一种城轨车辆蓄电池箱主动通风系统及控制方法与流程

1.本发明属于全自动化产品领域，涉及一种城轨车辆蓄电池箱主动通风系统及控制方法。


背景技术：

2.现阶段城轨车辆用的碱性镍铬电池，在充电阶段会有氢气析出。因为蓄电池放置在具有通风孔的蓄电池箱内，所以当有氢气产生时，在通风状态良好的环境下，氢气可以及时排出箱外。但在车辆静止，且蓄电池箱周围空间较封闭时，蓄电池箱通风状态变差，氢气就无法及时排出了。当氢气浓度达到一定值时，任何的燃弧或火花都有可能直接引爆蓄电池箱，造成严重危险。
3.目前，我国部分城市的地铁车辆已出现类似的爆炸问题。因此，如何有效检测蓄电池箱通风状态，必要时进行通风控制，防止蓄电池箱内氢气浓度过高导致的爆炸危险，保证人员及车辆运营安全，是摆在技术人员面前的重要问题。
4.现有城轨车辆蓄电池箱一般设置通风孔，通过空气自然对流，排出蓄电池箱内氢气。通风孔的形式如图1所示。
5.通过蓄电池箱设置的通风孔，箱内外空气可以自由交换。蓄电池箱一般设置两个以上的通风孔，如图2所示。当箱内空气由通风孔1流出时，箱外空气由通风孔2流入，此时蓄电池箱内的氢气会随通风孔排出箱外。
6.现有技术的缺点：
7.1.蓄电池箱的通风完全依赖空气自然对流，通风量不稳定。当车辆静止且周围空间较封闭时，通风孔之间形成的空气对流条件较差，最终导致蓄电池箱通风量降低，氢气排出速度降低，长时间后很容易导致箱内氢气浓度过高，进而发生爆炸风险；
8.2.蓄电池箱通风状态无法检测。现有方案无法检测蓄电池箱通风状态，在通风状态较差的情况下，蓄电池箱无法将问题发送至车辆，无法为作业人员提供有效预警信息，降低了车辆的安全性。


