蓄电池控制装置及方法与流程

本技术涉及轨道车辆，特别是涉及蓄电池控制装置及方法。

背景技术：

1、随着轨道交通的快速发展，轨道车辆辅助供电系统在确保列车安全、可靠地运行方面发挥着越来越重要的作用。轨道车辆辅助供电系统是指为轨道车辆及其设备提供电源的供电系统。它主要由辅助电源装置、配电装置、电缆及保护装置等组成，可为车辆控制、照明、空调、通风等设备提供稳定可靠的电力支持，确保列车在各种复杂条件下能够安全、可靠地辅助运行。

2、辅助电源装置是轨道车辆辅助供电系统的核心组成部分，主要采用发电机组或蓄电池组作为电源，为车辆各设备提供电源。蓄电池组由单个或多个电池单体组成，采用串联或并联方式彼此连接，串联时用于提高输出电压、并联时用于提高输出容量，正常工作时由辅助电源系统的充电机为其充电。蓄电池主要用于列车启动控制和应急供电，例如列车激活电路、蓄电池控制电路、车门控制电路、需常供电的永久负载设备等，同时在充电机故障或不工作时，可以给列车重要负载供电，例如应急照明、紧急通风、车载安全设备等，是保障列车启动、控制和供电的重要设备。

3、在长期使用和存放中，蓄电池因电解液的消耗和充放电频次的增多会导致性能下降，列车在高压缺失、充电机故障或列车库内长时间存放等情况下常会使蓄电池亏电而无法启动列车，随着亏电次数增多，加速蓄电池老化、性能下降，使用寿命大幅降低，使得运维工作量和维护成本升高。

4、目前针对相关技术中蓄电池亏电和缺少监控而带来的安全性差、维修成本高等问题，尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种蓄电池控制装置及方法，以至少提高蓄电池控制或使用的安全性。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种蓄电池控制装置，包括：

3、蓄电池组，包括多个电池单体组，电池单体组中包括多个串接和/或并接的电池单体；

4、蓄电池监控系统，包括电性连接的电源模块单元、数据处理单元、通信模块单元，所述数据处理单元包括多个数据采集板，用于检测蓄电池组的电压状态、电流状态、温度状态，所述数据采集板电性连接所述蓄电池组及所述通信模块单元，所述通信模块单元通信连接列车辅助电源系统、列车网络系统及列车司控台，所述蓄电池组经蓄电池组控制电路电性连接所述列车网络系统及列车司控台，所述蓄电池组控制电路用于控制蓄电池组与所述列车电源母线、列车辅助电源系统或列车网络系统之间连接或断开；

5、应急充电装置，包括车间可移动充电电源、蓄电池充电插座，所述蓄电池充电插座设置于列车车底并电性连接所述蓄电池组，所述车间可移动充电电源的输出端插头与所述蓄电池充电插座适配，通过所述车间可移动充电电源和蓄电池充电插座在列车库车间内无高压下为列车蓄电池提供应急充电。

6、在其中一些实施例中，所述蓄电池组控制电路包括：

7、隔离开关q1，一端电性连接所述蓄电池组的正极，连接所述蓄电池组的供电回路，所述隔离开关q1的电气参数容量大于蓄电池组的总容量；

8、电压检测继电器ka1，包括一对常开触点及一对常闭触点，其常开触点第一端连接永久电源正母线，其常闭触点的第一端经一蓄电池合开关sb1连接永久电源正母线，第二端经一二极管d3连接电压检测继电器ka1的线圈，其线圈连接至直流电源负母线，所述电压检测继电器ka1预设有一电压阈值u1及一电压阈值u2，用于在蓄电池合开关sb1按下时检测蓄电池组两端的电压并给于电压阈值u1、u2控制常开触点及常闭触点通断；

9、继电器ka2，包括一对常闭触点，其常闭触点一端连接电压检测继电器ka1常开触点的第二端，另一端经一二极管d2连接电压检测继电器ka1的线圈，继电器ka2的线圈一端经一蓄电池分开关sb2连接所述列车辅助电源系统的第二供电端vb2+，另一端连接直流电源负母线；

