带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池，包括铅酸蓄电池和位于铅酸蓄电池箱内的温度传感器，所述铅酸蓄电池的正极端连接有相互并联的接触器和充电电阻；所述铅酸蓄电池还并联接入电压比较放大器，所述电压比较放大器的输出端接入控制器，所述控制器的信号输出端与所述接触器的控制线圈连接。本实用新型专利技术所述带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池解决了城轨车辆因充电机电压过高而铅酸蓄电池可接受的浮充电压范围窄造成蓄电池充电过压，降低蓄电池的使用性能、缩短蓄电池的使用寿命甚至造成蓄电池热失控烧损等问题，从而保障了车辆的正常运营，降低了成本。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于铅酸蓄电池领域，具体是指带过压保护装置的城轨车辆铅酸蓄 电池。
技术介绍
我国城轨车辆牵引系统充电机输出的额定直流电压在120V左右，最高输出直流 电压可达130V。对于碱性电池来讲，它允许的最高浮充电压高于充电机输出的最高电 压，不存在过压问题。自2009年以来已经开始批量应用铅酸蓄电池，而充电机的电压参 数没有改变。一般根据铅酸蓄电池的适宜浮充电压范围，一组蓄电池配置52 54节2V 单体电池，当充电机输出的电压为最高值130V时，平均每节电池的浮充电压超过2.4V， 该电压使铅酸蓄电池容易产生过热甚至烧损。一旦发生烧损现象，势必造成蓄电池产品 的报废和影响车辆的正常运营。因此，蓄电池的过压保护对于车辆的正常运营而言，变得尤为重要。目前涉及 铅酸蓄电池的过压保护是将蓄电池切除。传统的蓄电池保护电路设有欠压保护和蓄电池高温保护，没有蓄电池充电过压 保护。如图1所示，为我国现有城轨车辆具有最全面的保护功能的蓄电池电路示意图， 图中充电机1同时给蓄电池和控制回路主要负载R2、永久负载Rl供电。在现有城轨车 辆IlOV回路中的蓄电池箱内设有一个蓄电池温度传感器3，当蓄电池箱内温度达到极限 值自动切除充电机1的电压输出，该保护方式属于过热保护。对于碱性电池来讲，它允 许的最高浮充电压高于充电机输出的最高电压，不存在过压问题。有过热保护就可满足 使用条件。对于铅酸蓄电池来讲，它允许的最高浮充电压低于充电机输出的最高电压， 一旦充电机的输出电压高于铅酸电池允许的最高浮充电压，就会使电池过热甚至热失控 导致烧损。一组蓄电池2由多个电池盒安装，而温度传感器3是装在蓄电池组中某一节 电池的上方，它只能监测该电池盒内的近似平均温度，存在的盲区太大，即使某个电池 已经烧损它也可能监测不到具体电池的温度变化。因此，对于铅酸蓄电池来讲，蓄电池 的高温保护不能代替过压保护。另外，在蓄电池浮充电压过高的情况下不能有效的减缓 电池温度的升高而只是在蓄电池温度达到极限值时充电机切除电压输出，从而会影响车 辆的正常运营。该现有电路对蓄电池的保护主要有四个方面1、蓄电池的充电电流限制保护电路，在充电机1内设有蓄电池充电电流检测装 置LH用于检测蓄电池的充电电流信号传输给充电机1，当蓄电池2的充电电流超过规定 值，充电机1通过降低输出电压来减少蓄电池2的充电电流，避免蓄电池2造成电流过充 损伤。2、蓄电池超温保护电路，温度传感器3设置在蓄电池箱内某一节蓄电池的电连 接片上，检测该处的温度信号传输给充电机1，充电机1根据蓄电池的温度特性曲线调整 输出电压使蓄电池2的浮充电压在合适的范围内。当该处的温度超过蓄电池所允许的最 高工作环境温度，充电机1将切除对蓄电池2的充电。由于温度传感器3只设在蓄电池箱内某一个点，当所有蓄电池都处在正常状态时，蓄电池箱内的整体温度处于稳定平衡 状态，温度传感器3检测的温度值近似代表蓄电池箱整体的温度，当存在某一个单体电 池因浮充过压导致过热时，温度传感器3不处在该位置便不能准确测量该电池的温度， 充电机1不能及时对蓄电池进行有效保护。3、蓄电池短路保护电路，当蓄电池负载发生短路或接地现象，熔断器4在短路 电流超过规定值时快速熔断，保护蓄电池2避免因负载发生短路或接地烧损。4、蓄电池欠压保护电路，当蓄电池放电至接近终止电压达到整定值时，欠压继 电器8控制接触器6断开，切除蓄电池主要负载7，保留永久负载5，保护蓄电池2避免 过放。由以上说明可知，该电路没有蓄电池浮充电过压保护功能，虽然蓄电池温度保 护环节中具有根据蓄电池的温度特性曲线调整输出电压的功能，但是，蓄电池单体的浮 充电压是由充电机的输出电压与整组蓄电池的单体数量配置所决定的，在蓄电池浮充电 压出现过压的情况下不能调整电压进行过压保护。