动车组HAWKER蓄电池技术与负载原理研究
摘要：动车组中压供电体系的负载办理是高速动车组列车安全可靠运转不行缺少的组成部分。动车组中压供电体系的负载办理为动车组供给380V 3AC和110V DC电源。110V首要用于各操控体系，380V首要用于各制冷体系、供风体系、空调体系等。动车组中压供电体系的负载办理的结构规划对体系的安稳性和容错性起着决议性的效果。 关键词：动车组；供电体系；负载办理 一、导言 高速铁路是当今世界铁路开展的潮流。高速铁路以其速度高、运量大、准点率高、对环境污染小、占用土地少、安全、可靠等优势在世界各国得到了大力开展。动车组是我国近年来大力开展的首要铁路设备，要保证动车组安全安稳的运转，有必要要有一个性能优良的辅佐供电体系。辅佐供电体系为列车上的许多设备供电，保证列车正常运转、旅客乘车的必要需求以及舒适度保证：例如，给列车上的空气压缩机供给电源的保证，给列车上的油泵/水泵电机供给电源的保证，给列车上的空调供暖体系供给电源的保证以及给列车上的照明体系等供给电源的保证，而蓄电池是辅佐供电体系及其重要的组成部分。因而，开展高速动车组蓄电池研讨具有十分重要的含义。 二、蓄电池的结构及特性 动车组用蓄电池为镍镉蓄电池，和其它镍镉蓄电池结构一样，其结构首要包括电解质溶液、正极资料和负极资料。其正极一般是由石墨和氢氧化亚镍混合在一起组成；负极则是由镉粉来组成；而电解质溶液则是依据温度的不同使用不同密度的氢氧化钾溶液。因镍镉蓄电池的容量比较小，所以为了进步其容量，常常在电解质溶液中加入氢氧化锂。 镍镉蓄电池是市面上常见的一种蓄电池，其正负极别离由镍镉资料制成，由镉制成负极，由氢氧化钾溶液作为电解质溶液。现在镍镉蓄电池的制造技能已经适当成熟，一起它安全性比较好，安稳性也比较高，在使用寿命方面相对于其他蓄电池要长。 三、镍镉蓄电池的优缺陷 3.1镍镉蓄电池长处 镍镉蓄电池作为蓄电池的一种，外皮包装坚硬，然后能够很好地保护蓄电池的内部结构，避免外皮破漏形成其内部物质的泄露，进步了蓄电池的安全性。与其他蓄电池比较，它的循环次数较长，并且价格便宜。在对外放电时，它的电压随负载变化也比较小，然后能够很好地带负载。一起内阻较小也是其固有的特色，充电时刻也较其他蓄电池短，因而是动车组蓄电池中的理想电源。 3.2镍镉蓄电池缺陷： 假如其内部的金属镉资料抛弃到土壤中将会对土壤形成很大的污染，一起比较较于其他蓄电池，其容量较小，因而一次放电的时刻比较短。并且还有一个缺陷是具有回忆效应，在每次充电之前要有必要要先放电。 经过剖析镍镉蓄电池的优缺陷我们能够发现，其超高的性价比是应用于动车组中的重要原因，尽管它也有许多缺陷，可是假如我们经过合理地规划蓄电池的能量办理体系就能够很好地躲避这些缺陷，然后使镍镉蓄电池更好地为动车组服务。 四、动车组中压供电体系作业原理 4.1 充电机作业原理 动车组的充电机别离散布在1辆和8辆车下。每节车厢由充电机1、充电机2和两个充电机组成。两个充电机并联输出，为蓄电池充电，并向板载直流负载供电。正极并联，负极直连，避免电流反向流动。单座蓄电池充电机供电容量30kW，整列列车容量60kW左右。因而，当一个或两个充电机毛病时，不会影响功耗，无需下降负载。一起，为了保证蓄电池的可用性，规划了110V相关负载的分阶段退出，由中央操控单元操控。从视频娱乐、照明等非必须功用开端，按重要级别逐步退出作业，以下降特别工况下的蓄电池耗费，延长使用时刻。 