CN103066569A - 蓄电池低电压保护装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电池低电压保护装置及系统。该装置包括输入模块、输出模块和低电压保护模块，其中：输入模块，用于输入蓄电池输出的直流电信号；输出模块，用于将所述直流电信号输出给负载作为工作电源；低电压保护模块，用于对所述直流电信号进行监控，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断输入模块和输出模块之间的电连接，以使输出模块停止向负载输出直流电信号。本发明提供的蓄电池低电压保护装置及系统，通过对蓄电池输出的直流电信号进行监控，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断蓄电池和负载之间的电连接，蓄电池停止向负载供电，避免了蓄电池因持续耗电导致欠压亏电，提高了蓄电池的使用寿命。

Description

蓄电池低电压保护装置及系统

技术领域

本发明涉及蓄电池直流供电系统，尤其涉及一种蓄电池低电压保护装置及系统。

背景技术

在我国的铁路系统中大部分采用的是单相25KV供电机制，通过接触网向列车供电，列车的受电弓通过升弓引流从接触网获得列车所需电能，并通过充电机为列车提供直流电。同时，在列车停放维护等特殊作业中，受电弓降弓停止工作，断开与接触网的连接，为了保证车上照明设备等负载的供电，列车上还配置了蓄电池，蓄电池与充电机输出端相连为直流负载供电。

现有技术中，在列车停放维护等特殊作业时，手动将蓄电池的开关旋钮转动至开位“on”，可以接通蓄电池供电，蓄电池供电采用不间断供电模式，必须通过手动将蓄电池的开关旋钮转动至关位“off”，才能关闭蓄电池供电。

但是，现有技术存在如下缺陷：当蓄电池电压过低时，如果蓄电池继续供电，则蓄电池会持续耗电，直至欠压亏电，影响蓄电池的使用寿命。

发明内容

本发明提供一种蓄电池低电压保护装置及系统，用以解决现有技术中存在的蓄电池欠压亏电，影响蓄电池的使用寿命的问题。

一方面，本发明提供了一种蓄电池低电压保护装置，包括：输入模块、输出模块和低电压保护模块，其中：

所述输入模块，用于输入所述蓄电池输出的直流电信号；

所述输出模块，用于将所述输入模块输入的所述直流电信号输出给负载作为工作电源；

所述低电压保护模块，用于对所述输入模块输入的所述直流电信号进行监控，当监控到所述直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接，以使所述输出模块停止向所述负载输出所述直流电信号。

另一方面，本发明提供了一种蓄电池低电压保护系统，包括至少一个如上所述的蓄电池低电压保护装置，以及蓄电池，所述蓄电池低电压保护装置和所述蓄电池电连接。

本发明提供的蓄电池低电压保护装置及系统，通过对蓄电池输出的直流电信号进行监控，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断蓄电池和负载之间的电连接，蓄电池停止向负载供电，避免了蓄电池因持续耗电导致欠压亏电，提高了蓄电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明提供的蓄电池低电压保护装置一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的蓄电池低电压保护装置又一个实施例的结构示意图；

图3为图2所示实施例的一种具体实现方式的结构示意图；

图4为蓄电池与负载之间一种控制电路的结构示意图；

图5为蓄电池与负载之间又一种控制电路的结构示意图；

图6为本发明提供的蓄电池低电压保护系统一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例及附图，对发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明提供的蓄电池低电压保护装置一个实施例的结构示意图；如图1所示，该装置可以包括：输入模块11、输出模块12和低电压保护模块13，其中：

输入模块11，用于输入蓄电池输出的直流电信号；

输出模块12，用于将输入模块11输入的直流电信号输出给负载作为工作电源；

低电压保护模块13，用于对输入模块11输入的直流电信号进行监控，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断输入模块11和输出模块12之间的电连接，以使输出模块12停止向负载输出直流电信号。

