CN212811341U - 一种充电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种充电装置，充电模块的个数为至少两个，各个充电模块的三相电源输入单元并联输入、功率单元并联输出，由此以并联扩大输出，在满足负载使用情况下可灵活扩容，当其中一个充电模块故障时，其他充电模块能够正常供电，同时相邻充电模块间通讯连接，当其中一个或多个充电模块故障时，不会造成系统的通讯中断，通过统一的对外通讯传输仍然能与上位机进行正常通讯传输。同时，控制单元根据蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个充电模块的各个功率单元调节统一输出电压，使得所有充电模块保持输出电压的同步变化。

Description

一种充电装置

技术领域

本实用新型涉及蓄电池充电技术领域，更具体地说，涉及一种充电装置。

背景技术

随着旅客需求和轨道车辆自身设计的不断完善和提高，车下电源装置和其它设备也需要向轻量化、高效率迈进，同时还要有足够的余量为后续负载改进提供充足的功率保证。充电装置是车辆电路系统极为重要的供电装置，为紧急蓄电池供电的同时也为照明、广播、视频等负载和控制电路供电，目前主要有以下方案：

采用两路DC/DC模块，第一模块负极输入端与第二模块正极输入端连接，第一模块输出与第二模块输出并联，每路模块的IGBT单元仍为桥式电路，功率器件电压值选用计算值。

以上方案存在下述问题，输入端采用一路负极对另一路正极连接的两路DC/DC模块，功率器件可选耐压值降低，在输出效率方面有很大的提高和改善，但电路结构更加复杂，其中任意一路发生故障，另一路模块都将承载较大的负载和电压冲击，电路安全隐患较大；同时，当对控制单元进行软件固化时，需要拆卸控制板，使用PC机配合专用的程序烧录器进行控制程序的刷新，烧录过程中如连接错误或中途失电极易损坏控制板。为减轻充电装置与列车安全计算机通讯数据传输量，通常采用半双工方式200ms频率查询和交换充电装置数据，存储空间小、传输字节较少，一旦充电装置故障，详细的故障数据无法上传至列车安全计算机，造成故障判断困难，延误列车运行。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种充电装置，以解决现有技术中输入端采用一路负极对另一路正极连接的两路DC/DC模块，功率器件可选耐压值降低，其中任意一路发生故障，另一路模块都将承载较大的负载和电压冲击，电路安全隐患较大的问题。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种充电装置，包括充电模块，所述充电模块包括控制单元、分别与所述控制单元连接的蓄电池温度采集单元、用于与三相电源连接的三相电源输入单元和用于为蓄电池和直流母线提供功率的功率单元；所述充电模块的个数为至少两个，各个所述充电模块的三相电源输入单元并联输入、所述功率单元并联输出，各个所述充电模块间通讯连接；

所述控制单元根据所述蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个所述功率单元调节输出电压以对蓄电池进行充电。

优选地，任一所述充电模块包括至少两个通讯接口，处于所有所述充电模块中首端的所述充电模块的一个通讯接口与用以对外通讯的外接设备连接，处于所有所述充电模块中尾端的所述充电模块的一个通讯接口与用以与截止通讯的终端电阻连接。

优选地，还包括：

能够与任一所述充电模块的控制单元连接的手持操作终端，所述手持操作终端包括用以参数设置和显示的人机交互模块，所述人机交互模块包括终端通讯接口、用以进行参数输入的按键、用以显示工作状态和数据参数的显示屏和用以进行状态显示的状态指示灯；

所述按键包括用以进行本地模式和远程模式切换的本地/远程切换键，当所述本地/远程切换键处于远程模式下、所述充电模块的参数锁定；当所述本地/远程切换键处于本地模式下、所述手持操作终端能够对所述充电模块的参数进行更改。

