功能是对蓄电单元020的电信号大小进行检测，为保证蓄电单元020不会出现过度充电和过度放电而受到损伤，通过判断电信号的大小分别对充电控制单元230进行驱动和放电控制单元210进行驱动。其***号可以是但不限于电压信号、电流信号以及功率信号。

具体的，当测控单元220检测到的电信号下降至可以驱动充电控制单元230时，充电控制单元230控制发电单元030和蓄电单元020之间导通，从而使得发电单元030对蓄电单元020进行充电。当测控单元220检测到的电信号上升到无法驱动充电控制单元230时，充电控制单元230控制发电单元030和蓄电单元020之间断开，从而使得充电控制单元230控制发电单元030停止对蓄电单元020继续充电。

当测控单元220检测到的电信号上升至可以驱动放电控制单元210时，放电控制单元210控制蓄电单元020和负载单元010之间导通，从而使得蓄电单元020对负载单元010进行放电。当测控单元220检测到的电信号下降至无法驱动放电控制单元210时，放电控制单元210控制蓄电单元020和负载单元010之间断开，从而使得蓄电单元020停止对负载单元010继续放电。

上述充放电控制电路200根据测控单元220对蓄电单元020电信号大小的检测，通过驱动充电控制单元230达到控制发电单元030对蓄电单元020的充电状态，通过驱动发电控制单元达到控制蓄电单元020对负载单元010的发电状态。从而实现对蓄电池充放电的可控性，增加电压和电流的稳定性，以提供稳定的适用电压至用电设备。

在一个实施例中，测控单元220对蓄电单元020检测的电信号为电压。测控单元220在检测到蓄电单元020的电压上升至第一设定电压时，驱动充电控制单元230控制发电单元030对蓄电单元020停止充电。测控单元220检测到蓄电单元020电压下降至第二设定电压时，驱动充电控制单元230控制发电单元030对蓄电单元020开始充电。第一设定电压高于第二设定电压。

其中，第一设定电压的设置是为了保护蓄电单元020在充电状态时，不会因为蓄电单元020的充电量过多而受到损伤；第二设定电压的设置是为了保证蓄电单元020存储的电量能够维持在一定范围。

具体的，当测控单元220检测到蓄电单元020的电压上升至第一设定电压时，测控单元220的第一驱动端停止导通，测控单元220停止驱动充电控制单元230，使得充电控制单元230控制发电单元030和蓄电单元020之间的回路断开，此时发电单元030停止对蓄电单元020继续充电。当测控单元220检测到蓄电单元020的电压因放电而下降至第二设定电压时，测控单元220的第一驱动端导通，测控单元220开始驱动充电控制单元230，使得充电控制单元230控制发电单元030和蓄电单元020之间的回路导通，此时发电单元030重新开始对蓄电单元020充电。

充电控制单元230在实现发电单元030与蓄电单元020之间回路的通断控制时，可以通过机械开关的方式或者电平信号控制开关的方式实现，例如，充电控制单元230根据受到测控单元220的驱动情况，弹开或者闭合自身接在发电单元030与蓄电单元020之间回路的机械开关，使得发电单元030与蓄电单元020之间的回路闭合或断开。

或者例如，充电控制单元230根据受到测控单元220的驱动情况，充电控制单元230再内部产生一个电平信号，控制自身接在发电单元030与蓄电单元020之间回路的电子开关，使得发电单元030与蓄电单元020之间的回路闭合或断开。

上述测控单元220通过对蓄电单元020电压的检测，并根据对检测到的电压大小进行判断来控制蓄电单元020开始充电或停止充电。通过对蓄电单元020在充电状态时的电压范围控制，保证了蓄电单元020不会因为过度充电而受到损伤，保证了蓄电单元020充电状态的可控性。

在一个实施例中，测控单元220对蓄电单元020检测的电信号为电压。测控单元220在检测到蓄电单元020的电压下降至第三设定电压时，驱动放电控制单元210控制蓄电单元020对负载单元010停止放电。测控单元220检测到蓄电单元020电压上升至第二设定电压时，驱动放电控制单元210控制蓄电单元020对负载单元010开始放电。第二设定电压高于第三设定电压。

