CN109066922A - 一种轨道交通车辆及其蓄电池供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电池供电系统，包括：多个并联的蓄电池组，每个蓄电池组均包括N个串联的蓄电池，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，N为正整数；与多个蓄电池组连接的牵引变流器，用于将多个蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为电机供电。本发明将多个蓄电池组并联后串入牵引供电回路中，为电机供电，当某一蓄电池组出现故障时，其他蓄电池组仍可以正常供电，可靠性高，同时，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，可以为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力。本发明还公开了一种轨道交通车辆，具有上述有益效果。

Description

一种轨道交通车辆及其蓄电池供电系统

技术领域

本发明涉及轨道交通领域，特别是涉及一种轨道交通车辆及其蓄电池供电系统。

背景技术

目前，在轨道交通领域中，双电源调车机车的动力供电电源由接触网和蓄电池共同构成，其中，蓄电池由于其本身性能稳定、无污染排放、使用效率高、免维护性、绿色环保等特点，被广泛应用到地铁车辆调车应用中，但是传统的蓄电池供电系统是将多个蓄电池串联，对双电源调车机车进行供电，若其中一只蓄电池出现故障，该蓄电池供电系统将无法正常供电，在接触网不可用时，双电源调车机车将失去牵引功能，只能等待救援，使得现有的蓄电池供电系统的可靠性较低。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓄电池供电系统，将多个蓄电池组并联后串入牵引供电回路中，为电机供电，可靠性高，同时可以为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力；本发明的另一目的是提供一种包括上述蓄电池供电系统的轨道交通车辆。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种蓄电池供电系统，包括：

多个并联的蓄电池组，每个所述蓄电池组均包括N个串联的蓄电池，每个所述蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，N为正整数；

与多个所述蓄电池组连接的所述牵引变流器，用于将多个所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为电机供电。

优选的，所述蓄电池供电系统还包括：

检测模块，用于检测每个所述蓄电池组的信息，根据所述信息生成与每个所述蓄电池组一一对应的提示信号；

控制模块，用于根据所述提示信号判断是否存在故障蓄电池组，若是，切除所述故障蓄电池组。

优选的，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的接触器；

则所述切除所述故障蓄电池组的过程具体为：

控制与所述故障蓄电池组连接的接触器断开，以切除所述故障蓄电池组。

优选的，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的二极管。

优选的，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的隔离开关。

优选的，所述信息包括电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻。

优选的，该蓄电池供电系统还包括：

加热装置，用于为所述温度低于第一预设值的蓄电池组加热；

冷却装置，用于为所述温度高于第二预设值的蓄电池组降温。

优选的，该蓄电池供电系统还包括：

显示器，用于显示所述提示信号。

优选的，该蓄电池供电系统还包括报警装置；

所述控制模块，还用于在判定存在所述故障蓄电池组时，控制所述报警装置发出警报。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种轨道交通车辆，包括如上文任意一项所述的蓄电池供电系统。

本发明提供了一种蓄电池供电系统，包括：多个并联的蓄电池组，每个蓄电池组均包括N个串联的蓄电池，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，N为正整数；与多个蓄电池组连接的牵引变流器，用于将多个蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为电机供电。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，将多个蓄电池组并联后串入牵引供电回路中，为电机供电，当某一蓄电池组出现故障时，其他蓄电池组仍可以正常供电，可靠性高，同时，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，可以为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力。本发明还提供了一种轨道交通车辆，具有和上述蓄电池供电系统相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明所提供的一种蓄电池供电系统的结构示意图；

图2为本发明所提供的另一种蓄电池供电系统的结构示意图；

图3为本发明所提供的另一种蓄电池供电系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种蓄电池供电系统，将多个蓄电池组并联后串入牵引供电回路中，为电机供电，可靠性高，同时可以为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力；本发明的另一核心是提供一种包括上述蓄电池供电系统的轨道交通车辆。

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。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种蓄电池供电系统的结构示意图，包括：

多个并联的蓄电池组G，每个蓄电池组G均包括N个串联的蓄电池，每个蓄电池组G的输出电压均满足牵引变流器1的直流输入电压要求，N为正整数；

与多个蓄电池组G连接的牵引变流器1，用于将多个蓄电池组G输出的直流电转换为交流电后为电机供电。

具体的，将N个蓄电池串联成一个独立的蓄电池组G，蓄电池组G中蓄电池的数量需要根据牵引变流器1的直流输入电压要求确定，使每个蓄电池组G的输出电压大于或等于直流环节的电压即可；将多个蓄电池组G并联，其中，蓄电池组G的个数可根据不同需求，进行合理取值。