优选地，任一所述充电模块还包括：

分别与所述控制单元连接的散热风机、用以检测所述充电模块温度的温度采集单元、用以对所述充电模块的输出电路的电流进行检测的电流检测单元；

所述控制单元根据所述温度采集单元的检测温度和/或所述电流检测单元的检测电流计算的输出功率控制所述散热风机的转速；

当所述温度采集单元的检测温度高于设定温度值和/或所述输出功率高于设定输出功率时，所述控制单元控制所述散热风机提高转速；

当所述温度采集单元的检测温度低于所述设定温度值和/或所述输出功率低于所述设定输出功率时，所述控制单元控制所述散热风机降低转速。

优选地，任一所述控制单元包括：

与所述三相电源输入单元连接的输入过欠压控制子单元，所述输入过欠压控制子单元将所述三相电源输入电源的输入电压与预设输入电压范围进行比较；

当所述三相电源输入电源的输入电压超出所述预设输入电压范围时发送输入过欠压报警信号报警并重启所述充电模块，并继续判断重启后的所述三相电源输入电源的输入电压是否超出所述预设输入电压范围，若是，则切断供电并发送输入过欠压报警信号报警；若否，则正常供电。

优选地，所述输入过欠压控制子单元包括：

用于吸收或抑制供电线路中振荡电压的浪涌吸收电路；

和/或用于控制无电区或分相区间电路延时接通的过分相延时电路；

分别与所述浪涌吸收电路和/或所述过分相延时电路连接的第一比较器；

所述第一比较器将所述浪涌吸收电路和/或所述过分相延时电路的稳定电压与所述预设输入电压范围比较，当所述三相电源输入电源的输入电压超出所述预设输入电压范围时发送输入过欠压报警信号报警并重启所述充电模块，发送启动信号至第二比较器；

所述第二比较器继续判断所述三相电源输入电源的输入电压是否超出所述预设输入电压范围，若是，则触发一级断路保护电路切断供电并发送输入过欠压报警信号报警；若否，则正常供电。

优选地，任一所述控制单元还包括：

与所述充电模块的输出电路连接的输出过欠压控制子单元，所述输出过欠压控制子单元将所述充电模块的输出电路的输出电压与预设输出电压范围进行比较；

当所述充电模块的输出电路的输出电压小于所述预设输出电压范围的最小值时发送输出过欠压报警信号报警并重启所述充电模块，并重复判断预设次数内所述三相电源输出电源的输出电压是否均小于所述预设输出电压范围的最小值，若是，则切断供电并发送输出过欠压报警信号报警；若否，则正常供电；

当所述充电模块的输出电路的输出电压大于所述预设输出电压范围的最大值时发送过欠压报警信号报警并切断供电。

优选地，任一所述控制单元还包括：

用于根据所述电流检测单元检测的输出电流与预设电流值比较，当所述电流检测单元的输出电流大于或等于所述预设电流值时，控制所述充电模块重启，并当重复判断的预设次数内所述电流检测单元检测的输出电流均大于或等于所述预设电流值时、向上位机上传电流故障信号的过流控制子单元，所述过流控制子单元与所述电流检测单元连接。

优选地，任一所述控制单元还包括：

用于当接收到故障信号后控制所述充电模块重新启动，且当所述充电模块重新启动两次均失败时，分别切断所述三相电源输入单元与三相电源、所述功率单元与负载之间的连接并发送所述故障信号和减载请求信号至上位机的停机自锁控制子单元。

优选地，所述终端通讯接口为RJ45网络接口。

本实用新型提供的充电装置，包括充电模块，充电模块包括控制单元、分别与控制单元连接的蓄电池温度采集单元、用于与三相电源连接的三相电源输入单元和用于为蓄电池和直流母线提供功率的功率单元，充电模块的个数为至少两个，各个充电模块的三相电源输入单元并联输入、功率单元并联输出，相邻充电模块间通讯连接；控制单元根据蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个功率单元调节输出电压以对蓄电池进行充电。