10、接触器km1，包括一对主常开触点、一对辅助常开触点，其主常开触点连接列车辅助电源系统的第一供电端vb1+并经隔离开关q1连接蓄电池组的正极，其辅助常开触点第一端连接至永久电源正母线；

11、控制继电器kt1，包括一对常开触点，其常开触点第一端连接所述永久电源正母线，其常开触点第二端连接接触器km1的线圈后连接至直流电源负母线，控制继电器kt1的线圈连接于电压检测继电器ka1常开触点的第二端与直流电源负母线之间，通过控制继电器kt1的常开触点来控制接触器km1，当需要断开接触器km1的供电回路时，使控制继电器kt1延时断电即可切断接触器km1的线圈供电。

12、在其中一些实施例中，所述蓄电池合开关sb1为蓄电池组投入控制主令操作开关，所述蓄电池合开关sb1包括至少二对常开触点，触点闭合时为列车司控台指令执行蓄电池组投入控制操作。

13、所述蓄电池分开关sb2为蓄电池切除控制主令操作开关，所述蓄电池分开关sb2包括至少二对常开触点，其常开触点闭合时为列车司控台指令执行蓄电池组投入控制操作。

14、在其中一些实施例中，接触器km1的辅助触点与直流电源负母线之间串联连接有一指示灯hlsb1，接触器km1的辅助触点闭合时，指示灯hlsb1点亮，在本实施例中用于表示蓄电池组已完成投入控制。

15、基于如上结构，本技术的蓄电池控制装置通过各断路器、继电器、接触器、熔断器及开关按钮、指示灯等实现蓄电池充放电控制，通过所述电压检测继电器ka1实现了防止蓄电池组在使用过程中亏电导致列车无法启动或需要外接电源为蓄电池进行充电带来的麻烦，通过电压检测预设值u1、u2进行控制和亏电保护，利用延时时间防止误动作，提高列车控制容错率，通过控制继电器kt1实现蓄电池投入、控制的切换。

16、在其中一些实施例中，所述蓄电池组控制电路还包括：断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3、断路器qf4及断路器qf5，断路器qf1一端串联连接所述隔离开关q1，另一端经一二极管d1连接永久电源正母线；断路器qf2连接于所述列车辅助电源系统的第二供电端vb2+与所述蓄电池监控系统之间，断路器qf3一端连接于所述列车辅助电源系统，另一端连接所述第二供电端vb2+；断路器qf4连接于所述第二供电端vb2+与所述列车网络系统之间；断路器qf5连接于所述第二供电端vb2+与列车司控台的tcms显示屏之间，通过上述配电电路为蓄电池控制电路及其相关设备供电配电。

17、在其中一些实施例中，所述蓄电池组控制电路还包括：

18、电源保护电路，包括熔断器fu1、熔断器fu2及熔断器fu3，熔断器fu1串接于所述隔离开关q1的另一端与所述断路器qf1之间，熔断器fu2串接于所述蓄电池组的负极与直流电源负母线之间，所述熔断器fu3一端连接所述应急充电装置，另一端经一二极管d4连接至所述蓄电池组的正极，通过熔断器fu3接通应急充电装置的车间可移动充电电源为蓄电池组进行应急充电，熔断器fu3的额定电流根据车间可移动充电电源的输出容量和电池的充电电流限制。

19、在其中一些实施例中，所述列车辅助电源系统包括电性连接的辅助逆变器、充电机、辅助电压传感器及辅助电流传感器，用于经辅助逆变器、充电机将电源进行变换后输出为列车的低压直流负载和/或所述蓄电池组供电，所述辅助电压传感器tv和辅助电流传感器ta检测充电机的电压状态和电流状态；所述列车辅助电源系统t03包括恒流限压充电模式、恒压强充充电模式及恒压浮充充电模式。

