专利名称：一种大型机车电瓶辅助动力充电装置及方法
技术领域：
本发明涉及车用动力工程及电器自动化控制技术领域，特别涉及一种大 型机车电瓶辅助动力充电装置及方法。
背景技术：
机车起动时，需要电源驱动起动电机；正常运行或停车时，机车的内外 车灯、电控系统等用电设备也需要电源。因此，机车上配有一组电瓶，当机 车起动时，电瓶驱动起动电机，保证机车的正常起动；同时，电瓶也为机车 上的其他用电设备提供直流电源。
机车的发动机上装有发电机，在机车运行或机车停驶但发动机仍保持运 转时，带动发电机发电，在机车运行时直接供应各用电设备，发电机输出的 功率一般要大于随车电气设备的功率总和，在有富余电能的时候向电瓶充电， 不断补充电瓶消耗的电量。充电过程中随着电瓶电量的增加，电瓶两端子间 电压越来越接近机车发电机的输出电压，充电电流越来越小，直至为零，不 再充电。电瓶存储电能以供发动机的起动，并在发动机停止工作后，短时间 供应随车用电设备的运行。
现代机车应用的电气设备越来越多，特别是大型机车的功率达到了 150 千瓦以上，其消耗的电力相应大幅增加，当机车停车后需要长时间使用车上 用电设备时，就需要起动机车的发动机在怠速运转状态下给电瓶充电，而大 功率的发动机怠速工况下运转时耗油和废气污染物都显著高于正常运转工 况，不仅浪费了能源而且增加了环境污染。此外，由于机车的发电机是一个 机电部件，所以存在一定的故障率。当发电机发生故障，不能发电时，为了 维持机车的短期运行就必须直接消耗电瓶中的电能，导致电瓶电压很快降至 正常使用电压以下，不仅用电设备无法正常使用，还将造成机车停滞途中无 法起动。现有技术都是以机车的发动机为动力实现电瓶充电的，如已公开的发明
专利CN 101272061A "才几动车供电系统的充电控制电3各"、实用新型专利CN 201118272Y "微电脑机车电瓶充电控制器"都是在原有机车的充电系统中增 加的控制装置，但不能解决在发动机停止运转后产生电能给电瓶充电以及在 发电机发生故障后给电瓶充电的问题。众所周知，大型机车的发动机怠速运 行时，会产生油库44艮高并排出大量尾气污染物等影响节能环保的严重问题， 国外近年来纷纷立法禁止机车停车后主发动机怠速运转，以实现节能环保， 但这又产生了停车状态下难以充电的问题。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种用辅助动力给大型机车电瓶充电的装置 及方法，能够在机车的发电机损坏或停车后，电瓶电压过低时自动为电瓶充 电，且节能环保。
本发明提供一种大型机车电瓶辅助动力充电装置，包括依次相连的第二 电压监控器、第二控制器、第二发动机和第二发电机，并且第二电压监控器 及第二发电机与电瓶相连，第二控制器与机车发动机的转速传感器相连；
所述第二电压监控器，用于检测电瓶电压低于预先设定值时，发送指令 至所述第二控制器；
所述第二控制器，用于起动所述第二发动机；
所述第二发动机为功率为5 10千瓦的小排量，发动机用于提供动力， 带动所述第二发电机旋转发电；
所述第二发电^^，用于为所述电瓶充电。
所述装置充电时，当第二电压监控器，检测电瓶电压高于预先设定值时， 发送指令至第二控制器，第二控制器关闭第二发动机，第二发电机停止向电 弁瓦充电。
所述装置还包括起动开关，所述起动开关连接于所述电瓶与所述第二发 动机之间并与第二控制器相连，用于接收所述第二控制器的指令，起动所述 第二发动机。所述装置还包括停机电磁阀，所述停机电磁阀连接在所述第二发动机的 供油管路上并与第二控制器相连，用于接收第二控制器的控制指令，打开或 关闭第二发动机的供油管路。
本发明还提供一种大型机车电瓶辅助动力充电方法，包括 在机车发动才几停止运转后，大型机车电瓶辅助动力充电的第二控制器检 测机车发动机转速低于预先设定值时，第二电压监控器检测电瓶电压是否低 于预先设定值；如果是，则第二控制器发送控制指令至第二发动机，起动第 二发动机并带动第二发电机发电，为电瓶充电；当检测到电瓶电压高于预先 设定值时，发送控制指令至第二发动机，关闭第二发动机，停止为电瓶充电。 特别地，还包括所述第二发电机充电过程中，检测到机车发动机起动 且转速高于预先设定值时，发送控制指令至第二发动机，关闭第二发动机， 4亭止为电弁瓦充电。 ，
进一步地，所述第二电压监控器发送控制指令至第二发动机，起动第二 发动机，带动所述第二发电机为电瓶充电的具体程序为
打开连接于笫二发动机供油管路上的停机电磁阀，为第二发动机供油； 同时，发送控制指令至起动开关，起动开关打开，使电瓶为所述第二发动机 提供电源，起动所述第二发动机；