具体的，蓄电池在列车停放维护等特殊作业时为负载提供工作电源，蓄电池的开关可以为自动弹回式旋转开关，默认位置为零位“0”，当手动将蓄电池的开关旋钮转动至开位“on”，可以接通蓄电池供电，蓄电池具体的供电模式可以为直连电池（Battery Direct，简称BD）模式，即不间断供电模式，这种模式下，必须通过手动将蓄电池的开关旋钮转动至关位“off”，才能关闭蓄电池供电。在蓄电池供电过程中，随着供电时间的增长，蓄电池的电压会一直下降，如果不及时关闭蓄电池的开关，蓄电池会一直耗电，直至欠压亏电，影响蓄电池的使用寿命。

本发明提供的蓄电池低电压保护装置，在蓄电池供电过程中，采用低电压保护模块13对蓄电池的电压进行实时监控，该模块具体可以为低电压监测继电器等。具体的，可以在该装置中预先设置电压保护值，该预设电压保护值大于蓄电池欠压亏电时的电压临界值，当低电压保护模块13监控到蓄电池的电压低于该预设电压保护值时，则低电压保护模块13可以控制蓄电池充电机中的继电器或开关器件等切断输入模块11和输出模块12之间的电连接，例如：输入模块11和输出模块12之间可以设置开关器件，低电压保护模块13可以通过控制开关器件的开启来断开输入模块11和输出模块12之间的电连接，从而停止输出模块12向蓄电池供电，避免蓄电池持续耗电，导致欠压亏电，影响蓄电池的使用寿命。

本实施例提供的蓄电池低电压保护装置，通过对蓄电池输出的直流电信号进行监控，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断蓄电池和负载之间的电连接，蓄电池停止向负载供电，避免了蓄电池因持续耗电导致欠压亏电，提高了蓄电池的使用寿命。

图2为本发明提供的蓄电池低电压保护装置又一个实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例基于图1所示的实施例，图1所示实施例中的低电压保护模块13具体可以包括：监控单元21、计时单元22和控制单元23，其中：

监控单元21，用于对输入模块11输入的直流电信号进行监控；

计时单元22，用于当监控到输入模块11中有直流电信号输入时，开始计时；

控制单元23，用于当监控单元21监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值，且计时单元22的计时时间大于预设时间时，切断输入模块11和输出模块12之间的电连接。

其中，预设时间可以由用户根据经验设置合适的时间，例如：可以根据蓄电池存储的电量来确定，以确保蓄电池供电过程中，经过预设时间后，蓄电池的电压等于或者大于蓄电池欠压亏电时的临界值，计时单元22当蓄电池开始供电时，即输入模块11中有直流电信号输入时，开始计时。具体的，该蓄电池低电压保护装置可以应用于列车辅助电气系统中，当列车处于未运行状态（例如速度小于5km/h），且司机室处于未占用状态（例如方向开关未处于向前或向后的位置）时，计时单元22开始计时。

进一步的，在图1所示实施例的基础上，该蓄电池低电压保护装置中的低电压保护模块13还可以包括：状态反馈单元24和状态反馈电路25，状态反馈单元24用于当监控单元21监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值时，接通和状态反馈电路25之间的电连接，以使状态反馈电路25产生第一反馈信号，第一反馈信号用于指示直流电信号的电压小于预设电压保护值。

计时单元22还可以用于：当计时时间大于预设时间时，接通和状态反馈电路25之间的电连接，以使状态反馈电路25产生第二反馈信号，第二反馈信号用于指示计时时间大于预设时间。

控制单元23还可以用于：当切断输入模块和输出模块之间的电连接时，接通和状态反馈电路25之间的电连接，以使状态反馈电路25产生第三反馈信号，第三反馈信号用于指示控制单元23切断输入模块和输出模块之间的电连接。

其中，状态反馈电路25具体可以为I0输入输出模块电路，对应的，第一反馈信号、第二反馈信号以及第三反馈信号可以通过显示电平信号“1”来实现反馈。状态反馈电路25也可以为指示灯或电铃等报警装置，对应的，第一反馈信号、第二反馈信号以及第三反馈信号可以通过指示灯亮或电铃响等来实现反馈。第一反馈信号、第二反馈信号以及第三反馈信号用于为用户提供告警信息，便于用户及时采取措施，例如为蓄电池充电或手动关闭蓄电池等。

