一种新型环保轨道机车电源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及到电源系统领域，特别是一种新型环保轨道机车电源系统。
【背景技术】
[0002]现有矿用轨道车电源系统多采用柴油发动机，功率大污染大，而作为矿用轨道车的动力电源，越来越多地要求矿用轨道车的动力电源具有节能环保，安全可靠，智能化控制的优点，而随着锂电池技术的成熟，其所具有的轻量化、无污染、长寿命且能量密度大的特点渐渐被各领域所肯定，所以采用锂电池电源系统来代替柴油发动机是大势所趋。
[0003]但现有采用锂电池电源系统的安全性和智能化有待提高，没有自我检测及保护功能，实行盲充盲放，没有安全保护措施和热管理系统，一致性差且容量衰减快，这样不仅使得锂电池使用寿命大大削减，而且矿用轨道车的使用环境较为特殊，对安全性和可靠性要求较高，万一锂电池出现短路、发热过大等情况，很容易造成锂电池起火甚至爆炸，直接导致财产损失及人员伤亡。
【实用新型内容】
[0004]有鉴于此，本实用新型需要解决的问题是，提供一种合乎国家轨道机车安全标准，且更加智能、安全、可靠的轨道机车电源系统。
[0005]为了解决上述问题，本实用新型所使用的技术方案如下:
[0006]一种新型环保轨道机车电源系统，包括
[0007]两组电池组，所述电池组通过多个单体电池所组成，包括相互并联的第一电池组与第二电池组，所述第一电池组、第二电池组并联后与电池管理系统、机车电机及用电设备连接；
[0008]两套电池管理系统，包括第一电池管理系统及第二电池管理系统，分别与第一电池组及第二电池组一一对应连接，第二电池管理系统与第一电池管理系统连接，并将信号输出到第一电池管理系统进而汇总统一通过第一电池管理系统控制继电器模组作出动作；
[0009]继电器模组，所述继电器模组连接在第一管理系统与机车电机及用电设备之间，用于控制机车电机及用电设备的开闭；
[0010]极限保护继电器模块，用于控制机车在极限环境下保护电池组而断开电源的极限保护继电器模块一端与并联后的电池组总正连接，另一端与第一电池管理系统连接；
[0011 ] DC/DC模组，所述DC/DC模组一端与并联后的电池组总正连接，另一端与用电设备连接进而通过转换电池组输出电压为用电设备提供合适的工作电压。
[0012]优选的，所述电池管理系统包括至少一个用于检测电池数据的电池检测单元及一个用于管理从电池检测单元所输出数据的电池管理单元，所述电池检测单元与单体电池一一对应连接，并将检测到的数据输出到电池管理单元。
[0013]优选的，所述电池检测单元包括用于检测电池温度的温度检测模块及单个电池电压的单体电压检测模块。
[0014]优选的，所述电池管理系统还包括用于检测电池组总电流的霍尔电流传感器及用于检测电池组总电压的霍尔电压传感器，所述霍尔电流传感器及霍尔电压传感器输入端接入到并联后的电池组总正，并输出信号到电池管理单元。
[0015]优选的，还包括用于保护电池组的电池组箱体、用于系统散热的空调系统及用于显示电池组数据的显示系统。
[0016]优选的，继电器模组包括控制电机进行预充电的预充电继电器、控制电池组总正开闭的总正继电器、对电池组进行充电的充电继电器以及控制空调系统开闭的空调继电器。
[0017]优选的，所述电池管理系统还包括用于电池管理系统和机车电机及用电设备连接通讯的通讯模组，连接在电池管理系统及用电设备之间，所述通讯模组包括RS485通讯模块及CAN通讯模块。
[0018]优选的，所述通讯模组还包括用于保障系统通讯安全稳定的电流信号通讯模块。
[0019]优选的，用电设备包括整车控制器，所述第一电池管理系统及第二电池管理系统分别通过RS485通讯模块、CAN通讯模块及电流信号通讯模块与整车控制器进行通讯。
[0020]优选的，所述电池组的总负接有用于过流保护的熔断器。