其中，第三设定电压的设定是为了保护蓄电单元020在放电状态时，不会因为过度放电而导致蓄电单元020受损。

具体的，当测控单元220检测到蓄电单元020的电压下降至第三设定电压时，测控单元220的第二驱动端停止导通，测控单元220停止驱动放电控制单元210，使得放电控制单元210控制蓄电单元020和负载单元010之间的回路断开，此时蓄电单元020停止对负载单元010继续放电。当测控单元220检测到蓄电单元020的电压因充电而上升至第二设定电压时，测控单元220的第二驱动端导通，测控单元220开始驱动放电控制单元210，使得放电控制单元210控制蓄电单元020和负载单元010之间的回路导通，此时蓄电单元020重新开始对负载单元010放电。

放电控制单元210在实现蓄电单元020与负载单元010之间回路的通断控制时，可以通过机械开关的方式或者电平信号控制开关的方式实现，具体实现过程如上述实施例中，充电控制单元230在实现发电单元030与蓄电单元020之间回路的通断控制时所列举的示例。

上述测控单元220通过对蓄电单元020电压的检测，并根据对检测到的电压大小进行判断来控制蓄电单元020开始放电或停止放电。通过对蓄电单元020在放电状态时的电压范围控制，保证了蓄电单元020不会因为过度放电而受到损伤，保证了蓄电单元020放电状态的可控性。

如图2所示，在一个实施例中，充电控制单元230包括第一固态继电器232。发电单元030通过第一固态继电器232的输出控制端连接蓄电单元020的正极。第一固态继电器232的第一输入控制端连接测控单元220的第一驱动端。第一固态继电器232的第二输入控制端连接所述蓄电单元020的负极。

其中，第一固态继电器232包括输入控制端和输出控制端，输入控制端和输出控制端均包括两个端子。因此，当定义了第一固态继电器232的输入控制端的一端为第一输入控制端时，另一端为第二输入控制端。

具体的，当测控单元220检测到蓄电单元020的电压上升至第一设定电压时，测控单元220的第一驱动端无法导通，测控单元220停止驱动第一固态继电器232，此时，第一固态继电器232的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间断开，第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端没有与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而第一固态继电器232的输出控制端无法保持闭合，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路断开，发电单元030停止对蓄电单元020充电。

当测控单元220检测到蓄电单元020的电压下降至第二设定电压时，测控单元220的第一驱动端导通，测控单元220开始驱动第一固态继电器232，此时，第一固态继电器232的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间导通，第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而控制第一固态继电器232的输出控制端保持闭合状态，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路导通，发电单元030开始对蓄电单元020重新充电。

第一固态继电器232在实现发电单元030与蓄电单元020之间回路的通断控制时，可以通过电平信号控制开关的方式实现，例如，当第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端没有与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路时，第一固态继电器232的输入控制端对第一固态继电器232的输出控制端发出一个“0”的逻辑电平控制信号，使得第一固态继电器232的输出控制端无法闭合导通，发电单元030和蓄电单元020之间的回路断开，此时发电单元030无法对蓄电单元020进行充电。

当第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极和负极形成闭合回路时，第一固态继电器232的输入控制端对第一固态继电器232的输出控制端发出一个“1”的逻辑电平控制信号，使得第一固态继电器232的输出控制端闭合导通，发电单元030和蓄电单元020之间的回路导通，此时发电单元030开始对蓄电单元020充电。

上述第一固态继电器232根据测控单元220的驱动信号，对自身的输出控制端发出一个逻辑电平控制信号，从而控制发电单元030和蓄电单元020之间回路的导通状态，实现蓄电单元020充电状态的可控性。

如图3所示，在一个实施例中，充电控制单元230还包括时间继电器231。时间继电器231的第一输入控制端连接测控单元220的第一驱动端。时间继电器231的第二输入控制端连接蓄电单元020的负极。时间继电器231的第一输出控制端所述蓄电单元020的正极。时间继电器231的第二输出控制端连接第一固态继电器232的第一输入控制端。

其中，时间继电器231包括输入控制端和输出控制端，输入控制端和输出控制端均包括两个端子。因此，当定义了时间继电器231的输入控制端的一端为第一输入控制端时，另一端为第二输入控制端；当定义了时间继电器231的输出控制端的一端为第一输出控制端时，另一端为第二输出控制端。

在上述实施例中，第一固态继电器232的第一输入控制端可以直接连接至测控单元220的第一驱动端，在本实施例中，第一固态继电器232的第一输入控制端可以通过时间继电器231间接连接至测控单元220的第一驱动端。