20、在其中一些实施例中，所述列车网络系统包括vcu控制主机、erm存储单元及riom数字量输入输出单元，所述列车网络系统通信连接所述列车司控台并经其tcms显示屏显示蓄电池充放电状态及预警故障信息，所述蓄电池充放电状态包括但不限于充电机状态、蓄电池状态、蓄电池充放电曲线、蓄电池电压、蓄电池充放电电流、蓄电池温度、充电机输出电流、充电过流状态、输出过流状态。

21、在其中一些实施例中，所述多个数据采集板包括：

22、一所述数据采集板，设置为包括电压传感器及电流传感器，电性连接所述蓄电池组，用于采集所述蓄电池组的总电压状态、总电流状态；

23、多个数据采集板，设置为包括电压传感器及温度传感器，对应电性连接所述电池单体组，用于采集其电压状态及温度状态；

24、所述数据处理单元接收各所述数据采集板的采集信号并进行数据解析、转化为数字量后，经通信模块单元发送至列车辅助电源系统及列车网络系统。

25、基于如上结构的数据采集板，蓄电池监控系统通过所述电压传感器检测蓄电池组中电池的电压，通过所述电流传感器检测电池的充放电电流，通过所述温度传感器检测蓄电池组的温度，所述蓄电池监控模块通过所述电压传感器、电流传感器及温度传感器检测得到蓄电池组的总电压、总电流、各电池单体组的电压及温度，并经处理后发送至所述列车司控台，通过列车司控台发送控制指令并通过列车司控台的tcms显示屏进行显示蓄电池组的充放电电压、电流、温度及充放电曲线，从而进行数据预警和记录，同时发送至列车辅助电源系统、列车网络系统进行蓄电池充电控制、监控和保护。

26、在其中一些实施例中，所述列车辅助电源系统充电过程中基于所述数据处理单元反馈的电流采样信号、温度采样信号自动调节，具体的：所述列车辅助电源系统预配置有充电电流阈值及电池温度阈值，当根据电流采样信号判断蓄电池组的充电电流超过所述充电电流阈值时，所述列车辅助电源系统其输出电流大小；当根据所述温度采样信号判断蓄电池组的温度超过所述电池温度阈值，则停止电流输出并输出报警信号至所述列车网络系统和/或列车司控台，在tcms显示屏上显示报警信息。

27、在其中一些实施例中，所述电源模块单元为直流降压转换电路，电性连接一板卡接收直流24v电源，并转换为直流12v电源输出，为所述数据采集板及所述通信模块单元供电。

28、第二方面，本技术实施例提供了一种蓄电池控制方法，基于如上第一方面所述的蓄电池控制装置，包括：

29、蓄电池投入控制步骤，获取列车司控台投入指令，即蓄电池和开关sb1闭合，通过电压检测继电器ka1获取蓄电池组电压并判断蓄电池组电压是否大于或等于电压检测继电器ka1的电压阈值u1，若是，则延时t1后闭合其常开触点，使其线圈得电并保持，继而使控制继电器kt1和接触器km1得电，使蓄电池组的供电回路接通；

30、蓄电池切除控制步骤，获取列车司控台切除指令，即蓄电池分开关sb2闭合，使继电器ka2得电以控制电压检测继电器ka1断电，其常开触点断开，并使控制继电器kt1的线圈失电从而使控制继电器kt1和接触器km1失电，使蓄电池组的供电回路断开。

31、在其中一些实施例中，所述蓄电池控制方法还包括：

32、蓄电池亏电保护步骤，若已完成所述蓄电池投入控制步骤，且通过电压检测继电器ka1检测蓄电池组电压小于电压检测继电器ka1的电压阈值u2，则电压检测继电器ka1延时t2时间后断开其常开触点，继而使控制继电器kt1和接触器km1失电，使蓄电池组的供电回路断开。

33、相比于相关技术，本技术实施例提供的蓄电池控制装置及方法，实现对列车蓄电池的智能化控制和监控功能，既可以实现对蓄电池的投入、切除控制功能，又可以对蓄电池的电压、电流和温度等参数进行采集和检测，以作出实时显示、故障报警和控制保护，还可以设置应急充电插座给蓄电池应急充电，为列车的电气控制提供安全保障。

34、本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。