時速160公里動力集中動車組蓄電池充電器技術優點分析

李克強

摘? ?要：蓄電池充電器是機車的重要部件，為機車控制系統提供持續穩定的DC 110 V控制電源，同時為車載蓄電池組充電，并能根據蓄電池組狀態執行浮充充電、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計優點，提出了在小型化、輕量化及性能方面的技術改進。

關鍵詞：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特點在于能夠為機車控制系統和蓄電池組分別供電，最大限度地保證機車控制系統在額定電壓110 V的范圍內工作，實現其低功耗、高可靠性的設計預期，同時能夠對蓄電池組充電進行電源管理，根據蓄電池組的需求調整充電電壓（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

蓄電池充電器設有充電方式選擇開關，設有“正常”位和“均衡充電”位。當充電方式選擇開關置于“正常”位時，蓄電池充電器啟動時按蓄電池狀態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后轉為浮充充電。當充電方式選擇開關置于“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或上次為快充狀態時進入快速充電方式，以環境溫度25 ℃為標準，先以恒流35 A進行充電，達到112.8 V（2.35/節）后進行恒壓充電，當電流小于5 A時轉入恒壓109 V（2.27/節）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）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節蓄電池，蓄電池柜內裝有溫度傳感器，該溫度信號輸入到蓄電池充電器中，充電器根據溫度信號進行充電參數的補償控制。充電電壓與溫度存在一定的函數關系如下。

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

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

如果溫度傳感器出現故障或輸入信號超出正常環境溫度（低于﹣50 ℃或高于+85 ℃）時，蓄電池充電器將按照25 ℃時的充電參數處理，并通過通信向微機系統發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，其內設有容量相同的兩套單元，每套單元單獨工作都可滿足系統輸出要求，用作故障時的備份，提高系統輸出可靠性。平時兩套系統同時工作，一套單元用于為蓄電池充電，可根據蓄電池的狀態要求而隨時調整充電電壓、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負載供電，電壓基本恒定。當某一單元故障退出系統時，能夠自動將蓄電池與機車負載并聯，由仍然運行的單元為機車控制系統供電，同時為蓄電池充電。

3? ? 技術改進

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（傳統型）相比較，在小型化、輕量化及性能方面的技術有了較大的改進。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型充電器2/3，從而節約了充電器在機車內部的占用空間，使機車內部的結構布局更趨于合理化。其次，在重量方面也做了減重設計，新型充電器的重量約是傳統型充電器1/2，尤其對單元等部件做了減重設計后，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，柜內設置DC 600 V轉換開關用于手動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型蓄電池充電器的技術優點，并且在小型化及輕量化方面作了技術改進，在此基礎上還增加了24 V電源輸出及供電輸入電源切換功能，將會逐漸取代傳統型蓄電池充電器，成為機車用蓄電池充電器的主流產品。