图3为图2所示实施例的一种具体实现方式的结构示意图。如图3所示，监控单元21为低电压监测继电器K1，计时单元22为时间继电器K2，控制单元23为第一中间继电器K3，状态反馈单元24为第二中间继电器K4。低电压监测继电器K1的线圈的正负极A1、A2，分别通过接线排上的接口c、d和蓄电池输出的直流电信号的正负极电连接，低电压监测继电器K1的线圈的正负极A1、A2还分别和第二中间继电器K4的线圈的正极D1、低电压监测继电器K1的动触点A11电连接，第二中间继电器K4的线圈的负极D2和低电压监测继电器K1的静触点A12电连接，动触点A11和静触点A12构成一组动断触点，低电压监测继电器K1的静触点A13和第一中间继电器K3的线圈的负极C2电连接，动触点A11和静触点A13构成一组动合触点，第一中间继电器K3的线圈的正极C1和时间继电器K2的动触点B11电连接，时间继电器K2的静触点B12和时间继电器K2的线圈的正极B1电连接，时间继电器K2的线圈的正负极B1、B2分别通过接线排上的接口a、b和蓄电池输出的直流电信号的正负极电连接，时间继电器K2的静触点B15和动触点B14分别通过接线排上的接口e、f和状态反馈电路25电连接，第一中间继电器K3的静触点C18和动触点C17分别通过接线排上的接口e、f和状态反馈电路25电连接，第二中间继电器K4的静触点D13和动触点D11分别通过接线排上的接口e、f和状态反馈电路25电连接。根据蓄电池与负载之间控制电路的不同，可以通过第一中间继电器K3的静触点C14和动触点C13组成的动合触点的断开或静触点C12和动触点C11组成的动断触点的闭合或静触点C16和动触点C15组成的动断触点的闭合，断开或接通和控制电路的电连接，从而切断蓄电池和负载之间的电连接。接线排上的接口k、l可作为扩展通道预留接口。

当该蓄电池低电压保护装置应用于列车辅助系统中时，在接口a和蓄电池输出的直流电信号的正极之间还可以串联两组动合触点和一组动断触点，两组动合触点分别用于当列车的方向开关处于向前、向后位置时断开，切断电连接，一组动断触点用于当列车速度小于5km/h时闭合，接通电连接。图4为蓄电池与负载之间一种控制电路的结构示意图，如图4所示，当开关旋钮转动至开位“on”时，接通蓄电池输出的110V直流电信号的正负极和蓄电池充电机中控制继电器1的正负极之间的电连接，从而接通蓄电池供电，当开关旋钮转动至关位“off”时，接通蓄电池输出的110V直流电信号的正负极和蓄电池充电机中控制继电器2的正负极之间的电连接，从而接切断蓄电池供电。第一中间继电器K3的动触点C12和C16分别通过接线排上的接口g、i和蓄电池充电机中控制继电器2的正负极电连接，第一中间继电器K3的静触点C11和C15分别通过接线排上的接口h、j和蓄电池输出的直流电信号的正负极电连接，在蓄电池供电过程中，可以通过第一中间继电器K3的静触点C12和动触点C11组成的动断触点的闭合和静触点C16和动触点C15组成的动断触点的闭合，接通g-h之间的第一控制通道以及i-j之间的第二控制通道，即接通和控制电路的电连接，即接通蓄电池输出的110V直流电信号的正负极和蓄电池充电机中控制继电器2的正负极之间的电连接，从而切断蓄电池供电。图5为蓄电池与负载之间又一种控制电路的结构示意图，如图5所示，可以将两个蓄电池低电压保护装置联合起来使用，即将图4所示装置中的i-j之间的第二控制通道，替换为另一个装置中的g’-h’之间的控制通道。

