CN107738583A - 一种电力机车无电区移动装置及电力机车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力机车无电区移动装置及电力机车，包括降压模块，锂电池组，升压模块，超级电容模组和输出模块，其中：降压模块的输入端和电源模块连接，降压模块的输出端和锂电池组的输入端连接，锂电池组的输出端和升压模块的输入端连接，升压模块的输出端和超级电容模组的输入端连接，超级电容模组的输出端和输出模块的输入端连接，输出模块的输出端和牵引变流器连接；该电力机车无电区移动装置通过锂电池组和超级电容模组储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。本发明不凭借电力机车的外界力量就可以实现电力机车的自主移动，绿色环保，且不易造成安全事故。

Description

一种电力机车无电区移动装置及电力机车

技术领域

本发明涉及电力机车技术领域，特别是涉及一种电力机车无电区移动装置及电力机车。

背景技术

电力机车在调试库、试验库及维修库内均无法从接触网上取电来直接驱动电力机车移动，因此电力机车在无受电弓受电的工况下短距离的移动直接影响着电力机车的调车效率。目前使用的调车方案主要有以下三种，第一种是采用内燃机车调车，第二种是通过地面电源调车，第三种是采用公铁两用车。但是，采用第一种调车方案会污染库房内部环境；采用第二种调车方案，地面电源需要使用将近100m长的拖线与电力机车库用插座连接，当电力机车行驶时，拖线可能损坏或者轧入车轮下，容易造成安全事故，采用第三种方案，公铁两用车需要有资质的人员使用，且对气候条件有要求。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，在不凭借电力机车外界力量的基础上就可以实现电力机车的自主移动，绿色环保，最大限度精简操作人员，简化电力机车操作流程，且不易造成安全事故，同时不受环境因素限制；本发明的另一目的是提供一种电力机车。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，包括降压模块，锂电池组，升压模块，超级电容模组和输出模块，其中：

所述降压模块的输入端和所述电源模块连接，所述降压模块的输出端和所述锂电池组的输入端连接，所述锂电池组的输出端和所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端和所述超级电容模组的输入端连接，所述超级电容模组的输出端和所述输出模块的输入端连接，所述输出模块的输出端和牵引变流器连接；

该电力机车无电区移动装置通过所述锂电池组和所述超级电容模组储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。

优选的，该电力机车无电区移动装置还包括直流断路器，所述直流断路器的第一端和所述电源模块连接，所述直流断路器的第二端和所述降压模块的输入端连接。

优选的，该电力机车无电区移动装置还包括隔离开关，所述隔离开关的第一端和所述输出模块的输出端连接，所述隔离开关的第二端和所述牵引变流器连接。

优选的，该电力机车无电区移动装置还包括控制模块，所述控制模块的第一输出端和所述降压模块的控制端连接，所述控制模块的第二输出端和所述升压模块的控制端连接，所述控制模块的第三输出端和所述输出模块的控制端连接。

优选的，所述降压模块和/或所述升压模块和/或所述输出模块包括电气隔离模块。

优选的，所述锂电池组为钛酸锂电池组。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电力机车，包括如上述任意一项所述的电力机车无电区移动装置。

本发明提供了一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，包括降压模块，锂电池组，升压模块，超级电容模组和输出模块，其中：降压模块的输入端和电源模块连接，降压模块的输出端和锂电池组的输入端连接，锂电池组的输出端和升压模块的输入端连接，升压模块的输出端和超级电容模组的输入端连接，超级电容模组的输出端和输出模块的输入端连接，输出模块的输出端和牵引变流器连接；该电力机车无电区移动装置通过锂电池组和超级电容模组储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。

可见，在实际应用中，采用本发明所提供的集成了锂电池组和超级电容模组的电力机车无电区移动装置，在不凭借电力机车外界力量的基础上就可以实现电力机车的自主移动，绿色环保，最大限度精简操作人员，简化电力机车操作流程，且不易造成安全事故，同时不受环境因素限制。

本发明还提供了一种电力机车无电区移动系统及电力机车，具有和上述电力机车无电区移动装置相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种电力机车无电区移动装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的一种电力机车无电区移动装置的另一种结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，在不凭借电力机车外界力量的基础上就可以实现电力机车的自主移动，绿色环保，最大限度精简操作人员，简化电力机车操作流程，且不易造成安全事故，同时不受环境因素限制；本发明的另一核心是提供一种电力机车。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种电力机车无电区移动装置的结构示意图，应用于电力机车，包括降压模块1，锂电池组2，升压模块3，超级电容模组4和输出模块5，其中：

