一种轨道交通后备电源系统的制作方法

本发明涉及轨道交通技术领域，尤其涉及一种轨道交通后备电源系统。

背景技术：

随着轨道交通的迅速发展，轨道交通已经成为人们出行最便捷、经济和高效的交通工具之一；与此同时，对于轨道交通的安全、可靠运行也提出了越来越高的要求。当给轨道交通的供电因故出现异常时，会给轨道交通造成严重影响，因此，我们需要在列车上安装一组后备电源系统，以应对突发状况，该后备电源系统需要具备很高的可靠性。

目前，动车组后备电源多采用用镍镉蓄电池组系统，该系统，没有自我检测及保护功能，实行盲充盲放，且相同容量下质量重，容量衰减快，电池报废后污染大。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种轨道交通后备电源系统，实现蓄电池组的轻量化和无污染，同时采用特定结构的电池管理系统，提高了电源系统的可靠性和安全性。

根据本发明实施例的一种轨道交通后备电源系统，包括整车主控单元、锂电池组、负载、电池管理模块及车载充电机，所述锂电池组的输出端与负载的输入端电连接，所述锂电池组的输入端与车载充电机的输出端电连接，所述电池管理模块与锂电池组、车载充电机和整车主控单元均为双向连接，所述电池管理模块包括电池管理主控单元、采样模块、均衡模块、检测估算模块、过充信号隔离传输模块、过放信号隔离传输模块、第一信号级联端子和第二信号级联端子，所述采用模块用于采集锂电池组的采样信号，所述电池管理主控单元接收来自采样模块的采样信号，并传送给过充信号隔离传输模块或过放信号隔离传输模块，所述第一信号级联端子接收指示信号，并通过第二信号级联端子传递至整车主控单元。

在本发明的一些实施例中，所述检测估算模块包括功率估算模块、诊断接口模块和soc估算模块。

在本发明的另一些实施例中，所述锂电池组与负载之间设有保险丝。

在本发明的另一些实施例中，所述轨道交通后备电源系统还包括一个正极端子和一个负极端子，所述正极端子串联在锂电池组的正极与负载之间，所述负极端子串联在锂电池组的负极与负载或充电装置之间。

在本发明的另一些实施例中，所述轨道交通后备电源系统还包括应急充电接口，所述应急充电接口通过极限保护继电器与锂电池组电连接，用于当电源系统严重过放电时，通过地面应急充电电源给电池组短时间补电。

在本发明的另一些实施例中，所述采样模块包括电压采样模块、电流采样模块和温度采样模块。

本发明中的有益效果是：根据列车能量需求选用合理锂电池类型串并联成组，节能环保；通过电池管理系统对电池组信息进行检测、状态估算、管理控制、通讯协定，保护电池、延长使用时间和延时容量衰减，增强系统智能化控制，提高电源系统可靠性和安全性；配备应急充电接口和诊断接口提高系统可维护性和维护成本，延长使用寿命；本发明可为将来的轨道交通大规模的推广锂电池电源系统以及电源系统标准制定提供基础。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的一种轨道交通后备电源系统的结构示意框图；

图2为本发明提出的一种轨道交通后备电源系统的电池管理模块的结构示意框图。

图中：1-整车主控单元、2-负载、3-正极端子、4-保险丝、5-极限保护继电器、6-应急充电接口、7-车载充电机、8-锂电池组、9-电池管理模块、91-电池管理主控单元、92-检测估算模块、93-过充信号隔离传输模块、94-第一信号级联端子、95-采样模块、96-均衡模块、97-过放信号隔离传输模块、98-第二信号级联端子、10-负极端子。

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。

所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参照图1-2，一种轨道交通后备电源系统，包括整车主控单元1、锂电池组8、负载2、电池管理模块9及车载充电机7，所述锂电池组8的输出端与负载2的输入端电连接，所述锂电池组8的输入端与车载充电机7的输出端电连接，所述电池管理模块9与锂电池组8、车载充电机7和整车主控单元1均为双向连接，所述电池管理模块9包括电池管理主控单元91、采样模块95、均衡模块96、检测估算模块92、过充信号隔离传输模块93、过放信号隔离传输模块97、第一信号级联端子94和第二信号级联端子98，所述采用模块95用于采集锂电池组8的采样信号，所述电池管理主控单元91接收来自采样模块95的采样信号，并传送给过充信号隔离传输模块93或过放信号隔离传输模块97，所述第一信号级联端子94接收指示信号，并通过第二信号级联端子98传递至整车主控单元1；所述检测估算模块92包括功率估算模块921、诊断接口模块922和soc估算模块923；所述锂电池组8与负载之间设有保险丝4；所述轨道交通后备电源系统还包括一个正极端子3和一个负极端子10，所述正极端子3串联在锂电池组8的正极与负载2之间，所述负极端子10串联在锂电池组8的负极与负载2或充电装置之间；所述轨道交通后备电源系统还包括应急充电接口6，所述应急充电接口6通过极限保护继电器5与锂电池组8电连接，用于当电源系统严重过放电时，通过地面应急充电电源给电池组短时间补电；所述采样模块95包括电压采样模块、电流采样模块和温度采样模块。

根据列车能量需求选用合理锂电池类型串并联成组，节能环保；通过电池管理系统对电池组信息进行检测、状态估算、管理控制、通讯协定，保护电池、延长使用时间和延时容量衰减，增强系统智能化控制，提高电源系统可靠性和安全性；配备应急充电接口和诊断接口提高系统可维护性和维护成本，延长使用寿命；本发明可为将来的轨道交通大规模的推广锂电池电源系统以及电源系统标准制定提供基础。

工作原理：锂电池组8为负载2提供电力供应，车载充电机7对锂电池组8进行充电，电池管理模块9用于采集锂电池组8的采样信号，并通过逻辑判断，输出指示信号至整车主控单元1，整车主控单元1根据电池管理模块9传递的指示信号，控制负载2或车载充电机7的通断，电池管理模块9中的电池管理主控单元91接收来自采样模块95的采用信号，采样模块95主要对锂电池组8的电压、电流和温度等进行采样，电池管理主控单元91将接收到的采用信号传送给信号隔离传输模块，第一信号级联端子94接收信号隔离传输模块输出的指示信号，并通过第二信号级联端子98传递至整车主控单元1，检测估算模块92包括功率估算模块921、诊断接口模块922以及soc估算模块923，功率估算模块921用于根据锂电池组8的电流、单体电压以及温度参数估算出最优充电功率，并传送给车载充电机7，车载充电机7根据最优充电功率对锂电池组8进行充电，诊断接口模块922用于记录采样模块95获取的锂电池组8的电流、单体电压以及温度参数信息，并根据所述参数信息分析锂电池组8的故障信息，soc估算模块923用于估算锂电池组8的剩余电量，应急充电接口6通过极限保护继电器5与锂电池组8连接，用于当电源系统严重过放电时，通过地面应急充电电源给锂电池组8短时间补电。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。