基于上述图4所示的控制电路，图3所示的蓄电池低电压保护装置的工作原理如下：

监测过程：低电压监测继电器K1的线圈的正负极A1、A2，分别通过接线排上的接口c、d和蓄电池输出的直流电信号的正负极电连接，当蓄电池输出的直流电信号的电压等于或者大于预设电压保护值时，低电压监测继电器K1得电，动断触点A11、A12闭合，第二中间继电器K4得电，动断触点D11、D12闭合，动合触点D11、D13断开，断开和接口e、f之间的状态反馈电路25的电连接，不产生反馈信号，指示蓄电池电压正常。当蓄电池输出的直流电信号的电压小于预设电压保护值时，低电压监测继电器K1失电：动合触点A11、A13闭合，接通第一中间继电器K3的线圈的负极C2和蓄电池输出的直流电信号的负极之间的电连接；动断触点A11、A12断开，切断第二中间继电器K4的线圈的正负极D1、D2和蓄电池输出的直流电信号的正负极之间的电连接，第二中间继电器K4失电，动断触点D11、D12断开，动合触点D11、D13闭合，接通和接口e、f之间的状态反馈电路25的电连接，产生第一反馈信号，用于指示蓄电池电压不正常，即小于预设电压保护值。

定时过程：当列车在停放维护等特殊作业时，满足列车速度小于5km/h，司机室未占用，满足列车方向开关未处于向前或向后的位置，接口a和蓄电池输出的直流电信号的正极电连接，接口b和蓄电池输出的直流电信号的负极电连接。当满足列车速度小于5km/h，且列车方向开关未处于向前或向后的位置时，时间继电器K2的线圈的正负极B1、B2，分别通过接线排上的接口a、b和蓄电池输出的直流电信号的正负极电连接，并开始计时，当计时时间大于预设时间时，时间继电器K2得电：动断触点B11、B12闭合，接通第一中间继电器K3的线圈的正极C1和蓄电池输出的直流电信号的正极之间的电连接；动断触点B14、B15闭合，接通和接口e、f之间的状态反馈电路25的电连接，产生第二反馈信号，用于指示计时时间大于预设时间。

控制过程：监测过程中，当蓄电池输出的直流电信号的电压小于预设电压保护值时，接通第一中间继电器K3的线圈的负极C2和蓄电池输出的直流电信号的负极之间的电连接；定时过程中，当计时时间大于预设时间时，接通第一中间继电器K3的线圈的正极C1和蓄电池输出的直流电信号的正极之间的电连接；因此，当蓄电池输出的直流电信号的电压小于预设电压保护值，且计时时间大于预设时间时，第一中间继电器K3的线圈的正负极C1、C2和蓄电池输出的直流电信号的正负极之间的电连接分别接通，第一中间继电器K3得电：动断触点C11、C12闭合，接通接口g-h之间的第一控制通道，接口g和蓄电池充电机中控制继电器2的正极电连接，接口h和蓄电池输出的直流电信号的正极电连接，即接通蓄电池充电机中控制继电器2的正极和蓄电池输出的直流电信号的正极之间的电连接；动断触点C15、C16闭合，接通接口i-j之间的第二控制通道，接口i和蓄电池充电机中控制继电器2的负极电连接，接口j和蓄电池输出的直流电信号的负极电连接，即接通蓄电池充电机中控制继电器2的负极和蓄电池输出的直流电信号的负极之间的电连接；动断触点C17、C18闭合，接通和接口e、f之间的状态反馈电路25的电连接，产生第三反馈信号，用于指示切断蓄电池和负载之间的电连接。

本实施例提供的蓄电池低电压保护装置，通过对蓄电池输出的直流电信号进行监控，及对蓄电池供电时间进行计时，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值且计时时间大于预设时间时，切断蓄电池和负载之间的电连接，蓄电池停止向负载供电，避免了蓄电池因持续耗电导致欠压亏电，提高了蓄电池的使用寿命。

图6为本发明提供的蓄电池低电压保护系统一个实施例的结构示意图。如图6所示，该系统包括：至少一个如上述图1或图2所示的蓄电池低电压保护装置61，以及蓄电池62，蓄电池低电压保护装置61和蓄电池62电连接。