具体的，将多个蓄电池组G并联后串入牵引供电回路中，具体的，将多个蓄电池组G并联后与牵引变流器1连接，为电机供电，正常供电时，所有蓄电池组G同时供电，为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力，当其中一个或多个蓄电池组G出现故障时，由于其并联结构，故障的蓄电池组G并不影响其他蓄电池组G的正常供电和充电，提高了蓄电池供电系统的稳定性和安全性。

本发明提供了一种蓄电池供电系统，包括：多个并联的蓄电池组，每个蓄电池组均包括N个串联的蓄电池，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，N为正整数；与多个蓄电池组连接的牵引变流器，用于将多个蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为电机供电。可见，在实际应用中，采用本发明的方案，将多个蓄电池组并联后串入牵引供电回路中，为电机供电，当某一蓄电池组出现故障时，其他蓄电池组仍可以正常供电，可靠性高，同时，每个蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，可以为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率，提高轨道交通车辆的牵引能力。

请参照图2，图2为本发明所提供的另一种蓄电池供电系统的结构示意图，蓄电池供电系统在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，蓄电池供电系统还包括：

检测模块2，用于检测每个蓄电池组G的信息，根据信息生成与每个蓄电池组G一一对应的提示信号；

控制模块3，用于根据提示信号判断是否存在故障蓄电池组，若是，切除故障蓄电池组。

作为一种优选的实施例，信息包括电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻。

具体的，检测模块2具体可以为轨道交通车辆上既有的蓄电池管理系统，控制模块3具体可以为轨道交通车辆上既有的智能网络系统，检测模块2对每个蓄电池组G的信息进行检测，其中，每个蓄电池组G的信息均包括电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻等多个参数，可以理解的是，上述每个参数都有与其一一对应的标准值，以某一蓄电池组G为例，检测模块2将获取到的该蓄电池组G的每个参数与其各自对应的标准值进行对比，生成与该蓄电池组G及相关参数对应的提示信号，生成提示信号的过程具体可以为：当获取到的参数不在其标准值范围内时，生成提示信号，提示信号中可以包括蓄电池组G的编号、参数编号等，以电压为例，假设蓄电池组G的编号为G01，记为蓄电池组G01，电压的参数编号为1，如果检测模块2检测到蓄电池组G01的电压小于标准电压值，那么生成的提示信号可以为G011，即表示蓄电池组G01的电压参数异常，进一步的，提示信号中还可以包括蓄电池组G01的参数异常等级，如果蓄电池组G01的电压与标准电压值的差值的绝对值小于第一预设值，设参数异常等级为1级，如果蓄电池组G01的电压与标准电压值的差值的绝对值大于第一预设值且小于第二预设值，设参数异常等级为2级，如果蓄电池组G01的电压与标准电压值的差值的绝对值大于第二预设值且小于第三预设值，设参数异常等级为3级，以此类推，参数异常等级越高，说明蓄电池组G01存在故障的可能性越大。可以理解的是，若提示信号为G0111，即表示蓄电池组G01的电压异常，异常等级为1级。可以理解的是，本发明中提示信号的作用，是为了方便判断蓄电池组G是否存在故障，并不是说生成提示信号后，该蓄电池组G就一定是故障蓄电池组，如果检测模块2检测到某一蓄电池组G各个参数均正常，则可以不生成提示信号，或生成表示该蓄电池组G正常的提示信号，提示信号的生成条件根据实际工程需要设定即可，本发明在此不做限定。

具体的，控制模块3接收检测模块2发送的提示信号，判断提示信号是否满足蓄电池切除条件，如果提示信号满足蓄电池切除条件，则说明与该提示信号对应的蓄电池组G为故障蓄电池组，控制模块3切除故障蓄电池组，而其他正常的蓄电池组G正常供电，保障轨道交通车辆可以正常实现牵引、制动等功能。其中，蓄电池切除条件可以以参数为标准，也可以以参数异常等级为标准，考虑到蓄电池组G的信息包括电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻等多个参数，对于不同的参数，切除优先级是不一样的，假设切除优先级从低到高依次为电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻，若控制模块3接收到蓄电池组G01的绝缘电阻异常的提示信号，那么不考虑其参数异常等级，直接切除蓄电池组G01，假设接收到是蓄电池组G01的电压异常的提示信号，则可以进一步判断其异常等级是否达到预设切除等级，如果达到，再切除蓄电池组G01，在提高蓄电池供电系统安全性和可靠性的同时，还可以进一步保证为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率。当然，蓄电池切除条件需要根据实际工程需要确定，本发明在此不做限定。

