[發明專利]基于超級電容的車載設備用斷電延時保護裝置

有效

• 申請號: 201310386151.0
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103457321A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 李慧鵬;楊永銘;何俊杰;張蕾;王莉;許妍琳;戴悅;朱娜;朱坤;陳亮亮
• 申請（專利權）人: 上海鐵路通信有限公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上?？剖⒅R產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙志遠

技術領域

本發明涉及一種斷電延時保護電路，尤其是涉及一種基于超級電容的車載設備用斷電延時保護裝置。

背景技術

軌道交通車載設備一般處在惡劣的環境條件和電氣條件下工作，因此，在設計車載系統設備時必須考慮機車內復雜環境對電氣設備造成的影響。軌道交通列車監控系統是車載視頻監控系統，它主要由視頻服務器及系統主機等計算機通信類設備構成。當這些設備遭遇瞬間斷電時，硬盤系統會由于驅動電機動力不足使磁頭摩擦盤片，長期下來就會造成磁道的物理性損壞。并且，瞬間斷電時計算機內存里的數據無法及時地動態刷新，正在運行的程序和傳輸的數據會由于被迫中斷而造成程序破壞和數據丟失，帶來損失。

為避免以上問題，一般會考慮系統中增加UPS(不間斷電源)提供設備保護。UPS系統是由蓄電池和電源逆變轉換電路構成。一般的UPS系統不適用于車載設備保護，以下做具體分析。在列車斷電的最初幾秒到幾分鐘內起決定作用，需要蓄電池在這段時間提供電能，蓄電池自身的缺點(需定期維護、壽命短)使UPS在運行時需要時刻檢測蓄電池的狀態。在計算機系統中，需UPS提供的時間相對很短，而蓄電池的大部分能量沒有被應用，如果選擇低容量的蓄電池則不具備強大的放電能力。更重要的是蓄電池對維護的要求較高，使用壽命較短。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種安全可靠、環保高效、免維護、適用范圍廣的基于超級電容的車載設備用斷電延時保護裝置。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于超級電容的車載設備用斷電延時保護裝置，該保護裝置分別與車載設備、車輛供電系統連接，其特征在于，所述的保護裝置包括超級電容充電電路、超級電容放電電路和充放電控制電路，所述的充放電控制電路分別與超級電容充電電路、超級電容放電電路連接，所述的超級電容充電電路電壓輸入端與車輛供電系統連接，超級電容放電電路電壓輸出端、充放電控制電路的工作狀態輸出端分別與車載設備連接。該保護裝置具體包括電壓輸入端口、工作狀態端口、電壓輸出端口、三極管D1、二極管D2、電阻R1、電阻R2、超級電容組、三極管D3和繼電器J1，所述的電壓輸入端口正極分別與工作狀態端口正極、三極管D1的集電極連接，所述的三極管的基極分別與電阻R2、二極管D2負極、繼電器連接，所述的電阻R2另一端與超級電容組正極連接，所述的二極管D2正極通過電阻R1與三極管D3的基極連接，所述的三極管D3的集電極與繼電器連接，所述的繼電器與電壓輸出端口正極連接，所述的電壓輸入端口負極、超級電容組負極、三極管D3的發射極、工作狀態端口負極、電壓輸出端口負極均接地。

所述的三極管D1由第一二極管和第二二極管反向串聯而成，第一二極管正極與電壓輸入端口正極連接，第一二極管負極分別與第二二極管負極、電阻R2一端、二極管D2負極連接，所述的第二二極管正極與超級電容組正極連接。

所述的超級電容組通過多個超級電容依次串接。

所述的超級電容組的容量根據車載設備的電氣狀態數據決定，具體為：

C＝((Vwork+Vmin)×I×t)/(Vwork²-Vmin²)

其中C為超級電容組的容量，Vwork為車載設備正常工作電壓，Vmin為車載設備截止工作電壓，I為車載設備正常工作電流，t為延時工作時間。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、本發明設計的超級電容設備應用在軌道交通車載設備上，與傳統蓄電池式的UPS設備相比，它具有安全可靠、環保高效、維護方便等優勢：

(1)超級電容具有非常高的功率密度，與傳統的電容器和電池相比，其電容器儲存電荷的能力高，充電速度快，使用效率高，安全可靠；

(2)超級電容的質量和體積較小，循環使用壽命長達500000次，適合在電氣環境惡劣的軌道交通車輛中應用；

(3)超級電容超級電容器使用的材料安全、無毒、環保，并且免維護。而蓄電池需要經常維護，廢棄的蓄電池對環境帶來很大危害。

2、本發明應用于軌道交通車輛上，可以為車載視頻監控系統設備提供延時關機的功能，從而保護設備增加系統可靠性；當車載設備上電后，超級電容進入充電狀態，同時會輸出正常電壓供車載設備使用，整個充電過程持續時間不長，功耗也十分低，對后端設備不會造成影響；當瞬時斷電時，車載設備不會直接停止工作，因為，本發明中超級電容進入放電狀態，車載設備輸入電壓會慢慢的降低，直到電壓小于工作電壓而停止工作，在延長關機的這段時間內可以保證設備內部完成讀寫操作而不丟失數據。