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷，本技术的目的在于提供一种带过压保护电 路的城轨车辆铅酸蓄电池，以解决城轨车辆因充电机电压过高而铅酸蓄电池可接受的浮 充电压范围窄造成蓄电池充电过压，降低蓄电池的使用性能、缩短蓄电池的使用寿命甚 至造成蓄电池热失控烧损等问题。为解决上述技术问题，本技术采取的技术方案是一种带过压保护电路的 城轨车辆铅酸蓄电池，包括铅酸蓄电池和位于铅酸蓄电池箱内的温度传感器，本实用新 型的特征是，所述铅酸蓄电池的正极端连接有相互并联的接触器和充电电阻；所述铅酸 蓄电池还并联接入电压比较放大器，所述电压比较放大器的输出端接入控制器，所述控 制器的信号输出端与所述接触器的控制线圈连接。为便于操作者实时便捷的了解蓄电池过压状况，作为优选方案，所述控制器的 信号输出端还连接有显示模块。为了使得城轨车辆的铅酸蓄电池实现上述新的过压保护功能以外，还能具备现 有技术中的多种保护功能，所述铅酸蓄电池还分别与蓄电池的充电电流限制保护电路、 蓄电池超温保护电路、蓄电池短路保护电路和蓄电池欠压保护电路电连接。本技术的设计原理描述如下所述城轨车辆铅酸蓄电池与传统的蓄电池回路相比多了一套过压保护电路，具 体包括以下五部分1)电压比较放大器；通过温度传感器监测蓄电池箱内温度，在电压比较放大器 内设有随该温度变化进行调整的过压保护第一基准值Ul和过压保护第二基准值UH。当 电池的浮充电压U2为Uf U2< Uh,超过第一过压保护基准值小于第二过压保护基准值 时，电压比较放大器内的延时电路开始计时，在过压信号的维持时间没有达到设定的延 时，即不到延时设定值所规定的时间h发生过压消失现象时，电压比较放大器的输出端 则无过压信号输出给控制器；当达到延时设定值h时，电压比较器有过压信号输出给控 制器。当电池的浮充电压达到或超过第二基准值Uh时，电压比较放大器立即输出过压信号给控制器。2)控制器；控制器无过压信号输入时，输出可靠稳定的控制电压U4给开关或 接触器K的控制线圈使开关或接触器K处于导通状态。控制器输入端接收到过压信号 时，输出端的控制电压U4为0，开关或接触器K断开，由充电电阻投入工作。开关或接 触器K断开的同时，控制器将充电机的输出电压Ul与蓄电池的浮充电压U2进行比较， 当U1>U2，说明过压保持，控制器的输出信号U4为0;当U2=U1，说明过压消失，控 制器输出可靠稳定的控制电压给开关或接触器K的控制线圈使开关或接触器K导通。另 外，在输出信号U4为0时，控制器输出“过压”信号U5给司机室及其他设备，提示蓄 电池充电过压。3)蓄电池充电电阻；充电电阻的电阻值取值方法是在蓄电池允许的最高工 作温度、系统设定的最大浮充电流以及产生最高浮充电压时串入充电电阻R，使蓄电池 的浮充电压降至可承受的最高浮充电压值以下。同时兼顾在常温状态、系统设定的最大 浮充电流以及产生最高浮充电压时串入电阻R，蓄电池的浮充电压降至接近其合适的中 间值。4)在蓄电池的正极输出端增加一个由线圈控制的开关或接触器K:当开关或接触器K的控制线圈输入端有电压U4使开关或接触器K闭合，蓄电池 处于正常工作状态，与开关或接触器K并联的充电电阻由于两端电压为0，没有电流流过 充电电阻，充电电阻不发生作用，不产生能量消耗。当开关或接触器K的控制线圈输入 端的电压U4为0使开关或接触器K断开，电流从充电电阻R流过并在电阻R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池，包括铅酸蓄电池（２）和位于铅酸蓄电池箱内的温度传感器（３），其特征是，所述铅酸蓄电池的正极端连接有相互并联的接触器（１０）和充电电阻（９）；所述铅酸蓄电池还并联接入电压比较放大器（１２），所述电压比较放大器（１２）的输出端接入控制器（１３），所述控制器（１３）的信号输出端与所述接触器（１０）的控制线圈（１４）连接。

【技术特征摘要】
1.一种带过压保护电路的城轨车辆铅酸蓄电池，包括铅酸蓄电池(2)和位于铅酸蓄 电池箱内的温度传感器(3)，其特征是，所述铅酸蓄电池的正极端连接有相互并联的接 触器(10)和充电电阻(9)；所述铅酸蓄电池还并联接入电压比较放大器(12)，所 述电压比较放大器(12)的输出端接入控制器(13)，所述控制器(13)的信号输出端 与所述接触器(10)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘东广，刘健平，
申请(专利权)人：南车株洲电力机车有限公司，
类型：实用新型
国别省市：43