应用本实用新型提供的充电装置，充电模块的个数为至少两个，各个充电模块的三相电源输入单元并联输入、功率单元并联输出，由此以并联扩大输出，在满足负载使用情况下可灵活扩容，当其中一个充电模块故障时，其他充电模块能够正常供电，同时相邻充电模块间通讯连接，当其中一个或多个充电模块故障时，不会造成系统的通讯中断，通过统一的对外通讯传输仍然能与上位机进行正常通讯传输。同时，控制单元根据蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个充电模块的各个功率单元调节统一输出电压，使得所有充电模块保持输出电压的同步变化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的一种充电模块的原理图；

图2为本实用新型实施例提供的输入过欠压的控制流程图；

图3为本实用新型实施例提供的输出过欠压的控制流程图；

图4为本实用新型实施例提供的散热风机的控制原理示意图；

图5为本实用新型实施例提供的多充电模块并联组合各充电模块地址位示意图；

图6为本实用新型实施例提供的多充电模块并联组合系统框图。

附图中标记如下：

充电模块1、三相电源2、PTC热敏电阻3、第一通讯接口4、第二通讯接口5、手持操作终端6、第一比较器7、第二比较器8、输出过欠压控制子单元9；

整流电路101、降压变压电路102、谐振电路103、整流滤波隔离电路104、控制单元105、散热风机106、NTC热敏电阻107、电流传感器108。

具体实施方式

本实用新型实施例公开了一种充电装置，以解决现有技术中输入端采用一路负极对另一路正极连接的两路DC/DC模块，电路结构更加复杂，其中任意一路发生故障，另一路模块都将承载较大的负载和电压冲击，电路安全隐患较大的问题。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-图6，图1为本实用新型实施例提供的一种充电模块的原理图；图2为本实用新型实施例提供的输入过欠压的控制流程图；图3为本实用新型实施例提供的输出过欠压的控制流程图；图4为本实用新型实施例提供的散热风机的控制原理示意图；图5为本实用新型实施例提供的多充电模块并联组合各充电模块地址位示意图；图6为本实用新型实施例提供的多充电模块并联组合系统框图。

在一种具体的实施方式中，本实用新型提供的充电装置，包括充电模块1，充电模块1包括控制单元105、分别与控制单元105连接的蓄电池温度采集单元、用于与三相电源2连接的三相电源2输入单元和用于为蓄电池和直流母线提供功率的功率单元，充电模块1的个数为至少两个，各个充电模块1的三相电源2输入单元并联输入、功率单元并联输出，相邻充电模块1间通讯连接；

控制单元105根据蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个功率单元调节输出电压以对蓄电池进行充电。

充电模块1的三相电源2输入单元和三相交流电源连接，充电模块1包括整流电路101、降压变压电路102、谐振电路103、功率电路和整流滤波隔离电路104。上述各电路的具体结构可参考现有技术，输出直流电源DC+/Bat-供给列车母线，Bat+/Bat-为蓄电池充电。其中，功率电路优选为可控碳化硅半导体器件搭建，高频驱动使输出的纹波电压更低、输出效率更高，同时实现电抗器的小型化和轻量化。如同等功率的8kW充电装置，采用碳化硅材质的功率器件具有高耐压、低导通电阻和高速的优点。通过提高开关频率，变压器、电感、电容器等周边器件的体积更小，例如碳化硅功率模块的尺寸可以达到仅为硅材料的1/10左右的体积，克服了硅功率器件因为开关损耗大而具有的发热问题，以AC/DC转换为例，很轻松达到90％以上的转换效率。

其中，充电模块1的个数为两个或两个以上，各充电模块1的三相电源2输入单元并联输入，各充电模块1的功率单元并联输出，各充电模块1间通过RS485、CAN等通讯方式串联构成一个通讯系统，对外可使用CAN通讯或以太网等通讯连接外接设备，如车载HMI屏或其他终端，外接并共享蓄电池温度，实施调整输出电压和充电电流。优选地，各充电模块1启动信号线直接连接DC24V母线，当输入交流供电时充电装置自动启动并输出电压。

