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CRH5型动车组蓄电池、充电机电路浅析解读

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CRH5型动车组蓄电池、充电机电路浅析
及蓄电池、充电机故障分析

摘　要：对CRH5型动车组低压控制电路图纸及蓄电池、充电机进行分析、处理。
关键词：CRH5型动车组、蓄电池、充电机。

引言：2007年4月18日，CRH型和谐号动车组的胜利开行,标志着我国高铁事业的蓬勃发展，我国高铁技术已经跻身于世界先进国家行列。随着动车组的顺利开行，各类动车组的关键设备问题也逐渐暴露出来,这些问题的出现直接影响到动车组的安全平稳运行。
CRH5型动车组故障中，尤以电气故障为主，在日常的动车组检修过程中，深刻的暴漏出我们检修人员对动车组电路部分的认识学习程度不够，严重影响了动车组的检修质量。
由此，我们深刻的认识到对动车组电气系统电路的熟练掌握程度对动车组运用检修的重要意义，以下部分我会为大家讲述CRH5型动车组低压蓄电池、充电机部分的电路图，希望能够帮助大家更好的了解动车组电路图纸，提高大家业务素质，如有错误之处请指正。
CRH5型动车组电路图分为三种：电路原理图、电路功能图、电路逻辑图，我将在这里浅析一下CRH5型动车组部分的低压蓄电池、充电机部分电路原理图和功能图（即功能图中的17部分）。
一、 CRH5型动车组蓄电池、充电机电路部分
（一） 、概述
CRH5型动车组低压控制电路由蓄电池、充电机供电。蓄电池负责在动车组在没有外接电源或受电弓未受流的情况下为动车组控制电路、车内照明等供电；充电机负责在动车组有外接电源或受电弓受流的情况下为动车组蓄电池、控制电路、车内照明等供电。可参照下图理解：
AC1770V

AC400V

DC24V
AC400V

照明、控制

CRH5型车在每辆车上有安装了蓄电池作为低压供电的主要电源，负责在充电机不工作时向车负载提供电能，保证系统能正常工作。CRH5型车在每辆车下的蓄电池箱内，都安装了蓄电池。每辆上可向车上负载提供24V电源，在使用时，8辆车并联向负载供电。单车蓄电池总容量为230Ah，由2组并联构成，每组20节，每节1.2V，可使用15年。
CRH5型车在每辆车上有安装了充电机，主要负责向车上负载提供电能并给蓄电池充电。充电机采用恒流充电方式给蓄电池充电，一旦充满（最高充电电压29V），充电机将根据蓄电池补偿温度采用恒压方式供电。充电机最大功率15KW，最大输出电流570A，最大输出电压波动值3.5v。
由于控制电路中大部分控制继电器最低工作电压为18V，所以CRH5型动车组馈电电压为18V。当动车组馈电时，需要利用动车组检修库内地面电源对动车组进行外接中压充电，当然也可以对馈电蓄电池进行外接低压充电（例如：北京南动车所移动式低压充电车设备）。

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（二）、低压供电电路原理图
DC24低压干线

充电机 蓄电池

低压控制及负载

4号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

3号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

2号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

1号车

1号车 1号车
DC24低压干线

充电机 蓄电池

低压控制及负载

5号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

6号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

7号车

充电机 蓄电池

低压控制及负载

8号车

1号车 1号车

通过上图可以发现，充电机、蓄电池在给本车低压控制及负载供电的同时也通过DC24V干线为其他车的低压控制及负载供电。CRH5型动车组低压控制及负载分为：
（1） +LP优先供电级负载，主要负责动车组启动控制及启动设备电源；
（2） B1+非优先供电级负载。
（三）低压供电电路功能图
1、功能简介：
CRH5型动车组电路功能图中17部分为低压供电部分（参看1.、8车功能图中17部分），低压供电部分主要介绍了以下内容：
（1） 优先供电和非优先供电负载的供电输出；
（2）蓄电池的启动和停止；
（3）充电机的保护。
2、17部分各主要电器件的功能介绍：
名称
页数
位置
功能
FB1
1701
SCB
优先供电负载；输出总开关（150A）
FB2
1701
SCB
蓄电池输出/充电总正极总开关（600A）
FB3
1701
SCB
蓄电池输出负极总开关（600A）
TSB
1701
SCB
蓄电池输出/充电主断路器。线圈得电是动作，失电时保持状态不变
17PCBT1
1701
SCB
外接24V电源插座
BT
1701
SCB
滤波
17FB
1702
SBA
蓄电池主熔断器动作后会带动一对触
点动作
17BB1
1702
SBA
蓄电池
17S01（SAB）
1707
QCA
TSB启动集中控制
17S02（SCB）
1707
QCA
TSB停止集中控制
SCAB
1708
QRK
单车启动/停止控制
QTSB
1709
SCB
TSB启动/停止控制电源
SAP
1709
SCB
在充电机上的TSB紧急停止按钮
DA
1709
SCB
TSB分断时间继电器
DC
1709
SCB
TSB闭合时间继电器
KAPB
1709
QEL
TOMS输出中间继电器控制TSB断开
30KV5（KV5）
1709
QEL
5公里继电器在5公里以下时闭合
27KA21（KB100A）
1709
QEL
B100继电器在B100主开关闭合后得电，表示允许各车厢进行高压操作
17KBS（KBS）
1710
QEL
充电机保护输出中间继电器
15QM01（QMCB）
1710
QEL
通过15QM01的c1、c2线圈断开充电机交流电源
PT100温度传感器
1711
SBA
充电机根据蓄电池电解液温度来补偿
充电电压
17P01
1718
QCA
蓄电池电压表
3、控制功能实现及分析
3.1 蓄电池供电
1701图如下，闭合断路器FB1、FB2、FB3有3个电路实现功能。