技术实现要素：

9.为了解决现有蓄电池箱通风量无法检测、通风形式完全依赖被动空气对流的问题，本发明提供本发明采用的技术方案是：一种城轨车辆蓄电池箱主动通风系统，包括：
10.实时检测n个通风孔通风量的n个通风量检测模块；
11.接收n个所述通风量检测模块发送的n个通风量值的信号的控制单元；通过预设在控制单元内的单位时间，进行单位时间通风量计算，所述控制单元基于通风量值采用主动通风控制方法判断是否需要进行主动通风，当需要主动通风时，发出控制信号；
12.接收所述控制单元发送的控制信号，安装在所述蓄电池箱通风管路前端的执行模块，所述执行模块执行打开气路命令；
13.与所述执行模块相连接，为蓄电池内部空气对流提供风源，对蓄电池内部进行通
风的风源模块。
14.进一步地：所述主动通风控制方法采用对比通风量与预设阈值的状态，确定是否输出通风指令。
15.进一步地：所述对比通风量与预设阈值的状态，确定是否输出通风指令的过程如下：
16.当单位时间内通风量大于第一阈值时，表示蓄电池箱内通风状态良好信号，不发出通风指令。
17.当单位时间内通风量小于等于第一阈值且大于等于第二阈值时，表示蓄电池箱通风状态一般，不发出通风指令。
18.当单位时间内通风量小于第二阈值时，发出通风指令，表示蓄电池箱通风状态较差；
19.进一步地：所述通风量检测模块采用叶片式流量检测装置、热线式流量检测装置或其他满足要求的装置。
20.进一步地：所述风源模块包括空压机及风缸，所述空压机及风缸相连接。
21.进一步地，所述通风量值根据蓄电池箱实际通风孔数量n、通风孔尺寸及通风孔有效截面积共同所决定。
22.进一步地：所述执行模块采用电磁阀。
23.进一步地：所述的第一阈值和第二阈值均由蓄电池容量、充电电流、环境温度、蓄电池箱内气体体积等因素共同决定。
24.一种城轨车辆蓄电池箱通风控制方法，包括以下步骤：
25.步骤1：检测蓄电池箱通风量，得到通风量信息；
26.步骤2：对通风量电信号进行转换，得到反映蓄电池箱单位时间通风量的数值；
27.步骤3：当单位时间通风量大于第一阈值时，关闭通风电磁阀，表示蓄电池箱通风状态良好信号；
28.步骤4：当单位时间通风量小于等于第一阈值且大于等于第二阈值时，关闭通风电磁阀，并报告蓄电池箱通风状态一般信号；
29.步骤5：当单位时间内通风量小于第二阈值时，电磁阀打开，并提示蓄电池箱通风状态较差，一旦电磁阀打开，待检测到单位时间通风量大于第一阈值时，才关闭电磁阀。
30.本发明提供的一种城轨车辆蓄电池箱主动通风系统，是可以检测蓄电池箱单位时间通风量并作出通风控制的一种系统，本技术可以实现对蓄电池箱通风状态的实时检测，实现在通风状态较差时主动通风的功能，进一步避免蓄电池箱内氢气浓度过高，可能引起的蓄电池箱爆炸的风险，系统可以对蓄电池箱通风状态进行检测，在通风状态较差时主动进行通风，通过强迫通风的方式保证蓄电池箱内氢气浓度处于较低水平，防止因氢气浓度过高造成的蓄电池箱爆炸问题，提高车辆运营安全性，保障人身财产安全。
31.本发明具有以下优点：
32.1、本发明可通过设置在通风孔处的通风量检测模块，实时检测蓄电池箱通风状态，解决现有蓄电池箱无法检测蓄电池箱通风状态的弊端；
33.2、本发明所述的一种全新的蓄电池箱主动通风系统，通过判断蓄电池箱实际通风状态，可实现对蓄电池箱的主动通风控制，解决了现有蓄电池箱通风完全依赖被动空气对
流的问题，进一步避免了由于蓄电池箱内氢气浓度过高，可能引起爆炸的问题，提高了车辆安全性；
34.3、通过对比实际通风量与预设阈值之间的关系，确定蓄电池箱通风状态并上传车辆，可为作业人员提供准确的蓄电池箱通风状态信息，便于蓄电池的安全使用。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1是蓄电池箱通风孔实物图；
37.图2是蓄电池箱通风状态示意图；
38.图3是蓄电池箱通风系统组成示意图；
39.图4是蓄电池箱主动通风系统图；
40.图5是控制单元的控制逻辑流程图。
具体实施方式
41.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
42.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。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。
43.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
44.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
45.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
46.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
47.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
48.图3是蓄电池箱通风系统组成示意图；
49.图4是蓄电池箱主动通风系统图；
50.一种城轨车辆蓄电池箱主动通风系统，包括n个通风量检测模块、控制单元、执行模块和风源模块；
51.所述n个通风量检测模块实时检测n个通风孔通风量；所述通风量检测模块安装于蓄电池箱通风孔；
52.所述控制单元接收n个所述通风量检测模块发送的n个通风量值的信号；控制单元解析通风量信号，得出当前风速v(单位：米/秒)，根据蓄电池箱实际通风孔的有效截面积s(单位：平方米)和预设在控制单元内的单位时间t(单位：秒)，三者数值相乘后得出单位时间通风量(单位：立方米)，如公式(1)所示：