如图5所示，使用多充电模块1并联组合时，控制单元105会通过编码位的方式对每个充电模块1设定唯一的编码，如Bit1为1，Bit2为0代表充电模块11；Bit1为0，Bit2为1代表充电模块1，其它充电模块1也可继续设置唯一的编码，图中所示仅为示意如位数不够也可以使用3位进行编码位的扩展和更多充电模块1编码的设置，避免各充电模块1在数据传输时出线错乱和混淆，同时也方面外接车载HMI或其它显示设备识别和区分各模块工作状态，进行精准控制。

蓄电池温度采集单元与用以检测蓄电池温度的PTC热敏电阻连接，控制单元105接收蓄电池温度采样PTC热敏电阻反馈的蓄电池温度，实时调整充电模块1的直流输出电压。

应用本实用新型提供的充电装置，充电模块1的个数为至少两个，各个充电模块1的三相电源2输入单元并联输入、功率单元并联输出，由此以并联扩大输出，在满足负载使用情况下可灵活扩容，当其中一个充电模块1故障时，其他充电模块1能够正常供电，同时相邻充电模块1间通讯连接，当其中一个或多个充电模块1故障时，不会造成系统的通讯中断，通过统一的对外通讯传输仍然能与上位机进行正常通讯传输。同时，控制单元105根据蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个充电模块1的各个功率单元调节统一输出电压，使得所有充电模块1保持输出电压的同步变化。

具体的，任一充电模块1包括至少两个通讯接口。在一种实施例中，任一充电模块1包括第一通讯接口4和第二通讯接口5，单独一个充电模块1工作时，第一通讯接口4对外通讯传输，连接车载HMI或其他显示设备，第二通讯接口5安装终端电阻截止通讯以提高和加强通讯传输质量。在多个充电模块1并联组合系统中，处于所有充电模块1中首端的处于所有充电模块1中首端的充电模块1的一个通讯接口与用以对外通讯的外接设备连接，处于所有充电模块1中尾端的充电模块1的一个通讯接口与用以截止通讯的终端电阻连接。

在使用时，实际供电系统中根据负载和实际工况需要可以并联接入多个充电模块1实现整体输出功率的扩容。按照图6所述的方式完成多充电模块1并联组合系统通讯的连接，以充电模块11为例，其通讯口一对外进行通讯传输。PTC热敏电阻对蓄电池温度采样反馈连接至充电模块1，通过图6的系统通讯将采样到的蓄电池温度共享给系统中的各个充电模块1，充电模块1中的控制单元105根据蓄电池温度和电压/电流补偿特性进行可控整流并实时调节输出电压，使所有充电模块1保持输出电压的同步变化。搭建该多充电模块1并联组合系统时，所有充电模块1的控制参数需保持一致。输入三相电源2并联接入系统。

进一步地，还包括：

能够与任一充电模块1的控制单元105连接的手持操作终端6，手持操作终端6包括用以参数设置和显示的人机交互模块，人机交互模块包括用以进行参数输入的按键、用以显示工作状态和数据参数的显示屏、用以进行状态显示的状态指示灯和终端通讯接口；人机交互模块可为触摸屏等设备，可根据需要进行设置。

手持操作终端6为手持式操作，体积小、质量轻、携带方便、支持热拔插，人机交互界面由按键、显示屏、状态指示灯、RJ45网络接口组成。按键包括上/下翻转键、数字键、功能变量键、本地/远程切换键，显示屏显示工作状态和数据参数，状态指示灯为黄、绿、红三色一体，绿色代表充电模块1正常工作指示，黄色代表充电模块1报警指示，红色代表充电模块1故障指示，RJ45网络接口通过数据线连接充电模块1控制单元105或多模块系统对外接口，数据传输稳定、抗干扰能力强，通过与控制单元105连接即可激活便携式手持操作盘，无需再单独提供控制电。

进一步地，按键包括用以进行本地模式和远程模式切换的本地/远程切换键，当本地/远程切换键处于远程模式下、充电模块1的参数锁定；当本地/远程切换键处于本地模式下、手持操作终端6能够对充电模块1的参数进行更改。