（1）蓄电池输出线正极（+B），经FB2→二极管D2→FB1→BT向具有优先供电级别的+LP输出。
（2）在启动蓄电池主断路器TSB的情况下，+B→FB2→TSB主触头→二极管D0→BT向非优先供电级别的B1+输出
（3）+B→BT→+KCB，在P1709作为TSB控制线圈启动和停止的控制电源。
3.2充电机供电
P1701 由外部接入的380V电源（CB—R，CB-S，CB-T，CB-N）经滤波及变控后输出+24V，由充电机输出可实现
（1）经二极管D0→BT→B1+向非优先供电级负载供电
（2）经TSB→D2→D0→D1→FB1→BT→+LP向优先供电级负载供电
（3）经TSB→FB2→BT→向蓄电池充电
3.3外部供电
P1701 通过插座17pcbt1接入外接+24V电，同蓄电池输出线+B相连，其作用同蓄电池。
通过3.1、3.2和3.3的分析可以看出：
（1）若想断开车上全部负载的供电除断开TSB外，还要在充电机处断开FB1
（2）在有外接380V输入的情况下，即使断开TSB，非优先供电负载（B1+）也可以正常工作。
3.4 单车启动TSB

1707页

1708页

1709页

3.4.1[p1707] 按下单车TSB启动按钮scab，+LP→空气开关17Q101（17Q102，此线路为冗余设计）→二极管90XMD1→连接插90XEC1线号174004（174002）→[p1708] 单车蓄电池启动开关scab的BD—14D（13U—14U）→连接插90XER1→线号174010（174012）→[1709] 经二极管90XMD2后合并→空开17Q05→充电机x03的z针→TSB常闭触点（21—22）→TSB启动线圈KC的延时断开常闭触点（55—56）→kc线圈控制TSB闭合→-kcb1，kc线圈启动。
3.4.2[p1709] +kcb蓄电池输出的+24V电源）→QTSB开关→闭合的kc常开触点（L1-T1）→TSB闭合线圈CH TSB闭合线圈得电后，其主触头闭合（p1701），→kcb常开触头（53-54）和常闭触头（21-22）分别随之动作。
3.4.3为保证TSB线圈启动的稳定可靠，在kc线圈闭合后另一个电路启动，+kcb→QTSB开关→闭合的kc常开触点（L2-T2）→KC延时断开常闭触点→kc线圈→-kcb
3.4.4在延时0.5s后,kc的延时断开触点（55—56）断开，kc线圈失电，启动过程完成。虽然tsb的ch线圈失电，但TSB仍保持在闭合状态。
3.5用B100开关启动单车蓄电池
[1709] 闭合2706页27s04开关，各车B100继电器闭合。如果在启动B100开关前，某车TSB未启动，此时+LP→17Q04→闭合的27KAL1常开触点（3-4）（B100继电器）→ 与单车启动控制线合并→控制kc线圈得电，启动TSB。
3.6单车断开TSB
3.6.1 [1708] 按下单车TSB停止按钮scab，+24v电→scab的23D—24d（23u—24u）→kapb继电器16b—16d（12b—12d）线号174011（174013）→二极管90XMD2后合并→空气开关17Q03→B100继电器27KAL1的常闭（61—62）→5公里继电器30kv5的常开触点1-2（7-8）在速度低于5公里时闭合。→充电机X03的D针→ TSB常开触点53-54（此时是闭合状态）→ TSB分断继电器KA的延时断开常闭触点55-56→KA线圈→kcb，ka线圈得电启动。
3.6.2 [1709] +kcb→空开QTSB→闭合的KA常开触点L1-T1→KC的常闭触点21—22(此时kc线圈已失电 ) →闭合的TSB常开触点43--44→-kcb→TSB断开线圈AP。TSB分断线圈AP得电后，TSB由闭合状态转为断开状态。其主触头断开。同时是辅助触点21—22 ，53—54 及43—44 均动作。
3.6.3 [1709] 为保证TSB分断的稳定可靠，ka线圈得电后另一个电路启动。+kcb→开关QTSB→闭合的KA常开触点L2—T2→KA的延时断开常闭触点55—56→KA线圈→-KCB
3.6.4 在延时------s后，KA继电器的55—56触点断开，KA失电，TSB分断完成。虽然此时TSB的AP线圈失电，但TSB仍保持在分断状态。

