，并向所述电压变换单元(5)输出直流电压； 所述控制单元(4)根据所述储能单元(3)输出的直流电压，对所述储能单元(3)进行充电控制； 所述电压变换单元(5)将所述储能单元(3)输出的直流电压变换为所述控制单元(4)和货车电子设备⑶所需的直流电压。2.根据权利要求1所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述直流发电单元(2)进一步包括发电机(21)、整流器(22)和调节器(24)，所述发电机(21)采用他励异步发电机；所述发电机(21)产生的交流电通过所述整流器(22)整流成直流电并输出至所述储能单元(3);所述调节器(24)分别与所述整流器(22)，以及所述发电机(21)的励磁线圈(23)相连，所述调节器(24)根据所述整流器(22)输出的直流电压调整所述励磁线圈(23)的励磁电流，从而使所述整流器(22)输出的直流电压保持恒定。3.根据权利要求1所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述直流发电单元(2)进一步包括发电机(21)和可控整流器(25)，所述发电机(21)采用永磁同步发电机；所述发电机(21)与所述可控整流器(25)相连，所述可控整流器(25)采用基于可关断器件的PWM脉冲整流电路，通过调节所述可关断器件门极脉冲的占空比使所述可控整流器(25)输出稳定的直流电压。4.根据权利要求2或3所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述储能单元(3)进一步包括第一开关(KM1)和蓄电池(Q)，所述第一开关(KM1)与所述蓄电池(Q)相连，所述蓄电池(Q)并联在所述电压变换单元(5)的输入端；所述第一开关(KM1)的开/合状态由所述控制单元⑷通过检测所述蓄电池(Q)的输出电压进行控制，当所述蓄电池(Q)的输出电压低于第一电压设定值时，所述控制单元(4)控制所述第一开关(KM1)闭合，所述直流发电单元(2)向所述蓄电池(Q)充电；当所述蓄电池(Q)的输出电压达到第二电压设定值时，所述控制单元(4)控制所述第一开关(KM1)断开，从而使所述蓄电池(Q)停止充电；优选的，所述储能单元(3)还包括与所述蓄电池(Q)并联的电容(C)。5.根据权利要求4所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述装置还包括温控单元(6)，温控单元(6)分别与所述直流发电单元(2)、控制单元(4)相连；所述直流发电单元(2)为所述温控单元(6)提供工作电源，所述温控单元(6)将温度信号传送至所述控制单元(4)，所述控制单元(4)对温度信号进行处理后对所述温控单元(6)进行散热或加热控制。6.根据权利要求5所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述温控单元(6)包括散热器(FN)、加热器(R)、温度传感器(Rt)、第二开关(KM2)和第三开关(KM3);所述第二开关(KM2)与所述散热器(FN)相连，所述第三开关(KM3)与所述加热器(R)相连；所述铁路货车自供电装置设置在密封箱中，所述温度传感器(Rt)检测所述密封箱内的温度并将温度信号传送至所述控制单元(4)，所述控制单元(4)根据温度信号进行判别；当所述密封箱内的温度低于第一温度设定值时，所述控制单元(4)控制所述第三开关(KM3)闭合，启动所述加热器(R);当所述密封箱内的温度高于第二温度设定值时，所述控制单元(4)控制所述第二开关(KM2)闭合，启动所述散热器(FN);当所述密封箱内的温度高于第一温度设定值而低于第二温度设定值时，所述散热器(FN)和所述加热器(R)均不工作。7.根据权利要求1、2、3、5或6中任一项所述的铁路货车自供电装置，其特征在于:所述铁路货车自供电装置包括两个以上由所述传动单元(1)、直流发电单元(2)、储能单元(3)、控制单元(4)和电压变换单元(5)组成的模块，每节铁路货车上均独立设置有所述模块，每个模块的传动单元(1)均与本节铁路货车的车轴(7)相连。