一种新型机车电源系统的制作方法

本实用新型涉及机车供电电源技术领域，具体来说是一种新型机车电源系统。

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背景技术：
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机车是利用蒸汽机、柴油机、牵引电动机或其他动力机械产生的动力，并通过机车传动装置驱动动轮(驱动轮)，借助动轮和钢轨之间有一定的粘着力而产生推动力即机车牵引力。机车产生的牵引力克服列车阻力，可拖动比它自身重量大10倍或20倍以上的车列。按动力装置分类，机车分为热力机车和电力机车，所谓热力机车一般自带能源，只要有合适的轨道和添加燃料与水的设备，就能运行，但机车重量和外形尺寸分别受轴重和铁路限界的约束，不能造得过重过大，因而装于机车内的动力装置的重量和尺寸也受到约束。

传统的热力机车电源使用寿命短且日常维护频繁，需定期检查电解液的高度并添加蒸馏水，同时在检查和维护的过程中，需要有专门的技术人员在相应站点的路段进行操作，极大地耗费了人力和空间资源。传统热力机车动力装置的缺点是比能低，但对其重量和尺寸又有一定的限制，不能因为提高比能而随意增加电源动力装置的重量和大小，所以对其设计具有非常严格的要求。机车主要用于牵引比起自身重量大的车列，需要非常大的瞬时功率，其动力装置的突破是亟待解决的问题。

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技术实现要素：
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本实用新型是针对传统机车动力装置比能低、需要频繁地维护保养的弊病，以提高机车工作效率为目的而设计的一种新型机车电源系统。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

新型机车电源系统包括电容箱箱体、电容总成、电容管理系统及连接控制系统，所述的电容箱箱体外部设有用于连接机车的插座，电容箱箱体内设有由若干超级电容器通过串并联方式构成的电堆模块，所述的电堆模块相互连接组成电容总成，每个电容总成通过连接控制系统与电容管理系统连接，从而对电容总成进行控制和均衡。

所述的电容箱箱体内还装设有熔断器、蒸发器、温度探头、空调、风扇、充电装置及报警系统，箱体外侧装设有空调外机。

所述的电容管理系统为控制电容箱中各部件的集成系统，包括温控开关、加热启动装置、电流传感器、压力传感器、DC-DC转换模块、空调报警、电容报警和监控装置。

所述的连接控制系统由采集线、子节点组成，子节点经采集线分别与各电堆模块相接，子节点上接有控制面板，控制面板显示电容总成中每个电堆模块的电压变化及温度变化。

所述的超级电容器通过圆柱卷绕式、方形层叠式、方形卷绕式的封装形式固定于电堆模块内。

所述的电容箱箱体内为真空注氮的密封环境。

所述的电容箱箱体内侧围绕有保温层，箱体一侧装设有安全阀。

本实用新型同现有技术相比，其优点在于：本装置可以作为机车的电源系统进行充电放电，且不需要频繁的维护补液，方便维护，有效减少了维护过程中所需要的人力物力，降低成本，只需通过电容管理系统中的人机界面作为监控装置来监控电容，观察报警系统是否报警，就可以达到检查的目的，在寿命、功率方面也较传统机车电源系统优势更大，打破传统机车能量、功率方面的限制。

[附图说明]

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的俯视图；

图3为本实用新型中电堆模块的局部结构放大示意图；

图中：1.电容箱箱体 2.电容管理系统 3.电容总成 4.插座 5.空调外机 6.熔断器 7.蒸发器 8.压力传感器 9.保温层 10.安全阀 11.超级电容器。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作进一步说明，这种装置的结构和原理对本专业的人来说是非常清楚的。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本系统包括由电容箱箱体、电容总成、电容管理系统及连接控制系统组成。电容箱箱体外部设有用于连接机车的插座，电容箱箱体外部设有用于连接机车的插座，并设有防水盒及切断开关，电容箱箱体内设有由若干超级电容器通过串并联方式构成的电堆模块，超级电容器通过圆柱卷绕式、方形层叠式、方形卷绕式的封装形式固定于电堆模块内，电堆模块相互连接组成电容总成，每个电容总成通过连接控制系统与电容管理系统连接，从而对电容总成进行控制和均衡。

各部件具体组成如下：

1.电容箱箱体：电容箱为安装电容总成的箱体，箱体内安装有熔断器、蒸发器、温度探头、空调、风扇、充电装置及各装置报警系统，电容箱箱体内侧围绕有保温层，箱体一侧装设有安全阀。

2.电容管理系统：电容管理装置为控制电容箱中各部件的集成系统，包括温控开关、加热启动、驻车充电、电流传感器、压力传感器、DC-DC转换模块、空调报警、电容报警、启停和监控装置。

3.采集线、连接线、子节点和控制面板共同构成连接控制模块，采集线、连接线分别连接电路元器件，子节点经采集线分别与各电堆模块相接，子节点上接有控制面板，控制面板显示电容总成中每个电堆模块的电压变化，并反馈电容箱中的各种信息。

其中，箱体内安装有熔断器、温度探头、空调、风扇、充电装置、压力传感器、蒸发器、安全阀、空调外机、充电装置及各装置报警系统、温控开关、加热启动、驻车充电、电流传感器、压力传感器、DC-DC转换模块、空调报警、电容报警、启停和监控装置等采用公知技术方案，其放置位置根据需要可更改，在此不做限定。由于机车在牵引车列时需要的功率、能量、最大电流等信息根据不同工况需要做不同的设计，对于超级电容单体而言，超级电容单体在不同的设计方案是会使用不同的串联并联方式以满足机车的容量、能量、功率、体积、质量需求。

首先将电容箱安装成五面盖板固定的半封闭箱体，箱体内根据工况需求安装熔断器、温度探头、空调、风扇、充电装置、压力传感器、蒸发器、安全阀、空调外机、防水盒、切断开关及各装置报警系统，通过采集线连接至各装置的子节点，此时上盖板没有安装封闭，用于吊入电容总成，电容总成由电堆模块相互连接组成，若干超级电容器通过串并联方式构成的电堆模块，将其吊入半封闭电容箱体内，进行电容总成与下底板的固定工作、采集线路的排线工作和集成电路的调试工作。电容总成与箱体下部固定时，要注意控制底板向下的预紧深度。电容总成与箱体上部固定时，要保证顶板至箱体沿口高度。箱体内部安装结束后，要对电控部分进行检查调试，均衡系统、风机、升温、制冷系统必须试运行，当完成以上各项工作后，确认无误后方可安装箱盖进行密封。安装箱盖和各接头体时，为了加强密封，允许以上在与箱体的接合面上涂密封胶加强密封，封箱后24小时，方可进行抽真空注氮工作，之后进行密封检查。风机允许临使用前安装，但装配后一定用通电试运转，确保风机正常工作。

使用前将电容箱体与机车通过插头对接相连，检查各线路对接口是否连接正常，电容箱体中氮气气压是否达到标准能否起到保护作用，将空调、风扇等元器件打开试用，在所有准备工作都完成后，就完成了超级电容和机车的对接工作，接下来就可以直接使用电容作为机车的供电设备。用专用充电桩对电容箱体进行充电，使电容器处于一个满SOC状态，适合后续工作负荷，然后机车可以进行牵引拖拉工作，由于电容箱处于一个密封状态，也不需要像传统机车电源一样频繁补液，只需根据SOC情况进行补电，具体的补电次数、每次充满电条件下使用的次数和充电桩个数及位置会根据实际工况有所不同，但都可以通过不同方案的涉及进行满足。