当手持操作终端6与单个工作状态充电模块1通讯连接时，可通过状态指示灯反映充电模块1工作状态，如绿灯常亮则充电模块1工作正常，如黄灯常亮则充电模块1报警但仍能继续工作，如红灯常亮则充电模块1故障停止输出。当充电模块1处于报警或故障状态时，手持操作终端6可以精准解析并通过显示屏显示具体的报警或故障代码及原因。为避免误操作等原因造成充电模块1控制参数的改动甚至丢失，当本地/远程切换键处于远程模式下充电模块1所有参数被锁定无法修改，此时仅允许读取充电模块1的工作参数；当本地/远程切换键处于本地模式下，通过手持操作终端6可以方便的改写蓄电池温度与输出电压参数，为不同型号、不同倍率的蓄电池充电。调整充电模块1的额定电流参数可以改变充电模块1输出功率，降低损耗，为不同功率的负载供电。调整输入输出电压参数可以为不同电压等级的电路供电。控制单元105预留I/O接口，通过手持操作终端6进行参数设置可以为充电装置扩展新的功能，满足不同客户的需求。

当手持操作终端6与多个并联输出的充电模块1通讯系统连接时，通过串联(或并联)手持操作终端6可以共享系统中每个充电模块1的工作状态和参数信息。如系统中所有充电模块1均正常工作时，状态指示灯绿灯常亮，如其中任意一台充电模块1故障则状态指示灯红灯常亮，且显示屏显示对应地址位的充电模块1具体的故障代码及信息。如需读取其中一个充电模块1参数信息，只需在读取、改写或设定参数前通过数字键输入该充电模块1的地址位锁定充电模块1，点击功能变量键进入该充电模块1参数界面，通过上/下翻转键查询不同的控制参数和工作输出状态，实现上述同样的功能。

该手持操作终端6连接充电模块1(或多个并联输出的充电模块1通讯系统)时显示屏会主动显示工作参数或故障信息，正常工作状态下显示屏会主动显示输入电压、输出电压和输出电流等信息，故障状态时(或其中一个充电模块1故障)显示屏主动显示充电模块1地址位、故障代码、具体故障信息，方便快速的进行故障锁定和判断。同时便携式手持操作盘还具有存储记忆功能，进行周期性的循环存储，减小存储空间，提高存储信息利用率。通过显示屏和按键组合还可以进行信息筛选，生成运行/故障状态趋势图，便于信息统计和产品RAMS分析。

在通过手持操作终端6查询或监控系统中任一个充电模块1的工作状态时，在本地模式下可对其参数进行修改，同时系统中各个充电模块1的参数均进行更新，而无需逐一对各个充电模块1进行控制参数的更新。

手持操作终端6可设置为PC机、平板电脑或其他控制终端。

在上述各实施例的基础上，任一充电模块1还包括：

分别与控制单元105连接的散热风机106、用以检测充电模块1温度的温度采集单元、用以对充电模块1的输出电路的电流进行检测的电流检测单元；

控制单元105根据温度采集单元的检测温度和/或电流检测单元的检测电流计算的输出功率控制散热风机106的转速；

当温度采集单元的检测温度高于设定温度值和/或输出功率高于设定输出功率时，控制单元105控制散热风机106提高转速；

当温度采集单元的检测温度低于设定温度值和/或输出功率低于设定输出功率时，控制单元105控制散热风机106降低转速。

散热风机106为EC风机，充电模块1正常输出后由DC+/Bat-提供散热风机106工作电源，散热风机106自带通讯输出接口、传感器输出接口、调速开关输出接口等。基于温度采集单元对充电模块1温度采集反馈、电流检测单元对充电模块1输出电流采集反馈，温度采集单元设置为NTC热敏电阻107，电流检测单元为电流传感器108。控制单元105控制散热风机106的启停，以及散热风机106启动后实现转速的实时控制，实现充电模块1散热控制高智能、高节能、高效率。