所述电压监控器发送控制指令至所述第二发动机，关闭第二发动机，所 述第二发电机停止为电瓶充电的具体程序为
关闭连接于第二发动机供油管路上的停机电磁阀，停止为第二发动机供 油，关闭所述第二发动机，所述第二发电机停止发电。 与现有技术相比，本发明具有以下优点
本发明提供一种大型机车电瓶辅助动力充电装置及方法，解决了大型机 车关机停车状态下无法充电的问题，避免了停车后大功率的发动机怠速运行 实施充电时产生的尾气排放污染和高油耗问题，满足了部分国家和地区禁止 停车后主发动机怠速运转充电的法规；还解决了机车发电机发生故障时的充 电难题。
图1是本发明大型机车电瓶辅助动力充电装置的第一实施例结构图； 图2是本发明大型机车电瓶辅助动力充电装置的第二实施例结构图； 图3是本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第 一实施例流程图； 图4是本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第二实施例流程图； 图5是本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第三实施例流程图； 图6是本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第四实施例流程图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
参见图1,该图为本发明机车电瓶辅助动力充电装置的第一实施例结构图。.
本发明装置第 一 实施例提供的大型机车电瓶辅助动力充电装置包括依次 相连的第二电压监控器102、第二控制器103、第二发动机104和第二发电机 105，并且第二电压监控器102及第二发电机105与电瓶101相连；第二控制 器103与机车发动机003的转速传感器004相连。
所述第二电压监控器102,用于检测电瓶101的电压低于预先设定值时， 发送指令至所述第二控制器103。
需要说明的是，所述预先设定电压大于所述第二发动机104的起动电压， 保证电瓶101电压能够使第二发动机104正常起动。
所述第二控制器103,用于起动所述第二发动机104。
所述第二发动机104，用于带动所述第二发电机105旋转发电。
所述第二发电机105，用于为所述电瓶IOI充电。
本发明提供的大型机车电瓶辅助动力充电装置，只限于提供机车随车电 器所需电量和充电电量，采用的是5~10千瓦功率的小排量的第二发动机 104,因此油耗低、排放少，能够在大型机车停机或发电机002不能为电瓶 101充电时，为电瓶101充电并供应随车电器的电能。本装置的充电方法，通过第二电压监控器102检测电瓶101的电压降到预先设定电压以下时，发
送指令至第二控制器103,第二控制器103起动第二发动机104,第二发动机 104运转，带动第二发电机105旋转发电为电瓶101充电，从而使电瓶101 能够在机车发动机0Q3停机或机车发电机002故障后保证才几车的起动和车上 各个用电设备的正常使用；以及机车停机后充电保证长时间使用随车电器， 同时满足节能环保法规要求。
参见图2,该图为本发明机车电瓶辅助动力充电装置的第二实施例结构图。
本发明第二实施例与第一实施例的区别是增加了停机电磁阀201和起动 开关202。
所述停机电^f兹阀201连接在所述第二发动机104的供油管路上并与第二 控制器103相连；接收第二控制器103的控制指令，打开或关闭第二发动机 104的供油管路。
所述第二控制器.103控制所述第二发动机104,从而控制所述第二发电机 105停止向电并瓦101充电。
所述装置还包括起动开关202,起动开关202连接于所述电瓶101与所 述第二发动机104之间并与第二控制器103相连，用于接收所述第二控制器 103的指令，起动所述第二发动机l(M运转，进而带动所述第二发电机105 为所述电瓶101充电。
当第二电压监控器102检测电瓶101电压低于预先设定电压时，发送指 令至第二控制器103。第二控制器103发送控制指令至停机电磁阀201。停机 电磁阀201打开第二发动机104的供油管路。同时，第二控制器103发送控 制指令至起动开关202。起动开关202将电瓶101和第二发动机104接通。 电瓶101为第二发动机104供电，第二发动机104起动并带动第二发电机105 旋转，开始为电瓶101充电。
