一种110V和谐机车锂电池电源系统的制作方法

文档序号:13177232阅读:150来源:国知局
技术领域本发明涉及一种电源系统,具体是一种110V和谐机车锂电池电源系统。

背景技术:
目前铁路机车用蓄电池以铅酸、镍镉电池为主;铅酸电池工作中产生酸雾,镍镉电池本身含有剧毒物质镉,对环境造成污染。为了进一步贯彻中国铁路总公司有关持续技术创新、国产化及减少污染等理念,开发和采用新能源取代传统的铁路机车蓄电池已成为必然趋势。锂电池是20世纪开发成功的新型高性能电池。锂电池的研究始于20世纪80年代,90年代进入产业化阶段,目前已在小容量领域广泛使用,锂电池由于能量高、体积小、免维护、环境友好而受到各行业的青睐,正逐步从笔记本、电脑的应用走向电动自行车、电动汽车等大容量应用。随着技术进步的新能源产业的发展,大容量锂电池技术和产业发展非常迅猛,逐步成为国际上大容量电池的主流,有鉴于此,在铁路机车上使用锂电池将是必然趋势。

技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种110V和谐机车锂电池电源系统,以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种110V和谐机车锂电池电源系统,包括2个BMS模块、锂电池组和监控模块,所述2个BMS模块围绕监控模块工作,其之间通过485总线进行通讯,BMS模块采集锂电池组单节电池电压、总电流以及温度等数据传入监控模块;监控模块同样为相对独立地实现系统监控,调压,显示和信号处理功能。作为本发明的优选方案:所述2个BMS模块还可以通过CAN总线和监控模块进行通讯。与现有技术相比,本发明的有益效果是:1、通过技术完善,初步实现锂电池铁路机车上使用,填补国内空白。2、结合锂电池的性能,通过对其进行智能性的管理,实现机车蓄电池的免维护,提高机车电池使用寿命。3、顺应“节能减排”大势,使机车使用环境大大改善,做到“绿色环保”。附图说明图1为110V和谐机车锂电池电源系统的电路图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。请参阅图1,一种110V和谐机车锂电池电源系统,包括2个BMS模块、锂电池组和监控模块,所述2个BMS模块围绕监控模块工作,其之间通过485总线进行通讯,BMS模块采集锂电池组单节电池电压、总电流以及温度等数据传入监控模块;监控模块同样为相对独立地实现系统监控,调压,显示和信号处理功能。2个BMS模块还可以通过CAN总线和监控模块进行通讯。本发明的工作原理是:系统包括2个BMS模块、锂电池组和监控模块,所述2个BMS模块围绕监控模块工作,其之间通过485总线进行通讯,BMS模块采集锂电池组单节电池电压、总电流以及温度等数据传入监控模块;监控模块同样为相对独立地实现系统监控,调压,显示和信号处理功能。电池管理单元获取电池组电压、充放电电流、故障代码和单体电池的端电压、温度等数据,并对电池组进行容量SOC估算和充放电逻辑控制。当监测到锂电池组电压低于96V时,上传故障报警信号给电源管理模块输出故障节点给SKS3,将电源柜的故障信息上传至机车控制器,同时输出数字量FD使KM1切断放电回路。当监测到锂电池S0C值达到充满状态,输出数字量CD使KM2切断充电回路。锂电池组:采用在铁路上成熟应用的锂电池锂,电池组是由32只单节锂电池组成的,每个单节电池的性能参数直接影响整组的性能,通过提高材料的堆实密度,材料均匀度,以及提高生产工艺以减小单节差异化,运用PM分组模式对单节电池进行筛选,做到整组电池匹配一致。高频开关电源技术:高频开关电源具有高效率和小型化的优点,本系统采用IGBT或MOSFET作为高频软开关实现AC/DC变换,开关频率最高达150KHz,输出效率90%,且性能更加稳定,质量更加可靠。SOC估算技术:采用先进的直接估算修正算法,为锂电池的智能维护提供基础。系统进行自放电率的修正,设定电池自放电参数,并考虑电池自放电因素的影响;当电池发生过放保护动作时,且检测到系统四分之一的单节电池电压低于3.0V时,SOC值自动清零。系统具备寿命衰退容量修正,依靠大量的电池试验数据,设定适合此系统所应用电池的修正参数。主动均衡技术:采用主动均衡技术相比被动均衡技术不损失电池能量,通过电池管理系统的中间储能环节单独对电压较低的电池补充电,补充电流最大可达10A,以保证整组电池的均衡性,实现智能管理,延长整组蓄电池的使用寿命。均衡模块与每个单节电池均相连,均衡方式及通过对均衡模块中间储能环节进行充电,当串联电池组中某一只单节电池出现不平衡时对其单独充电。
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