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原文传递机车电容在线检测及监控装置

专利名称：	机车电容在线检测及监控装置
摘要：	本发明公开了一种机车电容在线检测及监控装置，主要根据输入至电动引擎单元的电压值，来判断由电容电池单独供电、燃料电池单独供电、或是电容电池与燃料电池串连后供电，当决定后控制单元会控制相对应MOSFET形成导通过截止。如此一来可避免机车于启动加速或是剎车减速时，过大的操作电流对整体供电造成负面影响，并提高整体电池(尤其是电容电池)的使用效率。
专利类型：	发明专利
申请人：	宁波市江北九方和荣电气有限公司
发明人：	童克锋;严彬;文永良
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T16:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
申请号：	CN202010046479.8
公开号：	CN111204225A
代理机构：	北京隆源天恒知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	陈雪飞
分类号：	B60L3/00;G01R31/00;G01R31/3842;G01R31/392;B;G;B60;G01;B60L;G01R;B60L3;G01R31;B60L3/00;G01R31/00;G01R31/3842;G01R31/392
申请人地址：	315033 浙江省宁波市江北区长阳路866号(中国中车)
主权项：	1.一种机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，包括：电源供应单元、电动引擎单元、控制单元，所述电源供应单元包括依序并联的输入端、第一串联组、第二串联组及输出端，所述第一串联组包括依序串联的第一MOSFET及第二MOSFET，所述第二串联组包括依序串联的第三MOSFET、燃料电池、第四MOSFET、及电容电池，所述第一MOSFET及第二MOSFET之间具有第一连接点、所述燃料电池及第四MOSFET具有一第二连接点，所述第一连接点电连接所述第二连接点；所述输出端直接或间接电连接所述电动引擎单元；所述控制单元分别电信号连接所述第一至第四MOSFET以供分别控制所述第一至第四MOSFET形成导通或截止；当所述控制单元判断所述电源供应单元处于放电状态时，接着判断所述输出端的输出电压大小，当所述输出端的输出电压小于第一默认电压值时，则所述控制单元分别控制所述第二及第三MOSFET形成导通、所述第一及第四MOSFET形成截止；当所述输出端的输出电压介于第一默认电压值及第二默认电压值之间时，则所述控制单元分别控制所述第三及第四MOSFET形成导通、所述第一及第二MOSFET形成截止；当所述输出端的输出电压大于第二默认电压值之间时，则所述控制单元分别控制所述第一及第四MOSFET形成导通、所述第二及第三MOSFET形成截止；所述第一默认电压值小于所述第二默认电压值。 2.根据权利要求1所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，所述输出端间接电连接所述电动引擎单元的条件下，所述输出端与所述电动引擎单元之间设有双向转换器；所述双向转换器包括有依序并联的第一输出入端、第五MOSFET、第六MOSFET、电容及第二输出入端，于所述第一输出入端与所述第五MOSFET之间设有第七MOSFET，于所述第五MOSFET与所述第六MOSFET之间设有电感，于所述第六MOSFET与所述电容之间设有第八MOSFET；所述控制单元分别电信号连接所述第五至第八MOSFET以供分别控制所述第五至第八MOSFET形成导通或截止；所述控制单元侦测所述电动引擎单元的电流值，当所述电动引擎单元的电流值为负值时，则所述控制单元判断所述电源供应单元处于放电状态；当所述电动引擎单元的电流值为正值时，则所述控制单元判断所述电源供应单元处于充电状态，当所述输出端的输出电压小于第三默认电压值时，则所述控制单元分别控制所述第一、第四及第七MOSFET形成导通、所述第二、第三及第五MOSFET形成截止；当所述输出端的输出电压大于第三默认电压值时，则所述控制单元分别所述第一、第四MOSFET形成截止；所述第三默认电压值大于所述第二默认电压值。 3.