]5)司机生活用电源系统，与机车控制系统电源系统相互独立，司机用生活电源系统不对机车原有的控制电源系统产生影响。
[0032]在机车正常运行中，机车备用电源系统只是给本系统的蓄电池组充电，同时监视机车控制蓄电池组和备用电源蓄电池组的状态。装置补参与机车控制，一旦本装置的发生故障，可通过输入隔离开关将备用电源装置和机车的辅助回路隔离。
[0033]6)考虑到机车的空间限制，系统采用磷酸铁锂电池。电池组容量留出部分冗余，确保4小时的生活用电量。
【附图说明】
[0034]图1是本发明的3AC逆变电源单元示意图
[0035]图2是本发明的DCllOV逆变电源单元示意图
[0036]图3是本发明的牵车单元示意图
[0037]图4是本发明的控制管理单元示意图
[0038]图5是本发明的锂电池充放电管理单元示意图
[0039]图6是本发明的锂电池BMS原理框图
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图对本发明的电力机车备用电源系统做进一步说明。以TSHP-1型电力机车为例设计备用电源系统，
[0041]1、TSHP-1型电力机车备用电源系统锂电池组设计
[0042]与传统的铅酸电池相比，锂离子电池具有能量密度高、体积小、质量轻、寿命长(使用寿命是铅酸电池的3倍以上)、使用温度范围宽等优势，尤其是以磷酸铁锂为正极材料的磷酸铁锂电池综合优势更加突出。但过充对锂电池的危害极大，因此本系统增加对锂电池组的充放电管理装置，以提高锂电池组的状态容量和使用寿命。
[0043]本系统采用动力用磷酸铁锂电池，动力用磷酸铁锂电池(以中航锂电为例，选400AH的磷酸铁锂电池)额定节电压为3.2V，终止放电电压为2.5V。为达到高于DC96V的额定电池使用电压，电池组由32节电池串接组成。容量计算如下:功率需求:10KW/h ;总电池须提供的电量:=10Kffx4 = 40KW.h
[0044]电池组平均电压:100V(电池在3.1OV后其容量只剩余15%左右。选取400AH的电池，按0.25C倍率放电，即4小时放电完全，单节放电电流为100A)
[0045]装置要求提供的放电电流:10KW/100V = 100A
[0046]蓄电池组需求容量:(10KW/100V)X4 = 400A.h
[0047]因此蓄电池组应采用32节串接的400AH锂电池I组。
[0048]2、TSHP-1型电力机车备用电源系统三相逆变单元设计
[0049]2.1 3AC逆变单元介绍
[0050]3AC逆变模块:主要用于卫生间的冬季加热、空调用电以及司机室用电提供3AC440V电源，和司机使用3AC230V生活用电源，在紧急情况下为机车压缩机补风提供应急3AC440V电源。3AC逆变模块的结构如下:
[0051]2.2 3AC逆变单元技术参数
[0052]输入电压:DC96V_DC120V(依据系统磷酸铁锂电池组的电压)
[0053]输出电压:3相AC440V± 5 % (高频SPffM脉宽调制)
[0054]最大输出功率:30KW
[0055]输出电源频率:50Hz
[0056]工作温度:-20 Γ?+65 Γ
[0057]装置保护功能:输入欠压、输出过流/过压保护、过热保护、输出缺相保护。
[0058]相对湿度:0-95%不结露。
[0059]3、TSHP-1型电力机车备用电源系统DCllOV单元设计
[0060]DCllOV电源模块:用于为司机室照明、卫生间控制单元、冷藏箱提供电源和在紧急情况下为压缩机控制系统提供电源。
[0061]4、TSHP-1型电力机车备用电源系统牵车单元设计
[0062]4.1牵车单元可行性
[0063]由于本系统配备大容量动力锂电池组，在增加低频斩波装置后，可利用新增的蓄电池组实现无网牵车功能。在单机状态下，只需不到50KW的功率即可驱动一台交流牵引电机，实现无网压短距离移车功能。由于磷酸铁锂电池具有较大的放电倍率，可在5C的放电倍率下放电45S以上，即TSHP-1型备用电源系统的锂电池组可提供2000A的瞬时放电电流。当机车起动后，牵引电机的驱动电流和功率降至不足20KW。
[0064]因此，在增加一套低频斩波装置后，完全可利用本系统新增的蓄电池组实现无网牵车功能。极大地提高了检修人员的安全性和移车操作方便程度，提供检修效率。
[0065]4.2牵车单元原理
[0066]充分利用了本系统配备的新增锂电池组的能量，实现单机自主、不需依赖地面设备的移车功能。移车作业的工作环境大为改善，原移车作业需要连接线较多且接线繁琐，或需要公铁两用车来移车，提高了检修和整备的作业效率，极大地节约生产成本；减轻了人员劳动强度，由原来的多人配合作业，转变成了一人可独立轻松地完成移车作业。移车作业的安全性能大为提高，本装置固定安装在机车内部，无需任何拖动的设备和电缆联接作业，避免其它移车作业方式可能产生的危险。
[0067]4.3技术参数
[0068]输入电压:DC96V_DC120V(依据系统磷酸铁锂电池组的电压)
[0069]输出电压:3相AC75V±5% (直流高频斩波方式)
[0070]最大输出功率:50KW
[0071]工作频率:1.0Hz-2.5Hz (调节步长 0.5Hz)
[0072]工作温度:-20°C?+65 °C
[0073]装置保护功能:输出过流保护、缺相保护、隔离转换开关报警。
[0074]相对湿度:0-95%不结露。
[0075]5、TSHP-1型电力机车备用电源系统管理单元设计
[0076]5.1管理单元设计要求:
[0077]①能监控整个备用电源系统的工作状况。
[0078]②能实现对机车原有的铅酸蓄电池的监测和系统自身的锂电池组的充电、放电、浮充及休眠的全面状态控制。具备功能全面的监控系统，对电池的电压、电流、温度、容量、工作状态等进行监控，并将机车原有的铅酸蓄电池组和系统自身的锂电池组的状态信息在装置的显示屏上显示和保存。
[0079]③能实现对系统的输入/输出隔离开关的监测、机车网压信号采集，司机室环境温度的信号采集等功能。
[0080]④能实现对系统的3AC逆变单元的运行参数进行监测，并能根据环境变化调整逆变器的输出，以达到节约减少能耗的目的。
[0081 ] ⑤能实现对系统的DCl1V逆变单元的运行参数进行监测。
[0082]⑥能将系统的实时运行参数在装置的显示屏上显示和保存。
[0083]⑦监测管理系统必须能满足机车的使用环境要求，系统应具有良好的电磁兼容性。
[0084]5.2系统管理单元设计
[0085]管理模块在线监测和显示充电输入模块运行参数及状态，放电输出模块的运行参数及状态，蓄电池组的工作状态，3AC逆变单元和DCl1V单元的运行参数及状态，以及系统所关心的其它外部参数及数据。
[0086]单元模块主要技术参数:
[0087]①输入电源电压:DC77V?DC144V(取自机车控制系统电源)
[0088]②5寸液晶显示屏，用于显示各模块单元的运行参数及信息。
[0089]③通讯总线协议:RS485，
[0090]④电气绝缘强度:电源输入端对机壳施加AC5000V无击穿闪络现象，其它输入输出对机壳施加AC1500V无击穿闪络现象，
[0091]⑤工作温度:-2(TC?+70Γ
[0092]⑥相对湿度:0-95%不结露。
[0093]