CN104898067B - 轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法。轨道列车用蓄电池监测装置，包括外壳、处理器和数据采集模块，所述处理器和所述数据采集模块设置在所述外壳中；所述数据采集模块包括电流检测器、电压检测器和温度检测器，所述电流检测器、所述电压检测器和所述温度检测器分别与所述处理器连接；所述电流检测器通过多条电流采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的供电线路上，所述电压检测器通过多条电压采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的正负极上，所述温度检测器通过多条温度采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的壳体上。实现实时监测分析蓄电池的状态，以实现延长蓄电池使用寿命、降低维护、维修成本。

Description

轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法

技术领域

本发明涉及机械设备，尤其涉及一种轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法。

背景技术

目前，轨道列车被广泛的应用于人们的日常出行活动中，轨道列车中使用的蓄电池组主要供应急使用，包括应急照明、应急通风、应急显示、维修用电、通讯及其控制等。在使用过程中，蓄电池组一旦出现亏电、损坏等异常故障，直接影响轨道列车升弓、维修、应急效能。现有技术中的轨道列车通常仅对蓄电池组电压和温度进行实时测量，无法根据监测结果分析蓄电池的状态。因此，如何能够实时监测分析蓄电池的状态，以实现延长蓄电池使用寿命、降低维护、维修成本是本发明所要解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法，实现实时监测分析蓄电池的状态，以实现延长蓄电池使用寿命、降低维护、维修成本。

本发明提供的技术方案是，一种轨道列车用蓄电池监测装置，包括外壳、处理器和数据采集模块，所述处理器和所述数据采集模块设置在所述外壳中；所述数据采集模块包括电流检测器、电压检测器和温度检测器，所述电流检测器、所述电压检测器和所述温度检测器分别与所述处理器连接；所述电流检测器通过多条电流采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的供电线路上，所述电压检测器通过多条电压采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的正负极上，所述温度检测器通过多条温度采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的壳体上。

进一步的，所述外壳设置有多个航空插接头，所述电流采样线、所述电压采样线和所述温度采样线分别插在对应的所述航空插接头上。

进一步的，所述外壳上还设置有外接通信接口，所述外接通信接口与所述处理器连接。

进一步的，所述外壳上设置有安装口，所述安装口中设置有显示屏，所述显示屏与所述处理器连接。

本发明还提供一种蓄电池状态评估方法，采用上述轨道列车用蓄电池监测装置，具体方法包括：

步骤一、数据采集，通过电流检测器、电压检测器和温度检测器检测蓄电池的电流值I、电压值U和温度值T；

步骤二、数据存储，配合时间变化记录步骤一中检测到的电流值、电压值和温度值；

步骤三、SOC值计算，根据公式计算目标时刻t时蓄电池的SOC值；

步骤四、参数校正，对SOC₀进行校正；

其中，SOC₀为初始时刻的SOC；η₁为库伦效率；η₂为充放电效率；C为电池的总容量；I为检测到的电流值；U为检测到的电压值；T为检测到的温度值。

进一步的，所述步骤四具体包括：开路状态SOC₀修正和放电状态SOC₀修正；

开路状态SOC₀修正具体为：当电池包括开路状态1天以上，如果检测到的电压值U大于第一设定电压值U1时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第一设定电压值U1并大于第二设定电压值U2时，则当SOC₀>10％时，SOC₀修正为10％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正值为当前SOC₀值减去5％，SOC₀修正值最低为0；如果检测到的电压值U小于第二设定电压值U2时，当SOC₀＞10％，SOC₀修正为5％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正为0％；

放电状态SOC₀修正具体为：当检测到的电流值I小于设定电流值I1，如果检测到的电压值U大于第三设定电压值U3时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第三设定电压值U3时，则当SOC₀>15％时，SOC₀修正为15％，当15％≥SOC₀>3％时，SOC₀修正为3％；当3％≥SOC₀时，SOC₀修正为0；其中，U1>U2>U3。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法，通过电流检测器、电压检测器和温度检测器可以对应的检测蓄电池的电流、电压和温度值，而对于电流、电压和温度值均有对应的多条采样线采集数据，可以实现对蓄电池中的多个单体电池进行独立的检测并同时对蓄电池整体进行检测，从而可以整体对蓄电池进行检测，同时可以实时掌控蓄电池中每个单体电池的状态，实现实时监测分析蓄电池的状态，以实现延长蓄电池使用寿命、降低维护、维修成本。另外，在对蓄电池状态评估的过程中，及时对SOC₀进行校正，使得SOC值计算的更加准确，实现更加精准的监测分析蓄电池的状态。