BC1、BC2的额定功率为30kW，BC1和BC2的原理相同。输3AC 380V经滤波电路进入PM电源模块(非受控整流桥)，变程约为500V DC，然后经过点电源模块(IGBT和整流电路)和高频变压器T1之外的模块(高频变压器首要传输高频电压信号从首要到非必须隔离变压器完结电压的高和低电压)全波整流电路(由二极管D / D3组成)和LC滤波电路终究输出安稳的直流，供给车载直流负载。 4.2 蓄电池作业原理 动车组蓄电池别离散布在1车和8车以下。每节车厢包含1号蓄电池和号蓄电池，号蓄电池由两个蓄电池组成。蓄电池组由多个单体蓄电池串并联组成，并集成熔断器、断路器和火灾传感器进行保护。蓄电池办理体系与充电机进行通讯，实时监控蓄电池电压、充电电流、温度等参数。设置110V外部电源插座，保护时供给110V电源。 每个车头车厢有两个充电机，别离对两组蓄电池进行充电，充电机按照详细的充电曲线进行充电。蓄电池向充电机发送参阅电压，充电机经过输出电压传感器丈量输出电压，即充电机丈量到的蓄电池电压，并依据参阅电压与输出电压的差值操控充电电流。大致分为恒流充电和恒压充电。核算蓄电池的SOC值，经过充电机传输到MVB网络，显现在HMI屏幕上。 4.3 充电机与蓄电池之间的通讯 充电机与蓄电池之间经过RS485总线通讯，充电机对通讯状况进行监控，反常时向车辆陈述毛病信息。蓄电池经过RS485总线向充电机发送答应充电电压、答应充电电流等信息。充电机经过这个信号决议最大充电电压和最大充电电流。充电机经过RS485总线读取并存储蓄电池传输的信息，部分信息经过MVB网络发送给车辆。车辆可经过MVB网络获取蓄电池的相关状况和毛病状况。 4.4 蓄电池闭合和断开操控电路 蓄电池能够闭合的前提条件是，司机室主控钥匙开位。将蓄电池开关旋钮32-S01旋至“开”位，整个列车充电机内部的KON继电器通电，其常开触点操控KK12、KBN1、KBN2得电吸合，一起经过K12常开触点自锁坚持拉上状况，经过旋钮3-s01自复位使KON继电器断电。完结蓄电池闭合操作。KON常闭触点在蓄电池断电回路中串联，保证蓄电池闭合时无法发动断电功用。KBN1、KBN2常开触点并联后串入蓄电池断电电路中，使得仅在KBN1或KBN2触摸器至少一个得电时才答应发动断电电路。K11继电器线圈A1与BD正极接通，A2经KT继电器常闭触点与负极接通。蓄电池能够封闭的前提条件是：司机室无火灾或火灾已被旁路、车速小于5km/h、全列方向开关在零位。 满足以上条件后，将蓄电池开关旋钮3-s01拨至"关"位，此刻全车充电机中的koff继电器通电。koff常开触点闭合，使K13继电器通电并自锁。一起，KT时刻继电器延时动作，KT时刻继电器的常闭触点断开，K11继电器断电，K11的常开触点翻开，KBN1\KBN2触摸器驱动，及其首要触摸断开衔接完结蓄电池断电操作。 车辆设置有低电压保护电路，实时监测蓄电池电压，达到极限后，经过继电器操控蓄电池闭合回路，使蓄电池闭合。此刻蓄电池的剩下电量依然能够满足车辆发动。先封闭低压保护功用，再封闭蓄电池，需求注意的是蓄电池电量偏低，所以要赶快发动充电机。 结论 动车组中压供电体系的负载办理是动车组的重要体系之一。3380V 3AC和110V DC母线贯穿全列，其规划的可靠性在一定程度上决议了动车组的可用性。在现有计划中，从硬件到软件规划了多种容错机制，以进步动车组的整体可用性。