[0021]与现有技术相比，本实用新型包含以下有益效果:使用两套电池管理系统，可在其中一组电池组出问题的情况下实现平稳切换，保障机车电源系统的正常运行；增加了电池管理系统，可以更加智能化地管理电池组的充放电及调整工作状态，延长了电池组的使用寿命；设置了极限保护继电器及多处控制电池组供电开断的继电器，保证了电池组的用电安全，在紧急时刻起到了保护作用，且方便控制管理用电器；增加了紧急故障时使用的电流信号，当通讯出现故障时提供硬件保障，基本信息可正常传送整车控制器，控制车辆正常运行，作为系统通讯安全冗余，提高系统可靠性，使电源系统符合国家安全要求。
【附图说明】
[0022]图1为本实用新型所述电源系统实施例的整体方案示意框图；
[0023]图2为本实用新型所述电源系统实施例的电源管理系统原理框图；
[0024]图3为本实用新型所述电源系统实施例的霍尔传感器原理图；
[0025]图4为本实用新型所述电源系统实施例的电池组各继电器控制连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合附图及实施例对本【实用新型内容】作进一步详细说明。
[0027]图1为本实用新型所述电源系统实施例的整体方案示意图；图2为本实用新型所述电源系统实施例的电源管理系统原理框图；图3为本实用新型所述电源系统实施例的霍尔传感器原理图，图4为本实用新型所述电源系统实施例的电源管理系统原理框图。
[0028]如图1所示，本实用新型提供一种应用于轨道矿车的新型电源系统解决方案，该新型环保轨道矿车电源系统包括电池组箱体5、两组电池组、两个电池管理系统、继电器模组3、DC/DC模组4、空调系统6以及与之配套的电机8、显示单元及整车控制器。
[0029]电源系统安装在电池组箱体5内部，该电池组箱体5还包括空调系统6以及吹风口和抽风口，空调系统6通过电池管理系统控制继电器模组3的空调开关来控制温度高低，并在电池组、电池管理系统与电池组箱体5之间设置一条通风通道，电池组箱体5通过空调系统6控制吹风口及抽风口一边进风一边抽风，使得电池组箱体5内的通风通道保持流通实现温度均衡，进行电池组热管理，保证电池组工作在最佳环境温度下，保障电池组安全工作，同时提高电池寿命；
[0030]本实用新型使用锂电池作为供电电池，电池组由多个单体锂电池所组成，第一电池组1-1及第二电池组1-2通过并联组成矿车的总电源，第一电池管理系统2-1及第二电池管理系统2-2分别与第一电池组1-1及第二电池组1-2——对应连接，采集对应电池组的单体电池电压、温度以及电池组总电压、总电流等数据。具体的，电池管理系统包括用于采集相关数据的多个电池检测单元(BMU)及用于管理从电池检测单元输出数据的电池管理单元(BCU)，每个电池检测单元与电池组的每个单体电池--对应，用于采集单体电池电压及温度数据，并输出汇总到电池管理单元进行处理。电池管理系统可对电池组各单体电池进行电压和温度检测，进行均衡管理，提高电池组各串电池容量的一致性，延迟电池容量衰减。第二电池管理系统2-2与第一电池管理系统2-1连接，并通过信号线将信息传输到第一电池管理系统2-1进行汇总，通过第一电池管理系统2-1统一对设备进行管理控制。当单个电池组有故障时可通过维护开关切断进行维护，另一电池组可继续正常运行，保障矿车正常运行而不影响其它车辆，提高系统可靠性。
[0031]在电池组与电池管理系统之间还设置有极限保护继电器，当充电机8失控引或其它原因引起电池组发生严重过充电或过放电现象，电池管理系统可以通过控制极限保护继电器断开从而主动保护电池组，避免有严重事故的发生。
[0032]在电池管理系统对电池组的总电压及总电流的采集上，本实用新型实施例使用霍尔传感器方式，如图2所示，电池管理系统硬件电路设计提供正负15V电源提供给霍尔传感器，采用B⑶自带的12位ADC测量霍尔传感器的输出信号，电压采集范围可达0-1000V，电池采样范围可达正负0-1000A，电压和电流采样周期小于1mS误差在0.5%以内，这样比分流器方式的采样有更高采样范围、更小采样周期、误差更低。优选的，电压检测口可以增加过压与反接保护模块提高稳定性。
[0033]DC/DC模组4通过将电池组IlOV的电池组输出电压，转化成为适合用电设备使用的24V工作电压，并为包括电池管理系统及外围用电器等用电设备供电。
[0034]电池管理系统还包括通讯模组，及整车控制器，该通讯模组包括RS485通讯模块、CAN通讯模块以及电流信号通讯模块，电池管理系统通