当第二电压监控器102检测电瓶的电压高于预先设定值时，发送指令至 第二控制器103。第二控制器103发送控制指令至停机电磁阀201。停机电磁阀201关闭第二发动机104的供油管路。第二发动机104停止工作，进而第 二发电机105停止为电弁瓦101充电。
本发明实施例提供的机车电瓶辅助动力充电装置，通过第二电压监控器 102检测电瓶101电压4氐于预先设定值时，第二发电才几105开始为电瓶101 充电。第二电压监控器102检测电瓶101电压高于设定值时，第二发电机105 停止为电瓶101充电，从而节省能源。本发明实现电瓶101能够保证机车的
基于上述一种大型机车电瓶辅助动力充电装置，本发明还提供了 一种机 车电瓶辅助动力充电的方法，下面结合具体实施例来详细说明其组成部分。
参见图3,该图为本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第 一 实施例流 程图。
本发明提供的大型机车电瓶辅助动力充电方法包括
S301:检测机车发动机转速不高于预先设定值时，检测电瓶电压是否低
于预先设定电压；如果是，则执行S302;反之执行S301。
将机车发动机的转速传感器输出端用导线连接到第二控制器转速输入端
即可测得机车发动机转速。
直接纟佥测电瓶电压输出的两个端子之间的电压即可得到电弁瓦电压。 需要说明的是，所述预先设定电压大于所述第二发动机的起动电压，保
证电瓶电压能够使第二发动机正常起动。
S302:发送控制指令至第二发动机，起动第二发动机。
S303:第二发动机运转，带动第二发电机旋转发电，为电瓶充电。
本发明提供的大型机车电瓶辅助动力充电方法，能够在机车发电机不能
为电瓶继续充电，检测电瓶的电压降到预先设定电压以下时，发送控制指令
至第二发动机，第二发电机开始为电瓶充电，从而使电瓶能够保证机车的正
常电起动和机车上各个用电设备的正常使用。
参见图4 ，该图为本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第二实施例浐程图。下面以电弁瓦需要充电状态介绍充电流程。
S401:检测电瓶电压是否低于预先设定电压；如果是，则执行S402;反 之执行S401。
S402:发送指令至第二控制器。
S403:第二控制器发送控制指令至停机电磁阀，停机电磁阀打开第二发 动机的供油管路；同时第二控制器发送控制指令至起动开关，起动开关打开， 使电瓶为第二发动机提供电源。
需要说明的是，所述起动开关连接于电瓶与第二发动机之间，用于接收 第二控制器的指令，起动第二发动机。
所述停机电磁阀连接于第二发动机的供油管路上，用于接受第二控制器 的指令，打开第二发动机的供油管路。
S404:第二发动机运转，带动第二发电机旋转发电为电瓶充电。
本实施例实现了当电瓶电压低于预先设定电压时，通过第二发动机、第 二发电机为电瓶充电，保证电瓶的电压正常，能够保证机车的正常起动和车 上各个用电设备的正常使用。
参见图5,该图为本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第三实施例流 程图。
下面以机车发动机起动后'，介绍辅助动力充电停止的流程。 S501:测量才几车发动才几转速，传输给第二控制器。
需要说明的是，机车发动机上都带有转速传感器，用于测量其运转转速。
S502:第二控制器检测机车发动机转速是否高于预先设定值；如果是， 则执行S503;反之执行S502。
S503:第二控制器发送控制指令至停机电磁阀，停机电磁阀关闭，切断第 二发动机的供油管路。
需要说明的是，所述停机电磁阀连接于第二发动机供油管路上，用于接 受第二控制器的指令，关断第二发动机的供油管路。
S504:第二发动机关闭，第二发电机停止为电瓶充电。
10参见图6 ，该图为本发明大型机车电瓶辅助动力充电方法的第四实施例流 程图。
下面以电瓶充满电时的状态，介绍辅助动力4f止充电流程。
S601:检测电瓶电压是否高于预先设定电压值；如果是，则执行,S602; 反之执行S601。
S602:发送指令至第二控制器。
S603:第二控制器发送控制指令至停机电磁阀，停机电磁阀关闭，切断 辅助第二发动机的供油管路。
需要说明的是，所述停机电磁阀连接于第二发动机供油管路上，用于接 受第二控制器的指令，关断第二发动机的供油管3各。
S504:第二发动机关闭，第二发电机停止为电瓶充电。