降压模块1的输入端和电源模块连接，降压模块1的输出端和锂电池组2的输入端连接，锂电池组2的输出端和升压模块3的输入端连接，升压模块3的输出端和超级电容模组4的输入端连接，超级电容模组4的输出端和输出模块5的输入端连接，输出模块5的输出端和牵引变流器连接；

该电力机车无电区移动装置通过锂电池组2和超级电容模组4储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。

具体的，在本发明中，由电力机车内部的蓄电池或电力机车内部的充电机回路充当电源模块输出110V直流控制电，并通过降压模块1为锂电池组2进行第一次充电，将电力机车内部提供的110V直流控制电存储在锂电池组2和超级电容模组4内，在无外部供电状态下或库内牵引模式下，经输出模块5将驱动电压输出给电力机车内部的牵引变流器，使电力机车可以自行走，完成调车作业。

可以理解的是，考虑到电力机车内部的充电机/蓄电池的功率，可以将降压模块1的典型功率设计为500W，以便其长时间小电流持续为锂电池组2补充能量，以保证电力机车在进行调车作业时的电量储备，相应的，降压模块1根据锂电池组2的电压分段，充电模式可以分为恒流充电和恒压充电。

当然，降压模块1的各个参数根据电力机车移动的实际需要决定，本发明在此不做限定。

具体的，锂电池组2的容量大，所以调车所需的能量主要存储在锂电池组2内，并由锂电池组2通过升压模块3为超级电容模组4补充能量，以提供维持电力机车移动的能量，在一定程度上提升了电力机车的移动距离。超级电容模组4作为一个能输出大功率的储能器件，短时间内可以输出35-40KW的电功率，驱动电力机车移动，提高了电力机车在部分带弯道线路的移动能力。其中，锂电池组2中可以包括多块串联或并联的锂电池，超级电容模组4中可以包括多个串联或并联的超级电容，锂电池组2的工作电压范围为40Vdc-90Vdc，超级电容模组4的工作电压范围100Vdc-300Vdc。

相应的，输出模块5的功率典型值为10KW，过载能力达到45KW，由于本移动装置的运行工况是在无电区区域上，因此输出模块5仅在电力机车处于无电区区域进行调车作业时工作，为短时时间间歇性工作，输出模块5可以输出电力机车内部的牵引变流器所需的600V的直流电压。

具体的，采用本发明所提供的电力机车无电区移动装置，在不依靠电力机车外界力量的基础上，可以驱动电力机车每次移动100～300米。可以理解的是，在进行完一次调车作业后，锂电池组2和超级电容模组4储存的能量会消耗一部分，如果锂电池组2和超级电容模组4中存储的能量还能满足一次电力机车的调车作业，或者为本移动装置充电一段时间后(比如半小时)，本发明所提供的移动装置可以再次工作。

综上所述，对本发明所提供的电力机车无电区移动装置的工作流程进行举例说明，假设电源模块为电力机车内部的蓄电池，降压模块1将蓄电池提供的110Vdc转换成48Vdc，为锂电池组2充电，升压模块3将锂电池组2提供的48Vdc转换为180Vdc，为超级电容模组4充电，由超级电容模组4输出的能量经输出模块5为牵引变流器提供600Vdc的驱动电压，以驱动电力机车移动。

本发明提供了一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，包括降压模块，锂电池组，升压模块，超级电容模组和输出模块，其中：降压模块的输入端和电源模块连接，降压模块的输出端和锂电池组的输入端连接，锂电池组的输出端和升压模块的输入端连接，升压模块的输出端和超级电容模组的输入端连接，超级电容模组的输出端和输出模块的输入端连接，输出模块的输出端和牵引变流器连接；该电力机车无电区移动装置通过锂电池组和超级电容模组储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。

可见，在实际应用中，采用本发明所提供的集成了锂电池组和超级电容模组的电力机车无电区移动装置，在不凭借电力机车外界力量的基础上就可以实现电力机车的自主移动，绿色环保，最大限度精简操作人员，简化电力机车操作流程，且不易造成安全事故，同时不受环境因素限制。

请参照图2，图2为本发明所提供的一种电力机车无电区移动装置的另一种结构示意图，该电力机车无电区移动装置在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该电力机车无电区移动装置还包括直流断路器QF1，直流断路器QF1的第一端和电源模块连接，直流断路器QF1的第二端和降压模块1的输入端连接。