附图说明

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作一简单地介绍，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。

图1为本发明轨道列车用蓄电池监测装置实施例的外观图；

图2为本发明轨道列车用蓄电池监测装置实施例的电路图。

具体实施方式

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

如图1-图2所示，本实施例轨道列车用蓄电池监测装置，包括外壳1、处理器2、数据采集模块3和显示屏4，所述处理器2和所述数据采集模块3设置在所述外壳1中，所述外壳1上设置有安装口，所述显示屏4设置在所述安装口中；所述数据采集模块3包括电流检测器31、电压检测器32和温度检测器33，所述电流检测器31、所述电压检测器32、所述温度检测器33和所述显示屏4分别与所述处理器1连接；所述电流检测器31通过多条电流采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的供电线路上，所述电压检测器32通过多条电压采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的正负极上，所述温度检测器33通过多条温度采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的壳体上。

具体而言，本实施例轨道列车用蓄电池监测装置通过数据采集模块3对轨道列车用的蓄电池进行电流、电压和温度的检测，其中，针对电流、电压和温度的检测，每个检测器均通过多条采样线连接到轨道列车用蓄电池上，以检测电流为例，多条电流采样线连接到轨道列车用蓄电池的供电线路上，利用多条电流采样线可以对蓄电池中的每个单体电池进行电流检测，同时，也可以对蓄电池的总电流进行检测，从而可以更加全面的掌握蓄电池的工作状态。同样的，电压检测器32通过多条电压采样线可以对蓄电池中的每个单体电池进行电压检测，同时，也对蓄电池的总电压进行检测。而温度检测器33通过多条温度采样线对每个单体电池的温度以及蓄电池的整体温度进行检测。其中，为了便于连接采样线，外壳1设置有多个航空插接头，其中，包括电流航空插接头11、电压航空插接头12和温度航空插接头13，所述电流采样线、所述电压采样线和所述温度采样线分别插在对应的所述航空插接头上。另外，外壳1上还设置有外接通信接口14，所述外接通信接口14与所述处理器2连接，外部电脑可以通过外接通信接口14与本实施例轨道列车用蓄电池监测装置通讯连接，进行调试和数据的传输。

本发明还提供一种蓄电池状态评估方法，采用上述轨道列车用蓄电池监测装置，具体方法包括：

步骤一、数据采集，通过电流检测器、电压检测器和温度检测器检测蓄电池的电流值I、电压值U和温度值T。

步骤二、数据存储，配合时间变化记录步骤一中检测到的电流值、电压值和温度值。具体的，通过步骤一和步骤二，可以获得时间与电流值I、电压值U和温度值T的关系，实时记录蓄电池的相关指标参数。

步骤三、SOC值计算，根据公式计算目标时刻t时蓄电池的SOC值。具体的，根据步骤一中获得电流值I，可以计算获得电池的不同时刻的SOC值，以便于操作人员评估蓄电池的状态。其中，SOC₀为初始时刻的SOC；η₁为库伦效率；η₂为充放电效率；C为电池的总容量；I为检测到的电流值；U为检测到的电压值；T为检测到的温度值。

步骤四、参数校正，对SOC₀进行校正。具体的，由于随着蓄电池的使用，蓄电池出厂设定的SOC₀的值将产生误差影响SOC值的计算精度，因此，需要根据需要对SOC₀的值进行纠正具体包括：开路状态SOC₀修正、放电状态SOC₀修正和充电状态SOC₀修正；

开路状态SOC₀修正具体为：当电池包括开路状态1天以上，如果检测到的电压值U大于第一设定电压值U1时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第一设定电压值U1并大于第二设定电压值U2时，则当SOC₀>10％时，SOC₀修正为10％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正值为当前SOC₀值减去5％，SOC₀修正值最低为0；如果检测到的电压值U小于第二设定电压值U2时，当SOC₀＞10％，SOC₀修正为5％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正为0％；

