時速160公里動力集中動車組蓄電池充電器技術(shù)優(yōu)點分析

李克強

摘? ?要：蓄電池充電器是機車的重要部件，為機車控制系統(tǒng)提供持續(xù)穩(wěn)定的DC 110 V控制電源，同時為車載蓄電池組充電，并能根據(jù)蓄電池組狀態(tài)執(zhí)行浮充充電、快速充電及均衡充電的充電模式。文章主要探討160公里動力集中動車組蓄電池充電器的主要設(shè)計優(yōu)點，提出了在小型化、輕量化及性能方面的技術(shù)改進。

關(guān)鍵詞：蓄電池充電器;充電方式;小型化;輕量化

蓄電池充電器的技術(shù)特點在于能夠為機車控制系統(tǒng)和蓄電池組分別供電，最大限度地保證機車控制系統(tǒng)在額定電壓110 V的范圍內(nèi)工作，實現(xiàn)其低功耗、高可靠性的設(shè)計預(yù)期，同時能夠?qū)π铍姵亟M充電進行電源管理，根據(jù)蓄電池組的需求調(diào)整充電電壓（電流）的輸出，有效延長蓄電池使用壽命。

1? ? 蓄電池的充電功能

蓄電池充電器設(shè)有充電方式選擇開關(guān)，設(shè)有“正?！蔽缓汀熬獬潆姟蔽弧．敵潆姺绞竭x擇開關(guān)置于“正?！蔽粫r，蓄電池充電器啟動時按蓄電池狀態(tài)自動選擇浮充充電或者快速充電：當蓄電池組的端電壓高于96 V且上次不是快速充電狀態(tài)時，蓄電池充電器以浮充充電方式進行充電;當蓄電池組的端電壓低于96 V或者上次充電為快速充電時，蓄電池充電器會以快速充電方式對蓄電池組進行充電，充電電流小于5 A后轉(zhuǎn)為浮充充電。當充電方式選擇開關(guān)置于“均衡充電”位時，蓄電池充電器將對蓄電池組進行均衡充電。

1.1? 浮充充電方式

先以恒流25 A充電，充電電壓逐漸上升，待充電電壓達到浮充電壓后，進行恒壓充電，充電電流逐漸下降。當環(huán)境溫度為25 ℃時，浮充充電曲線如圖1所示。

1.2? 快速充電方式

當蓄電池組電壓小于96 V或上次為快充狀態(tài)時進入快速充電方式，以環(huán)境溫度25 ℃為標準，先以恒流35 A進行充電，達到112.8 V（2.35/節(jié)）后進行恒壓充電，當電流小于5 A時轉(zhuǎn)入恒壓109 V（2.27/節(jié)）以浮充充電方式進行充電。

1.3? 均衡充電方式

先以恒流25 A進行充電，以環(huán)境溫度25 ℃為標準，充電電壓逐漸上升，待充電電壓達到均充電壓后，進行恒壓112.8 V（2.35/節(jié)）充電，此時充電電流逐漸下降，待充電電流下降至5 A，退出均衡充電，進入浮充充電模式。

1.4? 溫度補償

3種充電方式均按溫度進行補償，蓄電池組為48節(jié)蓄電池，蓄電池柜內(nèi)裝有溫度傳感器，該溫度信號輸入到蓄電池充電器中，充電器根據(jù)溫度信號進行充電參數(shù)的補償控制。充電電壓與溫度存在一定的函數(shù)關(guān)系如下。

浮充充電電壓值的設(shè)定以25 ℃為基準，電壓值設(shè)定為2.27/節(jié)，溫度每上升1 ℃，單節(jié)電壓值則下降3 mV，相反溫度每下降1 ℃，單節(jié)電壓值則上升3 mV。

快速充電和均衡充電電壓值的設(shè)定以25 ℃為基準，電壓值設(shè)定為2.35/節(jié)，溫度每上升1 ℃，單節(jié)電壓值則下降4 mV，相反溫度每下降1 ℃，單節(jié)電壓值則上升4 mV。當溫度低于0 ℃時，電壓恒定120 V。

如果溫度傳感器出現(xiàn)故障或輸入信號超出正常環(huán)境溫度（低于﹣50 ℃或高于+85 ℃）時，蓄電池充電器將按照25 ℃時的充電參數(shù)處理，并通過通信向微機系統(tǒng)發(fā)出溫度傳感器故障指示。

2? ? 備份功能

蓄電池充電器提供備份冗余功能，其內(nèi)設(shè)有容量相同的兩套單元，每套單元單獨工作都可滿足系統(tǒng)輸出要求，用作故障時的備份，提高系統(tǒng)輸出可靠性。平時兩套系統(tǒng)同時工作，一套單元用于為蓄電池充電，可根據(jù)蓄電池的狀態(tài)要求而隨時調(diào)整充電電壓、充電電流，以更好地維護蓄電池的使用，延長蓄電池的使用壽命。另一套單元則主要為機車的控制系統(tǒng)負載供電，電壓基本恒定。當某一單元故障退出系統(tǒng)時，能夠自動將蓄電池與機車負載并聯(lián)，由仍然運行的單元為機車控制系統(tǒng)供電，同時為蓄電池充電。

3? ? 技術(shù)改進

時速160公里動力集中動車組蓄電池充電器與HXD3系列機車蓄電池充電器（傳統(tǒng)型）相比較，在小型化、輕量化及性能方面的技術(shù)有了較大的改進。首先，在體積方面有了明顯的縮小，新型充電器的體積約是傳統(tǒng)型充電器2/3，從而節(jié)約了充電器在機車內(nèi)部的占用空間，使機車內(nèi)部的結(jié)構(gòu)布局更趨于合理化。其次，在重量方面也做了減重設(shè)計，新型充電器的重量約是傳統(tǒng)型充電器1/2，尤其對單元等部件做了減重設(shè)計后，在以后的維護過程中會變得更加方便省力。再次，蓄電池充電器增加了24 V/600 W的直流電源輸出功能，電源輸入及輸出回路均安裝開關(guān)進行隔離。最后，新型充電器具備供電輸入電源切換的功能，柜內(nèi)設(shè)置DC 600 V轉(zhuǎn)換開關(guān)用于手動AC 380 V和DC 600 V的供電切換，當AC 380 V和DC 600 V供電切換時，具有延時保護功能，避免了串電風險，兩套主電源通過切換輸入，降低了蓄電池充電器的故障率。

4? ? 結(jié)語

時速160公里動力集中動車組蓄電池充電器保持著以往傳統(tǒng)型蓄電池充電器的技術(shù)優(yōu)點，并且在小型化及輕量化方面作了技術(shù)改進，在此基礎(chǔ)上還增加了24 V電源輸出及供電輸入電源切換功能，將會逐漸取代傳統(tǒng)型蓄電池充電器，成為機車用蓄電池充電器的主流產(chǎn)品。