本实施例实现了当第二发电机为电瓶充电时，当电弁瓦电压高于预先设定 值时，表明电瓶充电已满，第二发电机停止为电瓶充电，进而避免了资源浪 费。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上 的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。 任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利 用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修 饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的
及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
ii
权利要求
1、一种大型机车电瓶辅助动力充电装置，其特征在于包括依次相连的第二电压监控器、第二控制器、第二发动机和第二发电机，并且第二电压监控器及第二发电机与电瓶相连，第二控制器与机车发动机的转速传感器相连；所述第二电压监控器，用于检测电瓶电压低于预先设定值时，发送指令至所述第二控制器；所述第二控制器，用于起动所述第二发动机；所述第二发动机为功率为5～10千瓦的小排量，发动机用于提供动力，带动所述第二发电机旋转发电；所述第二发电机，用于为所述电瓶充电。所述装置充电时，当第二电压监控器，检测电瓶电压高于预先设定值时，发送指令至第二控制器，第二控制器关闭第二发动机，第二发电机停止向电瓶充电。
2、 根据权利要求1所述的一种大型机车电瓶辅助动力充电装置，其特征 在于所述装置还包括起动开关，所述起动开关连接于所述电瓶与所述第二 发动机之间并与第二控制器相连，用于接收所述第二控制器的指令，起动所 述第二发动机。
3、 根据权利要求1所述的一种大型机车电瓶辅助动力充电装置，其特征 在于所述装置还包括停机电磁阀，所述停机电石兹阀连接在所述第二发动机 的供油管路上并与第二控制器相连，用于接收第二控制器的控制指令，打开 或关闭第二发动机的供油管路。
4、 一种大型机车电瓶辅助动力充电方法，其特征在于包括， 在机车发动机停止运转状态下，大型机车电瓶辅助动力充电的第二控制器检测机车发动机转速低于预先设定值时，第二电压监控器检测电瓶电压是 否低于预先设定值；如果是，则第二控制器发送控制指令至第二发动机，起 动第二发动机并带动第二发电机发电，为电瓶充电；当检测到电瓶电压高于 预先设定值时，发送控制指令至第二发动机，关闭第二发动机，停止为电瓶 充电。
5、 根据权利要求4所述的一种大型机车电瓶辅助动力充电方法，其特征在于还包括，第二发动机及第二发电机在充电过程中，如机车发动机起动运转，检测到机车发动机的转速高于设定值时，则发送控制指令至第二发动 机，关闭第二发动机，从而使第二发电机停止为电瓶充电。
6、 根据权利要求4所述的一种大型机车电瓶辅助动力充电方法，其特征 在于所述第二电压监控器发送控制指令起动第二发动机的具体程序为打开连接于第二发电动机供油管路上的停机电》兹阀，为第二发动机供油； 同时，发送控制指令至起动开关，起动开关打开，起动所述第二发动机；所 述第二电压监控器发送控制指令关闭第二发动机时的具体程序为关闭连接于第二发动机供油管路上的停机电磁阀，切断第二发动机供油 而关闭第二发动才几。
7、 根据权利要求4所述的一种大型机车电瓶辅助动力充电方法，其特征 在于所述预先设定电压值大于所述第二发动机的起动电压值。
全文摘要
本发明提供一种大型机车电瓶辅助动力充电装置。包括依次相连的第二电压监控器、第二控制器、第二发动机和第二发电机，并且第二电压监控器及第二发电机与电瓶相连，第二控制器与机车发动机的转速传感器相连。其充电方法是，在机车主机停止运行状态下，对机车电瓶电压实施监控，如果低于设定值，自动起动第二发动机运行，带动第二发电机发电给机车电瓶充电。本发明实现了机车发动机停机或发电机损坏时可以对机车电瓶自动充电，保证了机车发动机或发电机损坏后，车上的用电器具能正常工作，机车停车后需要长时间使用车上用电器时，不需要开动油耗和废气污染物相对较高的机车发动机给电瓶充电，节约了能源，减少了环境污染。
文档编号H02J7/14GK101515727SQ20091011919
公开日2009年8月26日 申请日期2009年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者刘广智, 刘芳斌, 包成荣, 夏文海, 虎 杨, 陈兆广 申请人:盐城兴动机械有限公司