放电状态SOC₀修正具体为：当检测到的电流值I小于设定电流值I1，如果检测到的电压值U大于第三设定电压值U3时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第三设定电压值U3时，则当SOC₀>15％时，SOC₀修正为15％，当15％≥SOC₀>3％时，SOC₀修正为3％；当3％≥SOC₀时，SOC₀修正为0；其中，U1>U2>U3，而U1、U2、U3为根据蓄电池特性放电曲线及轨道列车具体负载工况，进行实际的模拟应用试验获得的设定电压值，以对应得到对初始SOC₀修正的关系。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提供的轨道列车用蓄电池监测装置及蓄电池状态评估方法，通过电流检测器、电压检测器和温度检测器可以对应的检测蓄电池的电流、电压和温度值，而对于电流、电压和温度值均有对应的多条采样线采集数据，可以实现对蓄电池中的多个单体电池进行独立的检测并同时对蓄电池整体进行检测，从而可以整体对蓄电池进行检测，同时可以实时掌控蓄电池中每个单体电池的状态，实现实时监测分析蓄电池的状态，以实现延长蓄电池使用寿命、降低维护、维修成本。另外，在对蓄电池状态评估的过程中，及时对SOC₀进行校正，使得SOC值计算的更加准确，实现更加精准的监测分析蓄电池的状态。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (4)

1.一种蓄电池状态评估方法，其特征在于，采用轨道列车用蓄电池监测装置进行评估，所述轨道列车用蓄电池监测装置包括外壳、处理器和数据采集模块，所述处理器和所述数据采集模块设置在所述外壳中；所述数据采集模块包括电流检测器、电压检测器和温度检测器，所述电流检测器、所述电压检测器和所述温度检测器分别与所述处理器连接；所述电流检测器通过多条电流采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的供电线路上，所述电压检测器通过多条电压采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的正负极上，所述温度检测器通过多条温度采样线连接在所述轨道列车用蓄电池的壳体上；

具体方法包括：

步骤一、数据采集，通过电流检测器、电压检测器和温度检测器检测蓄电池的电流值I、电压值U和温度值T；

步骤二、数据存储，配合时间变化记录步骤一中检测到的电流值、电压值和温度值；

步骤三、SOC值计算，根据公式计算目标时刻t时蓄电池的SOC值；

步骤四、参数校正，对SOC₀进行校正；

其中，SOC₀为初始时刻的SOC；η₁为库伦效率；η₂为充放电效率；C为电池的总容量；I为检测到的电流值；U为检测到的电压值；T为检测到的温度值；

另外，所述步骤四具体包括：开路状态SOC₀修正和放电状态SOC₀修正；

开路状态SOC₀修正具体为：当电池包括开路状态1天以上，如果检测到的电压值U大于第一设定电压值U1时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第一设定电压值U1并大于第二设定电压值U2时，则当SOC₀>10％时，SOC₀修正为10％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正值为当前SOC₀值减去5％，SOC₀修正值最低为0；如果检测到的电压值U小于第二设定电压值U2时，当SOC₀＞10％，SOC₀修正为5％，当SOC₀≤10％时，SOC₀修正为0％；

放电状态SOC₀修正具体为：当检测到的电流值I小于设定电流值I1，如果检测到的电压值U大于第三设定电压值U3时，则无需修正SOC₀值；如果检测到的电压值U小于第三设定电压值U3时，则当SOC₀>15％时，SOC₀修正为15％，当15％≥SOC₀>3％时，SOC₀修正为3％；当3％≥SOC₀时，SOC₀修正为0；其中，U1>U2>U3。

2.根据权利要求1所述的蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述外壳设置有多个航空插接头，所述电流采样线、所述电压采样线和所述温度采样线分别插在对应的所述航空插接头上。

3.根据权利要求1所述的蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述外壳上还设置有外接通信接口，所述外接通信接口与所述处理器连接。

4.根据权利要求1所述的蓄电池状态评估方法，其特征在于，所述外壳上设置有安装口，所述安装口中设置有显示屏，所述显示屏与所述处理器连接。