同时对充电模块1温度采样反馈和对充电模块1输出电流采样反馈也可以进行互备和互补；当对充电模块1温度采样失效或NTC热敏电阻107故障时，控制单元105可以根据电流传感器108对充电模块1输出电流采样反馈从而对散热风机106进行启停和转速控制，当控制单元105通过输出电流计算得到充电模块1输出功率较高或超过设定的功率时可以开启风机并调快转速，当输出功率较低或低于设定的功率时可以调低散热风机106转速或关闭散热风机106；同样当对充电模块1输出电流采样反馈失效或电流传感器108故障时，控制单元105可以根据NTC热敏电阻107对充电模块1温度采样反馈对散热风机106进行启停和转速控制，当温度较高甚至超过设定值时，可以开启风机并调快转速。当温度较低甚至低于设定值时，可以调低散热风机106转速或关闭散热风机106。

可以理解的是，充电模块1的温度与输出功率间存在对应的关系函数，以实现散热风机106智能、高效和节能控制。

在上述各实施例的基础上，控制单元105包括：

与三相电源2输入单元连接的输入过欠压控制子单元，输入过欠压控制子单元将三相电源2输入电源的输入电压与预设输入电压范围进行比较；

当三相电源2输入电源的输入电压超出预设输入电压范围时发送输入过欠压报警信号报警并重启充电模块1，并继续判断重启后的三相电源2输入电源的输入电压是否超出预设输入电压范围，若是，则切断供电并发送输入过欠压报警信号报警；若否，则正常供电。

可以理解的是，此处的超出预设输入电压范围指大于预设输入电压范围的最大值和小于预设输入电压范围的最小值。由此设置，以实现输入过欠压保护功能。

进一步地，输入过欠压控制子单元包括：

用于吸收或抑制供电线路中振荡电压的浪涌吸收电路和/或用于控制无电区或分相区间电路延时接通的过分相延时电路，分别与浪涌吸收电路和/或过分相延时电路连接的第一比较器7；

第一比较器7将浪涌吸收电路和/或过分相延时电路的稳定电压与预设输入电压范围比较，当三相电源2输入电源的输入电压超出预设输入电压范围时发送输入过欠压报警信号报警并重启充电模块1，发送启动信号至第二比较器8；

第二比较器8继续判断三相电源2输入电源的输入电压是否超出预设输入电压范围，若是，则触发一级断路保护电路切断供电并发送输入过欠压报警信号报警；若否，则正常供电。

其中，浪涌吸收电路由母线电感和吸收电容通过串并联的方式组成，过分相延时电路由延时继电器组成，用以控制无电区或分相区间电路的仰视接通。输入电源通过浪涌吸收电路和/或过分相延时电路后基本稳定，第一比较器7获取该稳定电压并与控制单元105的预设输入电压范围比较，若该稳定电压在预设输入电压范围内波动则正常供电，若否，则发送输入过欠压报警信号报警并重启充电模块1。

第二比较器8继续判断报警电路输出的电压并与控制单元105设定的电压，如电压恢复到允许波动范围内则正常供电，如电压超过允许波动范围则触发一级断路保护电路，切断供电同时向控制单元105发送过欠压信号，触发一级断路保护电路后需要手动恢复供电，该输入过欠压保护电路在稳压的基础上能够有效的预防过分相等原因造成的误操作保护。

在上述各实施例的基础上，控制单元105还包括：

与充电模块1的输出电路连接的输出过欠压控制子单元9，输出过欠压控制子单元9将充电模块1的输出电路的输出电压与预设输出电压范围进行比较；

当充电模块1的输出电路的输出电压小于预设输出电压范围的最小值时发送输出过欠压报警信号报警并重启充电模块1，并重复判断预设次数内三相电源2输出电源的输出电压是否均小于预设输出电压范围的最小值，若是，则切断供电并发送输出过欠压报警信号报警；若否，则正常供电；上述预设次数可设置为三次。

