一种城轨车辆超级电容外接放电装置

技术领域

本发明涉及城轨车辆超级电容开路状态下放电领域，具体涉及一种城轨车辆超级电容外接放电装置。

背景技术

为适应城市地面交通道路的特殊需要，一些城市应用的架空接触网轨道交通线路在经过特殊路口时不允许架设接触网，对此，车辆增加了超级电容高压供电设备，这样车辆在经过这些路口时由超级电容向牵引变流器及辅助变流器等高压牵引设备供电，保证车辆能够正常牵引驶过无接触网的路口。当车辆通过路口后驶入接触网下方时，再由超级电容切换到接触网向车辆正常供电。

车辆在运用过程中，当发生超级电容接线柱烧熔时，将造成超级电容充放电回路开路。出现这种情况时一方面会使车辆牵引时整车供电能力大幅降低；另一方面由于超级电容的开路状态，当车辆回库断电时故障的超级电容无法完成自动放电。

在库内对超级电容进行放电处理时，稍不注意碰到烧熔接线柱线缆很容易使超级电容放电回路接通引发强烈电弧燃烧，轻则造成设备二次损坏，重则造成人身伤害。

现有技术应用超级电容充电原理如图1所示。在对超级电容C进行充电时，通过DC/DC电源变换装置将DC750V的网测电压变换成DC550V，然后对超级电容进行充电。当车辆经过无网区时，DC/DC电源变换装置再将超级电容的DC550V电压变换成DC750V后向车辆牵引及辅助设备供电。

超级电容在正常运用时，其充电与放电均由专门的DC/DC电源变换器实现控制，车辆在有网压的接触网线路下运行时，电源变换器完成预充电后接触器KMD1闭合经过开通的VD，DC/DC电源变换器将接触网DC750V电压转换成DC550V电压向超级电容充电。车辆进入无电区前，通过点击IDU触摸显示屏“小无电区”控制按钮，断开KM1闭合KM3将超级电容充电回路切换到放电回路向牵引及辅助设备供电，使车辆能够通过无电区。车辆通过无电区后，再次点击IDU触摸显示屏“小无电区”控制按钮，断开超级电容放电回路切换回充电回路，车辆进入到正常的接触网供电模式。

车辆在回库停车断电后为保证超级电容储存的能量释放出去，确保在对车辆检修维护过程中的人身安全及设备安全，可以通过制动电阻实现对超级电容的放电。其放电原理简图如图2所示。接触器KM4在放电回路中应用的主触点为常闭形式，其串联在超级电容C与制动电阻R之间，车辆上电后处于分断状态，当车辆回库断开控制电后主触点闭合接通超级电容与制动电阻实现对超级电容的放电，使超级电容储存的能量消耗在制动电阻R上。

上述技术中，当车辆超级电容正常充放电回路出现故障时，如超级电容内部连接电缆烧熔故障时，通常利用外接电炉对电容组的各个单体进行逐一放电。此时，为超级电容放电需要人体佩戴绝缘手套与电容带电部位接触，因超级电容组在充满电后其电压值为高电压、大容量状态，此种放电方式十分不便同时存在潜在危险，且其放电时间较长，继而导致检修周期增加。

发明内容

本发明为解决现有放电方式存在放电时间较长且存在危险以及导致检修周期增加等问题，提供一种城轨车辆超级电容外接放电装置。

一种城轨车辆超级电容外接放电装置，该装置由直流双极放电接触器KM5，电压表V，控制按钮SB及放电接触器状态指示灯HL组成；

所述电压表V用于监测超级电容放电过程中电压下降情况；指示灯HL用于显示直流双极放电接触器KM5的触点状态，控制按钮SB用于控制接触器KM5的动作；

所述外接放电装置与车辆之间设置有六个电气接口，其中接口A和接口B与车辆制动电阻R连接；接口E和接口F与需要进行放电的超级电容进行连接，接口M和接口N对应连接到车辆蓄电池的正极和负极。

所述电压表用于监测超级电容放电过程中电压下降情况；指示灯用于显示放电接触器触点状态，控制按钮SB用于控制接触器KM5的动作。

本发明的有益效果：本发明所述的放电装置，超级电容组内部发生开路故障时，其放电回路将被断开，车辆库内断电后超级电容所储存的能量无法通过制动电阻进行自动释放。在维修过程中又非常容易将超级电容放电回路接通，产生强烈的电弧燃烧，引发设备损坏进一步扩大，甚至对人体产生灼伤。因此有必要通过外接专用放电装置对故障超级电容进行放电，确保人身及设备安全。

本发明所述的超级电容外接放电装置结构简单，操作方便。该放电方法有较强的通用性，可满足同类型城轨车辆超级电容的人工放电。通过该放电装置的应用能够有效避免设备损坏扩大，提高操作人员的人身安全。

附图说明

图1为现有超级电容充放电原理简图。

图2为现有超级电容库内停车放电原理简图。

图3为本发明所述的城轨车辆超级电容外接放电装置电路图。

具体实施方式

结合图3说明本实施方式，一种城轨车辆超级电容外接放电装置，主要由直流双极放电接触器KM5，电压表V，控制按钮SB及放电接触器状态指示灯HL组成。其中电压表用于监测超级电容放电过程中电压下降情况；指示灯用来显示放电接触器触点状态，按钮SB用来控制接触器KM5的动作。

放电装置与车辆留有6个电气接口，这样可使装置与车辆接线简单，现场容易操作。其中接口A、B与车辆制动电阻连接；接口E、F与需要进行放电的超级电容进行连接，通过装置自带电缆标识及装置箱体印刷的标识严格对应接线，绝对不允许正负极接反；接口M、N对应连接到车辆蓄电池的正、负极。

本实施方式中，所述超级电容组在充满电状态时其电压值为550V，外接放电装置与超级电容进行连接时采用鳄鱼夹连接的方式，不需要对超级电容之间接线进行拆卸，在极短时间即可完成放电装置与超级电容的连接工作，从而增强了设备操作的安全性，有效避免造成人员损伤。

本实施方式中，所述超级电容组由12节单体串联组成，当超级电容接线柱熔断需对其放电时，以熔断接线柱为界分两次进行放电。将外接放电装置外接线端部鱼嘴夹夹至超级电容，按下放电装置的放电按钮，根据图3放电装置的工作原理放电接触器KM5主触点闭合接通放电回路，超级电容储存的能量将通过制动电阻发热而被消耗。同时，观察放电装置上的电压表读数直到降低到0，随后用万用表测量被放电超级电容两端电压进行确认。在对超级电容放电完成后，拆除放电装置及接线，对故障的单体超级电容进行更换。

本实施方式中，在车辆超级电容功能正常时，可以通过车辆上的制动电阻实现对超级电容的放电。当车辆回库断开控制电后主触点闭合接通超级电容与制动电阻实现对超级电容的放电，使超级电容储存的能量消耗在制动电阻R上。