具体的，当测控单元220检测到蓄电单元020的电压上升至第一设定电压时，测控单元220的第一驱动端无法导通，测控单元220停止驱动时间继电器231，此时，时间继电器231的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间断开，时间继电器231的第一输入控制端、第二输入控制端没有与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而无法控制时间继电器231的第一输出控制端和第二输出端之间闭合导通，此时，第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端无法与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而无法控制第一固态继电器232的输出控制端保持闭合，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路断开，发电单元030停止对蓄电单元020充电。

当测控单元220检测到蓄电单元020的电压下降至第二设定电压时，测控单元220的第一驱动端导通，测控单元220开始驱动时间继电器231，此时，时间继电器231的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间闭合，时间继电器231的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而控制时间继电器231的第一输出控制端和第二输出控制端之间闭合导通，此时，第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，进而控制第一固态继电器232的输出控制端保持闭合，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路导通，发电单元030开始对蓄电单元020充电。

时间继电器231在实现第一固态继电器232的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端间接连接时，可以通过电平信号控制开关的方式实现，例如，当时间继电器231的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间断开，时间继电器231的第一输入控制端、第二输入控制端没有与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，时间继电器231的输入控制端对时间继电器231的输出控制端发出一个“0”的逻辑电平控制信号，导致时间继电器231的第一输出控制端和第二输出端之间断开，使得第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端无法与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路。

当时间继电器231的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端之间导通，时间继电器231的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，时间继电器231的输入控制端对时间继电器231的输出控制端发出一个“1”的逻辑电平控制信号，使得时间继电器231的第一输出控制端和第二输出端之间导通，使得第一固态继电器232的第一输入控制端、第二输入控制端无法与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而实现第一固态继电器232的第一输入控制端与测控单元220的第一驱动端间接连接。

上述时间继电器231的输入控制端根据测控单元220的驱动信号，控制输出控制端的通断，然后第一固态继电器232的输入控制端在时间继电器231的输出控制端接收的逻辑电平控制信号后，对第一固态继电器232的输出控制端同样发出一个逻辑电平控制信号，根据第一固态继电器232的输出控制端的导通状态来控制发电单元030是否对蓄电单元020进行充电。时间继电器231和第一固态继电器232共同作用实现充电控制单元230对蓄电单元020充电状态的可控性，其中，时间继电器231自身所提供的延迟控制功能，还起到了控制缓冲的作用，避免因蓄电单元020的电压值在第一设定电压或第二设定电压时出现小范围内震荡、抖动造成的不稳定性对蓄电单元020造成损伤。

如图3所示，在一个实施例中，放电控制单元210包括第二固态继电器210。第二固态继电器210的第一输入控制端连接测控单元220的第二驱动端。第二固态继电器210的第二输入控制端连接蓄电单元020的负极。蓄电单元020的正极通过第二固态继电器210的输出控制端连接述负载单元010。

其中，第二固态继电器210包括输入控制端和输出控制端，输入控制端和输出控制端均包括两个端子。因此，当定义了第二固态继电器210的输入控制端的一端为第一输入控制端时，另一端为第二输入控制端。

具体的，当测控单元220检测到蓄电单元020的电压下降至第三设定电压时，测控单元220的第二驱动端无法导通，测控单元220停止驱动第二固态继电器210，此时，第二固态继电器210的第一输入控制端与测控单元220的第二驱动端之间断开，第二固态继电器210的第一输入控制端、第二输入控制端没有与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而第二固态继电器210的输出控制端无法保持闭合，此时，蓄电单元020和负载单元010之间的回路断开，蓄电单元020停止对负载单元010放电。

当测控单元220检测到蓄电单元020的电压上升至第二设定电压时，测控单元220的第二驱动端导通，测控单元220开始驱动第二固态继电器210，此时，第二固态继电器210的第一输入控制端与测控单元220的第二驱动端之间导通，第二固态继电器210的第一输入控制端、第二输入控制端与蓄电单元020的正极、负极形成闭合回路，从而控制第二固态继电器210的输出控制端保持闭合，此时，蓄电单元020和负载单元010之间的回路导通，蓄电单元020开始对负载单元010放电。

上述第二固态继电器210的输入控制端根据测控单元220的驱动信号，对第二固态继电器210的输出控制端发出一个逻辑电平控制信号，并根据第二固态继电器210的输出控制端的导通状态来控制蓄电单元020对负载单元010的放电状态，从而实现对蓄电单元020放电状态的可控性。