输出过欠压控制子单元9包括：

第三比较器，第三比较器将充电模块的输出电路的输出电压与预设输出电压范围进行比较，当充电模块的输出电路的输出电压小于预设输出电压范围的最小值时触发欠压报警电路启动，且发送输出过欠压报警信号至控制单元重启充电模块，第三比较器当预设次数内三相电源输出电源的输出电压均小于预设输出电压范围的最小值时，切断供电并发送输出过欠压报警信号报警；

第三比较器当充电模块的输出电路的输出电压大于预设输出电压范围的最大值时，触发过压断电保护电路切断供电并发送输出过欠压报警信号报警。

当充电模块1的输出电路的输出电压大于预设输出电压范围的最大值时发送过欠压报警信号报警并切断供电。

输出过欠压控制子单元9包括输出欠压报警电路和输出过压断路保护电路，基于蓄电池负载永久供电的特点，充电模块1短时低电压供电对直流母线影响较小，输出过欠压控制子单元9获取充电模块1输出电压并与控制单元105设定的电压值进行比较，当输出电压低于电压设定值时欠压报警电路向控制单元105发送欠压报警信号，控制单元105发送充电模块1重启指令，如三次重启均欠压则断路保护；当输出电压高于设定值时过压断路保护电路向控制单元105发送过压信号，控制单元105发送断路保护指令，需手动恢复。

具体的，控制单元105还包括：

与电流检测单元连接的过流控制子单元，过流控制子单元根据电流检测单元检测的输出电流与预设电流值比较，当电流检测单元的输出电流大于或等于预设电流值时，控制充电模块1重启，并重复判断预设次数内电流检测单元检测的输出电流是否均大于或等于预设电流值，若是，则向上位机上传电流故障信号。

过流控制子单元根据电流检测单元检测的输出电流与预设电流值比较；

过流控制子单元包括：

第四比较器，第四比较器当电流检测单元的输出电流大于或等于预设电流值时，控制充电模块重启，并当重复判断预设次数内电流检测单元检测的输出电流均大于或等于预设电流值时，向上位机上传电流故障信号。

根据短路电流大的特性，充电模块1控制单元105设定短路保护与过流保护相结合的保护方式，通过电流传感器108采样输出电流并与控制单元105设定的电流值进行对比，超出设定电流值即触发过流保护功能，控制单元105发送3次重启信号，如重启期间输出电流或短路恢复正常则故障消失，如3次重启之后输出电流仍超出预设电流值则控制单元105不再发送重启信号并且向车辆终端或显示设备上传故障信号。

在上述各实施例的基础上，控制单元105还包括：

停机自锁控制子单元，停机自锁子单元当接收到故障信号后控制充电模块1重新启动，且当充电模块1重新启动两次均失败时，分别切断三相电源2输入单元与三相电源2、功率单元与负载之间的连接并发送故障信号和减载请求信号至上位机。

当单充电模块1系统正常工作时控制单元105通过通讯系统将OK反馈信号上传至车辆终端或显示设备。当出现故障时充电模块1自动重启两次，在自启过程中如能启动成功并正常工作，充电模块1通过网络通讯反馈重启原因；当两次自动重启失败后，充电模块1控制单元105不再发出启动信号，同时激活停机自锁功能并发出故障信号和减载请求信号，通过网络通讯反馈给车辆终端或显示设备，降低负载功率或启动紧急蓄电池供电、共享列车母线电源。

在多充电模块1并联系统中，输入三相交流主电源采用并联的方式分别为每个充电模块1供电，输出直流电源并联为蓄电池或其它负载供电。正常工作时每个充电模块1控制单元105只发出工作正常反馈信号，当其中一个或多个充电模块1故障后，其控制单元105将激活停机自锁功能同时切断该充电模块1与输入端主电连接、输出端与负载的连接，控制单元105发出故障信号和减载请求信号，通过通讯系统反馈给车辆终端或显示设备，列车机械师或乘务人员可根据车辆终端和/或显示的负载电流决定是否减载甚至启动蓄电池紧急供电，同时根据反馈的故障信号锁定故障充电模块1，而系统中其它充电模块1保持正常供电不受影响。由于每个充电模块1的第一通讯接口4和第二通讯接口5为主从串联关系，当其中一个或多个充电模块1故障时，不会造成系统的通讯中断，通过统一的对外通讯传输仍然能与车辆控制终端正常通讯传输。