3.7 在充电机上紧急分断TSB。
+lp→17Q04 空气开关→充电机X03插下针→sap停止按钮
+KCB→QTSB→二极管→sap停止按钮，按下以上按钮后→KA继电器的延时断开常闭触点55-56→KA线圈→-kcB，启动KA线圈后，分断TSB。
3.8 外部电路短路分断TSB
[1702]在遇有外部电路短路时，蓄电池保险17FB熔断，[1709]同时触发其微动开关闭合。由+kcB电源或充电机X03插f针供电+24v→17FB微动开关→充电机X03插p针→KA继电器的55-56触点→KA线圈，实现分断TSB
3.9 TCMS分断TSB
[1709]网络系统在检测到异常情况下会主动分断TSB。+LP→17Q04空气开关→20A30X30的10b-10d→20A31X30的10b-10d→Kapb（95K01）线圈→-u。激活kapb线圈。
[1708] 由空开17Q01（17Q02）过来的+24v→17XME→闭合的KAPB常开触点10d—12d（14d—16d）与scab的TSB断开指令线汇合，实现TSB分断。
3.10 全列TSB集中控制
[1707] 全列集中控制TSB启动：+LP→空开17Q101（17Q102）→QCA处蓄电池启动停止按钮17s02（17s01）→17401、174012有电→在1709页单车TSB启动（停止）指令线汇合，同时通过列车线将启动指令传递到各个车厢，实现全列的集中控制。

车辆全部连挂编组后，可用各车TSB启动、断开按钮控制其它车厢的TSB启动和断开
3.11 充电器的工作、故障指示和停止保护：
1710页
1711页

3.11.1 充电器在接入AC380V电源后，就可以自启动向外输出DC24V。在充电机工作正常时其X30插的O针和T针就会有指令输出，其中T针输出的指令作为列车线贯通全车并把指令传递给网关。全列至少有一个充电机工作在正常时网关才会接收到充电机正常的指令。在充电机有故障停止工作时，X03插的M针会输出指令通知TCMS。
[1710]
3.11.2 在充电机检测到遇有外部短路等重大故障时X03插的H针会和负线接通，继电器17KBS激活，B1+→17Q06空开→17KBS线圈→SCB的X03插H针→充电机控制板→-LL。17KBS线圈激活后，会使充电机交流供电空开 15.2QM01的脱扣线圈激活，使空开自动断开。实现保护充电机。
B1+→空开17Q07→17KBS常开触点→15.2 QM01线圈→-LL.
3.12 蓄电池温度补偿
[1711]页：充电机在充电过程中会根据蓄电池电解液的湿度对充电电压进行自动调整.因此在每节车的蓄电池上有一个PT100温度传感器,并将信号输入到充电机控制板.实现对充电电压的控制.
二、 CRH5型动车组蓄电池、充电机电路故障分析
CRH5型动车组蓄电池、充电机故障发生频次较少，主要故障为：TD屏显示充电机离线、蓄电池断不开、蓄电池馈电等故障。
TD屏显示充电机离线故障：这类故障发生在充电机内部，多是充电机主控板烧损造成。
蓄电池断不开：参照1709页，蓄电池断不开是由于TSB继电器烧损造成，无法产生断开的触发信号，应急处理办法是断开该蓄电池中的FB2、FB3开关，避免该蓄电池馈电，或者更换TSB继电器。
蓄电池馈电：没有外接电源和受电弓未受流的情况下，长时间启用蓄电池供电造成。我们在日常检修中严格监控蓄电池使用状态，或是多采用外接电源供电方式进行断电检修作业。
结束语：
CRH5型动车组低压供电部分是动车组控制系统的基础，熟练掌握该部分电路原理有助于掌握动车组其他电气体统电路部分的要领，进而增进我们的业务素质，而对其故障的排查、判断、处理是一个不断摸索，不断学习，不断积累的过程，通过了解故障的现象，系统学习低压供电部分的构成、原理及功能，从而认识故障本质，作出正确的判断、恰当的处理。目前，动车组日常运用中遇到的设备故障问题多种多样，为保证动车组安全平稳运用，这就需要我们然真钻研、交流，积累丰富的检修检修经验，为今后动车组的发展奠定基础。
参考文献：
（1） 张曙光《中国高速铁路技术丛书和谐号CRH动车组技术系CRH5型动车组》
中国铁道出版社
（2） 《CRH5型动车途中应急故障处理》 中国铁道出版社
（3） 长春轨道客车有限公司及法国ALSTOM公司提供的部分技术资料。