如图3所示，在一个实施例中，测控单元220为智能电压表220。智能电压表220的第一驱动端包括第一端子和第二端子，第一端子用于连接蓄电单元020的正极，第二端子连接时间继电器231的第一输入控制端。智能电压表220的第二驱动端包括第三端子和第四端子，第三端子用于连接蓄电单元020的正极，第四端子连接第二固态继电器210的第一输入控制端。智能电压表220的检测端包括检测输入端和检测输出端，检测输入端用于连接蓄电单元020的正极，检测输出端用于所述蓄电单元020的负极。

其中，智能电压表220检测端的检测输入端和检测输出端各包括两个端子，两个检测输入端的端子均用于连接蓄电单元020的正极，两个检测输出端的端子均用于连接蓄电单元020的负极。智能电压表220的检测端与蓄电单元020构成回路，检测输入端根据对蓄电单元020电压大小的判断，实现对第一驱动端和第二驱动端的通断控制。

具体的，当智能电压表220的检测端检测到蓄电单元020的电压上升至第一设定电压时，智能电压表220的第一驱动端的第一端子和第二端子之间断开，使得第一驱动端无法导通，智能电压表220停止驱动时间继电器231，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路断开，发电单元030停止对蓄电单元020充电。

当智能电压表220的检测端检测到蓄电单元020的电压下降至第二设定电压时，智能电压表220的第一驱动端的第一端子和第二端子之间导通，使得第一驱动端导通，智能电压表220开始驱动时间继电器231，此时，发电单元030和蓄电单元020之间的回路导通，发电单元030开始对蓄电单元020充电。

当智能电压表220的检测端检测到蓄电单元020的电压下降至第三设定电压时，智能电压表220的第二驱动端的第三端子和第四端子之间断开，使得第二驱动端无法导通，智能电压表220无法驱动第二固态继电器210，此时，蓄电单元020和负载单元010之间的回路断开，蓄电单元020停止对负载单元010放电。

当智能电压表220的检测端检测到蓄电单元020的电压上升至第二设定电压时，智能电压表220的第二驱动端的第三端子和第四端子之间连接导通，使得第二驱动端导通，智能电压表220开始驱动第二固态继电器210，此时，蓄电单元020和负载单元010之间的回路导通，蓄电单元020开始对负载单元010放电。

上述智能电压表220通过对蓄电单元020电压的检测来驱动时间继电器231和第一固态继电器232共同控制蓄电单元020的充电状态，并通过对蓄电单元020电压的检测来驱动第二固态继电器210控制蓄电单元020的放电状态。实现蓄电单元020充放电的可控性和稳定性。

此外，智能电压表220包括三种不同状态，第一种状态：智能电压表220的第一驱动端连接导通，进而控制发电对蓄电单元020的充电状态，第二种状态：智能电压表220的第二驱动端连接导通，进而控制蓄电单元020对负载单元010的放电状态，第三种状态：智能电压表220的第一驱动端和第二驱动端同时连接导通，使得智能电压表220既控制放电单元对蓄电单元020的充电状态，又控制蓄电单元020对负载单元010的放电状态。

如图4所示，本发明实施例还提供了一种发供电控制***，包括发电单元030、蓄电单元020、负载单元010以及充放电控制电路200。

其中，关于本实施例中的发电单元030、蓄电单元020和负载单元010的解释说明，可以参照上述充放电控制电路200各实施例中的相应解释说明进行理解，此处不再重复赘述。

上述发供电控制***通过应用上述的充放电控制电路200，可以实现对蓄电单元020充供电过程的合理有效控制，大大增加蓄电单元020的使用寿命，并可以提高蓄电单元020充电过程的稳定性。

如图5所示，在一个实施例中，蓄电单元020包括N个蓄电池020，N为正整数。

蓄电池020的容量大小和蓄电池020的串联个数可以根据实际使用情况而定。例如，在铁路列车发供电***中，当蓄电池020的容量大小可以是12V时，N可以为2。此时，第一设定电压为28V，第二设定电压为25V，第三设定电压为23V。

此时，2个蓄电池020进行串联，第一蓄电池020的正极连接智能电压表220的第一端子、第三端子及检测蓄电池020电压信号的检测输入端子，并连接时间继电器231的第一输出控制端、第一固态继电器232的第一输出控制端及第二固态继电器210的第二输出控制端；第二蓄电池020的阴极连接时间继电器231的第二输入控制端、第一固态继电器232的第二输入控制端和第二固态继电器210的第二输入控制端，连接智能电压表220的检测输出端子，连接发电单元030和负载单元010的负极。