根据实际工况选定充电模块1的数量，根据图5所述对每个充电模块1设定唯一的编码。确定蓄电池类型和充电温度补偿特性后利用手持操作终端6修改和确认充电模块1控制参数，同时设定充电模块1散热风机106、模块温度与输出功率对应的关系参数，实现散热风机106智能、高效和节能控制。按照图6所述完成多充电模块1并联组合系统通讯的连接，完成输入输出并联电路的连接后即可通电工作。

上述装置采用自然风冷与强制风冷相结合的方式，具体的，每个充电模块1配置EC风机，结合对充电模块1的NTC温度采样和输出电流采样反馈，控制风机的启停和实现最佳的转速，从而达到理想的散热效果，实现风冷控制的高智能、高节能和高效率。为适应和满足不同种类的蓄电池温度补偿充电，本申请摒弃传统的电路板软件固化需要拆装机的方式，使用手持操作终端6通过RJ45网络接口连接DSP数字信号控制单元105，可方便快捷的修改包括输出电压与蓄电池温度参数在内的控制参数。为避免误操作造成程序混乱，手持操作终端6还设置了本地控制与远程监控选项，只有在本地控制模式在才能进行参数的修改，同时本手持操作终端6还替代了服务软件的功能，可查询充电模块1工作状态和故障信息。根据实际工况和负载不同可实现多充电模块1并联输出扩大容量，统一的通讯传输和集中的蓄电池温度采集，实现所有充电模块1输出电压的同步变化。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (5)

1.一种充电装置，包括充电模块，所述充电模块包括控制单元、分别与所述控制单元连接的蓄电池温度采集单元、用于与三相电源连接的三相电源输入单元和用于为蓄电池和直流母线提供功率的功率单元，其特征在于：

所述充电模块的个数为至少两个，各个所述充电模块的三相电源输入单元并联输入、所述功率单元并联输出，各个所述充电模块间通讯连接；

所述控制单元根据所述蓄电池温度采集单元采集到的蓄电池温度控制各个所述功率单元调节输出电压以对蓄电池进行充电。

2.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，任一所述充电模块包括至少两个通讯接口，处于所有所述充电模块中首端的所述充电模块的一个通讯接口与用以对外通讯的外接设备连接，处于所有所述充电模块中尾端的所述充电模块的一个通讯接口与用以与截止通讯的终端电阻连接。

3.根据权利要求1所述的充电装置，其特征在于，还包括：

能够与任一所述充电模块的控制单元连接的手持操作终端，所述手持操作终端包括用以参数设置和显示的人机交互模块，所述人机交互模块包括终端通讯接口、用以进行参数输入的按键、用以显示工作状态和数据参数的显示屏和用以进行状态显示的状态指示灯；

所述按键包括用以进行本地模式和远程模式切换的本地/远程切换键，当所述本地/远程切换键处于远程模式下、所述充电模块的参数锁定；当所述本地/远程切换键处于本地模式下、所述手持操作终端能够对所述充电模块的参数进行更改。

4.根据权利要求1-3任一项所述的充电装置，其特征在于，任一所述充电模块还包括：

分别与所述控制单元连接的散热风机、用以检测所述充电模块温度的温度采集单元、用以对所述充电模块的输出电路的电流进行检测的电流检测单元；

所述控制单元根据所述温度采集单元的检测温度和/或所述电流检测单元的检测电流计算的输出功率控制所述散热风机的转速；

当所述温度采集单元的检测温度高于设定温度值和/或所述输出功率高于设定输出功率时，所述控制单元控制所述散热风机提高转速；

当所述温度采集单元的检测温度低于所述设定温度值和/或所述输出功率低于所述设定输出功率时，所述控制单元控制所述散热风机降低转速。

5.根据权利要求3所述的充电装置，其特征在于，所述终端通讯接口为RJ45网络接口。

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