53.q＝vst
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(1)
54.将单位时间通风量与第一阈值、第二阈值进行对比，进而得出蓄电池箱通风状态，具体的通过基于通风量值采用主动通风控制方法判断是否需要进行主动通风，当需要主控通风时，发出控制信号；所述控制单元用于处理通风量信息并控制通风电磁阀工作；通过通风量检测模块实时检测蓄电池箱通风状态，经过控制单元分析与处理，控制通风电磁阀通断，进而实现蓄电池箱主动通风的控制。
55.所述执行模块接收所述控制单元发送的控制信号，安装在所述蓄电池箱通风管路前端，执行打开气路命令；
56.所述风源模块与所述执行模块相连接，为蓄电池内部空气对流提供风源，对蓄电池内部进行通风；
57.所述风源模块与所述执行模块通过通风管路相连接，所述执行模块与所述蓄电池通过通风管路相连接；
58.蓄电池箱通风管路可连接通风电磁阀后端管路，将风源引入蓄电池箱内，为蓄电池箱通风提供基本条件。
59.蓄电池箱的通风管路主要铺设在蓄电池箱内，可以将外部风源接入蓄电池箱；
60.通风管路主要布置在蓄电池箱箱底，管路长度、形状可根据实际需要进行设计。通风管路设置一个或多个出风口，满足空气流通需要；管路外部可接车辆风源，可以将外部空气均匀释放至蓄电池箱内。
61.风源模块及管路主要为蓄电池箱通风提供硬件条件，保证通风系统能够有效工作。
62.图5是控制单元的控制逻辑流程图；
63.进一步的，所述主动通风控制方法采用对比通风量与预设阈值的状态，确定是否输出通风指令。在检测到蓄电池箱单位时间通风量后，对比预设在控制单元内的蓄电池箱通风量第一阈值和第二阈值，根据对比结果确定是否进行通风以及是否停止通风。
64.第一阈值和第二阈值的设定，根据蓄电池容量、充电电流、环境温度、蓄电池箱内气体体积等因素综合计算得出；
65.所述第一阈值大于第二阈值；
66.所述对比通风量与预设阈值的状态，确定是否输出通风指令的过程如下：
67.当单位时间内通风量小于第二阈值时，电磁阀打开，发出通风指令，表示蓄电池箱通风状态较差；一旦电磁阀打开，待检测到单位时间通风量大于第一阈值时，方才关闭电磁阀；
68.当单位时间内通风量大于等于第二阈值且小于等于第一阈值时，电磁阀关闭，表示蓄电池箱通风状态一般，不发出通风指令。
69.当单位时间内通风量大于第一阈值时，表示蓄电池箱内通风状态良好信号，电磁阀关闭，不发出通风指令。
70.单位时间可以在控制单元内设置，单位时间通风量指的是在设置的一段时间内蓄电池箱有效的总通风量。
71.进一步地：所述通风量检测模块可以将通风量转换为电信号并对外输出，采用叶片式流量检测装置或热线式流量检测装置。
72.进一步地，所述风源模块包括空压机及风缸等，所述空压机及风缸相连接；所述风源模块主要为车辆提供风源，通过气路与通风电磁阀连接，当通风电磁阀打开时，可为蓄电池供风。
73.进一步地，所述通风的通风量值根据蓄电池箱实际通风孔数量、尺寸、有效通风面积进行设置。
74.所述执行模块采用电磁阀，用于通风电磁阀是一种电磁制动器，通常具有低压线圈，用于打开或关断通风管路。通风电磁阀安装在蓄电池箱通风管路前端，可以执行控制单元发送的通断气路命令，为蓄电池箱供风。
75.一种城轨车辆蓄电池箱通风控制方法，其控制方法如下：
76.步骤1：检测蓄电池箱通风量，得到通风量信息。
77.上述步骤涉及一种能够检测通风量的模块，该模块可以将通风量转换为电信号，实时对外输出。
78.步骤2：对通风量电信号进行转换，得到反映蓄电池箱单位时间通风量的数值；
79.在得到通风量电信号后，控制单元将电信号进行转化，得出当前风速(单位：米/秒)，根据蓄电池箱实际通风孔的截面积(单位：平方米)和预设在控制单元内的单位时间
(单位：秒)，三者数值相乘后得出单位时间通风量。单位时间可以根据需求预先设定保存，例如，可设置为1800秒。
80.步骤3：当单位时间通风量大于第一阈值时，关闭通风电磁阀，并报告蓄电池箱通风状态良好信号。
81.通风电磁阀可接收控制单元输出的通风指令，控制气路通断，同时隔绝车辆风源装置与蓄电池箱内通风管路。第一阈值是一个绝对安全限值，当单位时间通风量大于第一阈值时表示当前蓄电池箱箱通风量可以完全排出箱内氢气或稀释氢气使其含量保持在较低水平；
82.步骤4：当单位时间通风量小于等于第一阈值且大于等于第二阈值时，关闭通风电磁阀，并报告蓄电池箱通风状态一般信号；
83.第二阈值是一个临界安全限值，当单位时间通风量大于等于第二阈值时表示当前蓄电池箱通风量刚好能够稀释氢气使其含量保持在临爆点以下，若单位时间通风量小于第二阈值，则表示当前蓄电池箱通风量不足以稀释氢气使其含量保持在临爆点以下，此时需要主动通风。
84.步骤5：当单位时间内通风量小于第二阈值时，电磁阀打开，并提示蓄电池箱通风状态较差，一旦电磁阀打开，待检测到单位时间通风量大于第一阈值时，方才关闭电磁阀。
85.需要强调的一点是，当单位时间通风量小于第二阈值、系统开始主动通风时，该状态会一直持续到检测单位时间通风量大于第一阈值时方才停止，该过程与步骤4有明显区别。
86.该控制方法判断通风状态从而主动进行通风，可根据单位时间通风量数值，对比系统内设阈值，得出蓄电池箱通风状态以及做出通风控制，并将蓄电池箱通风状态信息上传至车辆。
87.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。