具体的，当智能电压表220的检测端检测到蓄电池020的电压上升至28V时，发电单元030停止对蓄电单元020充电。当智能电压表220的检测端检测到蓄电池020的电压下降至25V时，发电单元030开始对蓄电单元020重新充电。当智能电压表220的检测端检测到蓄电池020的电压下降至23V时，蓄电单元020停止对负载单元010供电。当智能电压表220的检测端检测到蓄电蓄电池020的电压因充电重新上升至25V时，蓄电单元020开始对负载单元010供电。

通过蓄电池020容量和数量的灵活设定，可以更好地保护蓄电池020不受损伤，增加蓄电池020的使用寿命。

如图5所示，在一个实施例中，发电单元030包括发电机032和整流器031。发电机032的输出端连接整流器031的输入端。整流器031的第一输出端通过充电控制单元230的第一固态继电器232的输出控制端连接到蓄电单元020的正极。整流器031的第二输出端连接所述蓄电单元020的负极。

其中，发电机032可以是三相交流发电机032，其具体性能参数可以根据所应用的铁路列车实际需要使用的发电机032型号来确定。整流器031可以是三相整流器031，其具体电气参数可以根据所应用的发电机032输出需要来确定。本领域技术人员可以理解，除了前述限定的第一固态继电器232的输出控制端接在蓄电单元020的正极与整流器031的第一输出端之间，在实际应用中，第一固态继电器232的输出控制端也可以接在蓄电单元020的负极与整流器031的第二输出端之间，两者所实现的是等同的效果：通过第一固态继电器232的输出控制端控制蓄电单元020与整流器031之间的回路的通断。

为保证蓄电池020充放电的稳定性，上述发电机032发出的三相交流电经过整流器031整流，将整流得到的直流电存储在蓄电池020里面，供负载单元010的使用。

为便于说明，以500W-24V三相交流发电机032为例：发供电控制***中，利用500W-24V的三相交流发电机032进行发电，通过三相整流器031将交流电整流为24V的直流电，并经过第一固态继电器232的输出控制端对蓄电池020进行充电。通过三相交流发电降低发电成本，同时提高了发电效率，并过整流器031对三相交流发电机032发出的电量进行整流得到可以对蓄电池020稳定充电的直流电，保证了蓄电池020的稳定性。

如图5所示，在一个实施例中，负载单元010包括逆变器011和负载012。逆变器011的输出端连接所述负载012的输入端。逆变器011的第一输入端子通过第二固态继电器210的输出控制端连接至第一蓄电池020的正极。逆变器011的第二输入端子连接第二蓄电池020的负极。

逆变器011的具体性能参数可以根据所应用的铁路列车上负载012的供电需要、蓄电池020的电气参数来确定。负载012可以是铁路列车上的各类用电设备。其中，本领域技术人员可以理解，除了前述限定的第二固态继电器210的输出控制端接在蓄电单元020的正极与逆变器011的第一输入端子之间，在实际应用中，第二固态继电器210的输出控制端也可以接在蓄电单元020的负极与逆变器011的第二输入端子之间，两者所实现的是等同的效果：通过第二固态继电器210的输出控制端控制蓄电单元020与逆变器011之间的回路的通断。

发供电控制***为满足铁路列车的负载012的用电情况，逆变器011将蓄电池020输出的直流电转换为交流电，例如但不限于220V，在对负载012供电过程中，智能电压表220会根据蓄电池020的电压检测情况来对蓄电池020充电，或者控制蓄电池020停止对负载012供电，极大的延长了蓄电池020的使用周期。

本发明实施例还提供一种电力机车，包括发供电控制***。

电力机车通过车轮轴旋转带动发电机032发电，并通过整流器031对交流电进行整流，利用充放电控制电路200实现对蓄电池020充电的可控性，增加蓄电池020电压和电流的稳定性，并利用逆变器011使得蓄电池020的直流电转换为铁路列车上负载012可用的交流电。保证了铁路列车在运行过程中保持长时间稳定运行过程中所需的电能，并降低了铁路列车的使用成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种充放电控制电路，其特征在于，包括充电控制单元、测控单元和放电控制单元；所述测控单元的第一驱动端连接所述充电控制单元的控制端，所述测控单元的第二驱动端连接所述放电控制单元的控制端，所述测控单元的检测端用于连接蓄电单元；