根据权利要求2所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，所述双向转换器与所述电动引擎单元之间设有漏电侦测单元，所述漏电侦测单元包括第一电路组、第二电路组、及第一电阻，所述第一电路组与所述第二电路组形成并联再分别与接地端及所述第二输出入端形成串联，所述第一电路组包括第一二极管及第二电阻，所述第一二极管的阳极串联所述第二电阻后再与第二二极管并联后再串联第二电容，所述第二二极管的阴极邻近所述第二电容；所述第二电路组包括第三二极管及第三电阻，所述第三二极管的阴极串联所述第三电阻后再与第四二极管并联后再串联第三电容，所述第四二极管的阳极邻近所述第三电容，且所述第二电容与所述第三电容电连接所述接地端；所述第一电阻分别电连接所述第二输出入端及所述接地端；当所述漏电侦测单元测得漏电电流后，则所述控制单元控制所述电源供应单元停止工作，并启动漏电报警单元工作。 4.根据权利要求3所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，所述漏电侦测单元根据公式： IGN(t)＝IC1(t)+IC2(t) 其中C1为所述第二电容的电容量值、C2为所述第三电容的电容量值、IC1为流经所述第二二极管的电流值、IC2为流经所述第四二极管的电流值、IGN为漏电电流的电流值、RN为所述第一电阻的电阻值、VC1为C1的初始电压值、VC2为C2的初始电压值、Udc为VC1与VC2的总和；当IGN的值大于0时表示有漏电电流。 5.根据权利要求4所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，输入单元可供输入标准工作电压值、标准工作温度值及使用寿命值至所述控制单元；温度侦测器设于所述电容电池外侧，所述温度侦测器可供将测得温度值传送至所述控制单元；电压侦测器设于所述电容电池输出端，所述电压侦测器可供将测得电压值传送至所述控制单元；定时器可供侦测所述电容电池的作动时间，而传送时间侦测值至所述控制单元；所述控制单元根据所述温度值、所述电压值、所述时间侦测值、所述工作电压值及所述工作温度值，根据公式：进行运算，其中teq为等效时间值、t为所述时间侦测值、v为所述电压值、T为所述温度值、v0为标准工作电压值、T0为标准工作温度值；所述控制单元将所述使用寿命值减去所述等效时间值得到剩余寿命值，当所述剩余寿命值小于或等于0时，则所述控制单元判断所述电容电池已老化并控制老化报警单元作动。 6.根据权利要求5所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，信号发射器发射测试信号至所述电容电池；第一差动放大器及第二差动放大器分别电信号连接所述电容电池，所述第一差动放大器用以撷取所述电容电池的弦波电压，第一比较器将所述弦波电压转换成方波电压后传送至所述控制单元；所述第二差动放大器用以撷取所述电容电池的弦波电流，一第二比较器将将所述弦波电流转换成方波电流后传送至所述控制单元；所述控制单元根据所述方波电流及方波电压运算出相位差、电压波峰值、电压波谷值、电流波峰值、电流波谷值，接着，所述控制单元再根据所述电压波峰值、所述电压波谷值、所述电流波峰值、所述电流波谷值，根据公式运算出阻抗值，其中Z为阻抗值、v1为所述电压波峰值、v2为所述电压波谷值、I1为所述电流波峰值、I2为所述电流波谷值，然后根据所述阻抗值、所述相位差，根据公式Z∠θ＝ESR-jXc运算出等效串联阻抗值，其中∠θ为相位差，Xc为电容器的容抗值，ESR为所述等效串联阻抗值；当所述等效串联阻抗值超过默认值时，则所述控制单元判断所述电容电池已老化，并控制所述老化报警单元作动。 7.根据权利要求6所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，当所述温度值低于所述电容电池的工作温度范围值时，则所述控制单元控制温控单元对所述电容电池进行升温，当所述温度值高于所述电容电池的工作温度范围值时，则所述控制单元控制所述温控单元对所述电容电池进行降温。 8.根据权利要求7所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，当单位时间内ESR的差值低于预设差值时，则所述控制单元控制温控单元对所述电容电池进行降温。 9.根据权利要求8所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，所述温控单元包括导热单元及冷却单元，所述导热单元一端连接所述电容电池，所述冷却单元连接所述电容电池；当所述温度值低于所述电容电池的工作温度范围值时，则所述控制单元控制所述导热单元另一端连接所述电动引擎单元，以供将所述电动引擎单元所产生的热能导引至所述电容电池，以对所述电容电池进行升温，当所述温度侦测值高于所述电容电池的工作温度范围值时，则所述控制单元控制所述冷却单元对所述电容电池进行降温。 10.根据权利要求9所述的机车电容在线检测及监控装置，其特征在于，当所述温度值高于第一温度默认值时，则所述控制单元控制温度报警单元工作，且所述温度默认值高于所述工作温度范围值；当所述温度值高于第二温度默认值时，则所述控制单元直接或间接控制所述电容电池停止工作。
所属类别：	发明专利