具体的，为了给本发明所提供的移动装置提供可靠的110V直流控制电，本发明还在电源模块和降压模块1之间连接了直流断路器QF1，使本移动装置免受过载、短路等故障的危害。

作为一种优选的实施例，该电力机车无电区移动装置还包括隔离开关6，隔离开关6的第一端和输出模块5的输出端连接，隔离开关6的第二端和牵引变流器连接。

具体的，隔离开关6的主要作用是隔离电流和切换电路，有足够的绝缘能力，用以保证人身和设备的安全。

可以理解的是，当电力机车处于无电区区域时，闭合隔离开关6，使本移动装置输出驱动电压以驱动电力机车移动。

作为一种优选的实施例，该电力机车无电区移动装置还包括控制模块，控制模块的第一输出端和降压模块1的控制端连接，控制模块的第二输出端和升压模块3的控制端连接，控制模块的第三输出端和输出模块5的控制端连接。

具体的，控制模块通过RS485或CAN分别与降压模块1、升压模块3、输出模块5通讯。当该电力机车无电区移动装置上存在电压时，控制模块上电判断是否给该电力机车无电区移动装置的主回路供电。控制模块具有监控、故障判断、记录、参数设置等功能，同时可以对锂电池组2和超级电容模组4进行过压、过温保护，相应的，人机界面通过RS485或CAN与控制模块通讯。

作为一种优选的实施例，降压模块1和/或升压模块3和/或输出模块5包括电气隔离模块。

具体的，降压模块1中包括电气隔离模块，对锂电池组2的输入电压进行电气隔离，升压模块3中包括电气隔离模块，对超级电容模组4的输入电压进行电气隔离，输出模块5中包括电气隔离模块，对输出的驱动电压进行电气隔离。

当然，降压模块1、升压模块3和输出模块5，均可以包括电气隔离模块，也可以任意一个或任意两个的组合包括电气隔离模块，本发明在此不做限定。

作为一种优选的实施例，锂电池组2为钛酸锂电池组。

具体的，钛酸锂电池的安全性好，由于钛酸锂电池是零应变材料，不会在充放电过程中发生结构的变化，具有非常优越的循环性能，同时可以快速充放电，且自放电小，不起火不爆炸，提供能量力度比较大。相应的，由多块钛酸锂电池并联或串联组成的钛酸锂电池组，同样具有上述的有益效果。

当然，锂电池组2除了可以为钛酸锂电池组，还可以为其他锂电池组，本发明在此不做限定。

本发明还提供了一种电力机车，包括如上述任意一项的电力机车无电区移动装置。

对于本发明所提供的一种电力机车的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种电力机车无电区移动装置，应用于电力机车，其特征在于，包括降压模块，锂电池组，升压模块，超级电容模组和输出模块，其中：

所述降压模块的输入端和电源模块连接，所述降压模块的输出端和所述锂电池组的输入端连接，所述锂电池组的输出端和所述升压模块的输入端连接，所述升压模块的输出端和所述超级电容模组的输入端连接，所述超级电容模组的输出端和所述输出模块的输入端连接，所述输出模块的输出端和牵引变流器连接；

该电力机车无电区移动装置通过所述锂电池组和所述超级电容模组储存电力机车移动所需的能量，以便为电力机车在无外部供电状态下或库内牵引模式下提供稳定的驱动电压。

2.根据权利要求1所述的电力机车无电区移动装置，其特征在于，该电力机车无电区移动装置还包括直流断路器，所述直流断路器的第一端和所述电源模块连接，所述直流断路器的第二端和所述降压模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的电力机车无电区移动装置，其特征在于，该电力机车无电区移动装置还包括隔离开关，所述隔离开关的第一端和所述输出模块的输出端连接，所述隔离开关的第二端和所述牵引变流器连接。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的电力机车无电区移动装置，其特征在于，该电力机车无电区移动装置还包括控制模块，所述控制模块的第一输出端和所述降压模块的控制端连接，所述控制模块的第二输出端和所述升压模块的控制端连接，所述控制模块的第三输出端和所述输出模块的控制端连接。

5.根据权利要求4所述的电力机车无电区移动装置，其特征在于，所述降压模块和/或所述升压模块和/或所述输出模块包括电气隔离模块。

6.根据权利要求5所述的电力机车无电区移动装置，其特征在于，所述锂电池组为钛酸锂电池组。

7.一种电力机车，其特征在于，包括如权利要求1-6任意一项所述的电力机车无电区移动装置。