所述充电控制单元的输入端用于连接发电单元，所述充电控制单元的输出端用于连接所述蓄电单元；所述放电控制单元的输入端用于连接所述蓄电单元，所述放电控制单元的输出端用于连接负载单元；

所述测控单元用于检测所述蓄电单元的电信号，并根据所述电信号分别驱动所述充电控制单元和所述放电控制单元，所述充电控制单元用于控制所述发电单元对所述蓄电单元的充电状态，所述放电控制单元用于控制所述蓄电单元对所述负载单元的放电状态。

2.根据权利要求1所述的充放电控制电路，其特征在于,所述电信号包括电压；

所述测控单元在检测到所述蓄电单元的电压上升至第一设定电压时，驱动所述充电控制单元控制所述发电单元对所述蓄电单元停止充电；

所述测控单元检测到所述蓄电单元的电压下降至第二设定电压时，驱动所述充电控制单元控制所述发电单元对所述蓄电单元开始充电；所述第一设定电压高于所述第二设定电压。

3.根据权利要求1或2所述的充放电控制电路，其特征在于,所述电信号包括电压：

所述测控单元检测到所述蓄电单元的电压下降至第三设定电压时，驱动所述放电控制单元控制所述蓄电单元停止放电；

所述测控单元检测到所述蓄电单元的电压上升至第二设定电压时，驱动所述放电控制单元控制所述蓄电单元开始放电；所述第二设定电压高于所述第三设定电压。

4.根据权利要求3所述的充放电控制电路，其特征在于，所述充电控制单元包括第一固态继电器；

所述发电单元通过所述第一固态继电器的输出控制端连接所述蓄电单元的正极，所述第一固态继电器的第一输入控制端连接所述测控单元的第一驱动端，所述第一固态继电器的第二输入控制端连接所述蓄电单元的负极。

5.根据权利要求4所述的充放电控制电路，其特征在于，所述充电控制单元还包括时间继电器；

所述时间继电器的第一输入控制端连接所述测控单元的第一驱动端，所述时间继电器的第二输入控制端连接所述蓄电单元的负极；

所述时间继电器的第一输出控制端连接所述蓄电单元的正极，所述时间继电器的第二输出控制端连接所述第一固态继电器的第一输入控制端。

6.根据权利要求4或5所述的充放电控制电路，其特征在于，所述放电控制单元包括第二固态继电器；

所述第二固态继电器的第一输入控制端连接所述测控单元的第二驱动端，所述第二固态继电器的第二输入控制端连接所述蓄电单元的负极；所述蓄电单元的正极通过所述第二固态继电器的输出控制端连接所述负载单元。

7.根据权利要求6所述的充放电控制电路，其特征在于，所述测控单元为智能电压表；

所述智能电压表的第一驱动端包括第一端子和第二端子，所述第一端子用于连接所述蓄电单元的正极，所述第二端子连接所述时间继电器的第一输入控制端；

所述智能电压表的第二驱动端包括第三端子和第四端子，所述第三端子用于连接所述蓄电单元的正极，所述第四端子连接所述第二固态继电器的第一输入控制端；

所述智能电压表的检测端包括检测输入端和检测输出端，所述检测输入端用于连接所述蓄电单元的正极，所述检测输出端用于连接所述蓄电单元的负极。

8.一种发供电控制***，其特征在于，包括发电单元、蓄电单元、负载单元及权利要求1-7任意一项所述的充放电控制电路。

9.根据权利要求8所述的发供电控制***，其特征在于，所述蓄电单元包括N个蓄电池，所述N为正整数。

10.根据权利要求8或9所述的发供电控制***，其特征在于，所述发电单元包括发电机和整流器；

所述发电机的输出端连接所述整流器的输入端；所述整流器的第一输出端通过充电控制单元的第一固态继电器的输出控制端连接到所述蓄电单元的正极，所述整流器的第二输出端连接所述蓄电单元的负极。

11.根据权利要求8所述的发供电控制***，其特征在于，所述负载单元包括逆变器和负载，所述逆变器的输出端连接所述负载的输入端；所述逆变器的第一输入端通过放电控制单元的第二固态继电器的输出控制端连接至所述蓄电单元的正极，所述逆变器的第二输入端连接所述蓄电单元的负极。

12.一种电力机车，其特征在于，包括权利要求8-11任意一项所述的发供电控制***。