时速160公里动力集中动车组蓄电池充电器技术优点分析

李克强

摘   要：蓄电池充电器是机车的重要部件，为机车控制系统提供持续稳定的DC 110 V控制电源，同时为车载蓄电池组充电，并能根据蓄电池组状态执行浮充充电、快速充电及均衡充电的充电模式。文章主要探讨160公里动力集中动车组蓄电池充电器的主要设计优点，提出了在小型化、轻量化及性能方面的技术改进。

关键词：蓄电池充电器;充电方式;小型化;轻量化

蓄电池充电器的技术特点在于能够为机车控制系统和蓄电池组分别供电，最大限度地保证机车控制系统在额定电压110 V的范围内工作，实现其低功耗、高可靠性的设计预期，同时能够对蓄电池组充电进行电源管理，根据蓄电池组的需求调整充电电压（电流）的输出，有效延长蓄电池使用寿命。

1    蓄电池的充电功能

蓄电池充电器设有充电方式选择开关，设有“正常”位和“均衡充电”位。当充电方式选择开关置于“正常”位时，蓄电池充电器启动时按蓄电池状态自动选择浮充充电或者快速充电：当蓄电池组的端电压高于96 V且上次不是快速充电状态时，蓄电池充电器以浮充充电方式进行充电;当蓄电池组的端电压低于96 V或者上次充电为快速充电时，蓄电池充电器会以快速充电方式对蓄电池组进行充电，充电电流小于5 A后转为浮充充电。当充电方式选择开关置于“均衡充电”位时，蓄电池充电器将对蓄电池组进行均衡充电。

1.1  浮充充电方式

先以恒流25 A充电，充电电压逐渐上升，待充电电压达到浮充电压后，进行恒压充电，充电电流逐渐下降。当环境温度为25 ℃时，浮充充电曲线如图1所示。

1.2  快速充电方式

当蓄电池组电压小于96 V或上次为快充状态时进入快速充电方式，以环境温度25 ℃为标准，先以恒流35 A进行充电，达到112.8 V（2.35/节）后进行恒压充电，当电流小于5 A时转入恒压109 V（2.27/节）以浮充充电方式进行充电。

1.3  均衡充电方式

先以恒流25 A进行充电，以环境温度25 ℃为标准，充电电压逐渐上升，待充电电压达到均充电压后，进行恒压112.8 V（2.35/节）充电，此时充电电流逐渐下降，待充电电流下降至5 A，退出均衡充电，进入浮充充电模式。

1.4  温度补偿

3种充电方式均按温度进行补偿，蓄电池组为48节蓄电池，蓄电池柜内装有温度传感器，该温度信号输入到蓄电池充电器中，充电器根据温度信号进行充电参数的补偿控制。充电电压与温度存在一定的函数关系如下。

浮充充电电压值的设定以25 ℃为基准，电压值设定为2.27/节，温度每上升1 ℃，单节电压值则下降3 mV，相反温度每下降1 ℃，单节电压值则上升3 mV。

快速充电和均衡充电电压值的设定以25 ℃为基准，电压值设定为2.35/节，温度每上升1 ℃，单节电压值则下降4 mV，相反温度每下降1 ℃，单节电压值则上升4 mV。当温度低于0 ℃时，电压恒定120 V。

如果温度传感器出现故障或输入信号超出正常环境温度（低于﹣50 ℃或高于+85 ℃）时，蓄电池充电器将按照25 ℃时的充电参数处理，并通过通信向微机系统发出温度传感器故障指示。

2    备份功能

蓄电池充电器提供备份冗余功能，其内设有容量相同的两套单元，每套单元单独工作都可满足系统输出要求，用作故障时的备份，提高系统输出可靠性。平时两套系统同时工作，一套单元用于为蓄电池充电，可根据蓄电池的状态要求而随时调整充电电压、充电电流，以更好地维护蓄电池的使用，延长蓄电池的使用寿命。另一套单元则主要为机车的控制系统负载供电，电压基本恒定。当某一单元故障退出系统时，能够自动将蓄电池与机车负载并联，由仍然运行的单元为机车控制系统供电，同时为蓄电池充电。

3    技术改进

时速160公里动力集中动车组蓄电池充电器与HXD3系列机车蓄电池充电器（传统型）相比较，在小型化、轻量化及性能方面的技术有了较大的改进。首先，在体积方面有了明显的缩小，新型充电器的体积约是传统型充电器2/3，从而节约了充电器在机车内部的占用空间，使机车内部的结构布局更趋于合理化。其次，在重量方面也做了减重设计，新型充电器的重量约是传统型充电器1/2，尤其对单元等部件做了减重设计后，在以后的维护过程中会变得更加方便省力。再次，蓄电池充电器增加了24 V/600 W的直流电源输出功能，电源输入及输出回路均安装开关进行隔离。最后，新型充电器具备供电输入电源切换的功能，柜内设置DC 600 V转换开关用于手动AC 380 V和DC 600 V的供电切换，当AC 380 V和DC 600 V供電切换时，具有延时保护功能，避免了串电风险，两套主电源通过切换输入，降低了蓄电池充电器的故障率。

4    结语

时速160公里动力集中动车组蓄电池充电器保持着以往传统型蓄电池充电器的技术优点，并且在小型化及轻量化方面作了技术改进，在此基础上还增加了24 V电源输出及供电输入电源切换功能，将会逐渐取代传统型蓄电池充电器，成为机车用蓄电池充电器的主流产品。