本实施例提供的蓄电池低电压保护系统，通过对蓄电池输出的直流电信号进行监控，及对蓄电池供电时间进行计时，当监控到直流电信号的电压小于预设电压保护值且计时时间大于预设时间时，切断蓄电池和负载之间的电连接，蓄电池停止向负载供电，避免了蓄电池因持续耗电导致欠压亏电，提高了蓄电池的使用寿命。

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。

Claims (10)

1.一种蓄电池低电压保护装置，其特征在于，包括输入模块、输出模块和低电压保护模块，其中：

所述输入模块，用于输入所述蓄电池输出的直流电信号；

所述输出模块，用于将所述输入模块输入的所述直流电信号输出给负载作为工作电源；

所述低电压保护模块，用于对所述输入模块输入的所述直流电信号进行监控，当监控到所述直流电信号的电压小于预设电压保护值时，切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接，以使所述输出模块停止向所述负载输出所述直流电信号。

2.根据权利要求1所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述低电压保护模块包括：监控单元、计时单元和控制单元，其中：

所述监控单元，用于对所述输入模块输入的所述直流电信号进行监控；

所述计时单元，用于当监控到所述输入模块中有所述直流电信号输入时，开始计时；

所述控制单元，用于当所述监控单元监控到所述直流电信号的电压小于所述预设电压保护值，且所述计时单元的计时时间大于预设时间时，切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接。

3.根据权利要求2所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述低电压保护模块还包括：状态反馈单元和状态反馈电路，所述状态反馈单元用于当所述监控单元监控到所述直流电信号的电压小于所述预设电压保护值时，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生第一反馈信号，所述第一反馈信号用于指示所述直流电信号的电压小于所述预设电压保护值。

4.根据权利要求3所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述计时单元还用于：当所述计时时间大于所述预设时间时，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生第二反馈信号，所述第二反馈信号用于指示所述计时时间大于所述预设时间。

5.根据权利要求4所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述控制单元还用于：当切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接时，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生第三反馈信号，所述第三反馈信号用于指示所述控制单元切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接。

6.根据权利要求5所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述监控单元为低电压监测继电器，所述计时单元为时间继电器，所述控制单元为第一中间继电器；

所述低压监测继电器的线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接，当所述直流电信号的电压小于所述预设电压保护值时，触发所述低压监测继电器的动合触点闭合，接通所述第一中间继电器的线圈的负极和所述直流电信号的负极之间的电连接；

所述时间继电器的线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接，当所述时间继电器的计时时间大于所述预设时间时，触发所述时间继电器的第一动断触点闭合，接通所述第一中间继电器的线圈的正极和所述直流电信号的正极之间的电连接；

当所述第一中间继电器的线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接时，触发所述第一中间继电器的辅助触点，切断所述输入模块和所述输出模块之间的电连接，以使所述输出模块停止向所述负载输出所述直流电信号。

7.根据权利要求6所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述状态反馈单元为第二中间继电器；

所述低压监测继电器的线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接，当所述直流电信号的电压小于所述预设电压保护值时，触发所述低电压监测继电器的动断触点断开，切断所述第二中间继电器的线圈的正负极和所述直流电信号的正负极之间的电连接，触发所述第二中间继电器的动合触点闭合，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生所述第一反馈信号。

8.根据权利要求7所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，所述时间继电器的线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接，当所述时间继电器的计时时间大于所述预设时间时，触发所述时间继电器的第二动断触点闭合，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生所述第二反馈信号。

9.根据权利要求8所述的蓄电池低电压保护装置，其特征在于，当所述第一中间继电器线圈的正负极分别和所述直流电信号的正负极电连接时，触发所述第一中间继电器的动断触点闭合，接通和所述状态反馈电路之间的电连接，以使所述状态反馈电路产生所述第三反馈信号。

10.一种蓄电池低电压保护系统，其特征在于，包括至少一个如权利要求1-9任一项所述的蓄电池低电压保护装置，以及蓄电池，所述蓄电池低电压保护装置和所述蓄电池电连接。

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