8.—种基于权利要求1至7中任一项所述装置的铁路货车自供电方法，其特征在于，包括以下步骤: 5101:传动单元(1)将来自于车轴(7)的机械能传递至直流发电单元(2); 5102:直流发电单元(2)将所述传动单元(1)传递的机械能转化为交流电能，并将交流电能转换为直流电能后输出至储能单元⑶； 5103:控制单元⑷根据储能单元(3)输出的直流电压对所述储能单元(3)进行充电控制，储能单元(3)在所述控制单元(5)的控制下进行充电和停止充电，并向所述电压变换单元(5)输出直流电压； 5104:电压变换单元(5)将所述储能单元(3)输出的直流电压变换为所述控制单元(4)和货车电子设备⑶所需的直流电压。9.根据权利要求8所述的铁路货车自供电方法，其特征在于:当所述直流发电单元(2)的发电机(21)采用他励异步发电机时，所述直流发电单元(2)进一步包括整流器(22)和调节器(24)，所述步骤S102进一步包括以下过程: 所述发电机(21)产生的交流电通过所述整流器(22)整流成直流电并输出至所述储能单元(3);所述调节器(24)根据所述整流器(22)输出的直流电压调整所述发电机(21)的励磁线圈(23)的励磁电流，从而使所述整流器(22)输出的直流电压保持恒定； 当所述直流发电单元(2)的发电机(21)采用永磁同步发电机时，所述直流发电单元(2)进一步包括可控整流器(25)，所述步骤S102进一步包括以下过程: 所述可控整流器(25)采用基于可关断器件的PWM脉冲整流电路，根据所述可控整流器(25)输出的直流电压调节所述可关断器件门极脉冲的占空比，使得所述可控整流器(25)输出稳定的直流电压。10.根据权利要求8或9所述的铁路货车自供电方法，其特征在于，所述储能单元(3)进一步包括第一开关(KM1)和蓄电池(Q)，所述步骤S103进一步包括以下过程: 当所述蓄电池(Q)的输出电压低于第一电压设定值时，所述控制单元(4)控制所述第一开关(KM1)闭合，所述直流发电单元(2)向所述蓄电池(Q)充电；当所述蓄电池(Q)的输出电压达到第二电压设定值时，所述控制单元(4)控制所述第一开关(KM1)断开，从而使所述蓄电池(Q)停止充电； 优选的，所述铁路货车自供电装置进一步设置在密封箱中，所述密封箱中设置有散热器(FN)、加热器(R)、温度传感器(Rt)、第二开关(KM2)和第三开关(KM3)，所述方法进一步包括温控过程，该过程包括以下步骤: 所述温度传感器(Rt)检测所述密封箱内的温度并将温度信号传送至所述控制单元(4)，所述控制单元(4)根据温度信号进行判别；当所述密封箱内的温度低于第一温度设定值时，所述控制单元(4)控制所述第三开关(KM3)闭合，启动所述加热器(R);当所述密封箱内的温度高于第二温度设定值时，所述控制单元(4)控制所述第二开关(KM2)闭合，启动所述散热器(FN);当所述密封箱内的温度高于第一温度设定值而低于第二温度设定值时，所述散热器(FN)和所述加热器(R)均不工作。
【专利摘要】本发明公开了一种铁路货车自供电装置及方法，装置包括：传动单元、直流发电单元、储能单元、控制单元和电压变换单元。传动单元将来自于车轴的机械能传递至直流发电单元。直流发电单元将传动单元传递的机械能转化为交流电能，并将交流电能转换为直流电能后输出至储能单元。储能单元在控制单元的控制下进行充电和停止充电，并向电压变换单元输出直流电压。控制单元根据储能单元输出的直流电压，对储能单元进行充电控制。电压变换单元将储能单元输出的直流电压变换为控制单元和货车电子设备所需的直流电压。本发明结构简单、适应性强、电气性能好、可靠性高、维修方便，能够将货车车轴能量转化为电能并储存，以满足车载电子设备的供电需求。
【IPC分类】B60L1/00
【公开号】CN105346394
【申请号】CN201510653776
【发明人】李智, 方志坚, 易立东, 熊滔
【申请人】株洲科盟车辆配件有限责任公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年10月12日