可以理解的是，在切除故障蓄电池组的同时，轨道交通车辆降低功率运行，以实现蓄电池故障模式(即存在故障蓄电池组)下的紧急牵引、救援等功能。以四个蓄电池组G为例，假设切除一个故障蓄电池组，需要降低功率25％，切除两个故障蓄电池组，需要降低功率50％，切除三个故障蓄电池组，需要降低功率75％，切除所有故障蓄电池组，需要牵引封锁。

具体的，针对上述不同参数，对如何判断蓄电池组G的状态(状态包括故障和参数异常)进行说明，如果充放电温度小于低温标准值或大于高温标准值，说明蓄电池组G的充放电温度参数异常，此时该蓄电池组G不能进行充放电，应牵引封锁，对蓄电池组G进行相应处理，以使其温度满足充放电温度要求，再进行充放电。在蓄电池组G进行充放电的过程中，如果电流值大于标准电流值，说明蓄电池组G的电流参数异常，如果单体电压差大于标准单体电压差值，说明蓄电池组G的单体电压差参数异常；如果蓄电池组G的温度不在标准温度范围内，说明蓄电池组G的温度参数异常；如果绝缘电阻报警，说明蓄电池组G故障；如果单体内阻报警，说明蓄电池组G故障；如果内部网路通讯丢失信号，说明蓄电池组G故障。

请参照图3，图3为本发明所提供的另一种蓄电池供电系统的结构示意图，蓄电池供电系统在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括：

与每个蓄电池组G一一对应连接的接触器K；

则切除故障蓄电池组的过程具体为：

控制与故障蓄电池组连接的接触器K断开，以切除故障蓄电池组。

具体的，为解决轨道交通车辆现有的蓄电池牵引供电问题，本发明所提供的蓄电池供电系统中，还包括与每个蓄电池组G一一对应连接的接触器K，接触器K的第一端与蓄电池组G连接，接触器K的第二端与牵引变流器1连接，控制模块3通过控制与故障蓄电池组对应连接的接触器K断开，从而实现切除故障蓄电池组的目的，其余的蓄电池组G正常供电和充电，同时轨道交通车辆降低功率运行以实现蓄电池故障模式下的紧急牵引、救援等功能。

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括：

与每个蓄电池组G一一对应连接的二极管D。

具体的，考虑到对故障蓄电池组进行检修处理后，故障蓄电池组恢复正常，控制模块3通过闭合与其对应的接触器K，使其重新接入到供电回路中，经过检修后的故障蓄电池组在正常情况下，其电压高于蓄电池供电系统中的其他蓄电池组G的电压，而电压一般从高压流向低压，考虑至此，本发明所提供的蓄电池供电系统中还设有多个二极管D，二极管D和蓄电池组G一一对应连接，二极管D的阳极与蓄电池组G连接，各个二极管D的阴极相互连接，公共端与牵引变流器1连接，利用二极管D单向导通的特性，来避免高电压蓄电池组G(检修后的故障蓄电池组)直接向低电压蓄电池组进行异常充电，从而提高蓄电池供电系统的安全性。

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括：

与每个蓄电池组G一一对应连接的隔离开关S。

具体的，本发明所提供的蓄电池供电系统中还设置由多个隔离开关S，隔离开关S与蓄电池组G一一对应连接，以便工作人员手动切除故障蓄电池组。

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括：

加热装置，用于为温度低于第一预设值的蓄电池组G加热；

冷却装置，用于为温度高于第二预设值的蓄电池组G降温。

具体的，蓄电池组G在进行充放电时有相应的温度要求，如要求蓄电池组G的温度在20℃-25℃之间，因此，在蓄电池进行充放电之前，先判断其当前温度是否满足上述温度要求(即在第一预设值到第二预设值之间)，如果不满足，先通过冷却装置或加热装置将蓄电池组G的温度控制到20℃-25℃之间，再进行充放电，进一步提高蓄电池供电系统的安全性。其中，第一预设值即上文所述低温标准值，第二预设值及上文所述高温标准值。

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括：

显示器4，用于显示提示信号。

具体的，这里的显示器4具体可以为轨道交通车辆司机室的显示器，用于显示提示信号，以便工作人员在看到提示信号后，根据蓄电池切除条件，判断是否需要通过隔离开关S手动切除故障蓄电池组。

作为一种优选的实施例，该蓄电池供电系统还包括报警装置5；

控制模块3，还用于在判定存在故障蓄电池组时，控制报警装置5发出警报。

具体的，当存在故障蓄电池组时，控制模块3控制报警装置5发出警报，以提醒工作人员及时对故障蓄电池组进行检修，进一步提高本发明的安全性，具体的，报警装置5可以为蜂鸣器和/或指示灯，本发明对此不做限定。

综上所述，本发明通过多个蓄电池组G并联后串入牵引供电回路，正常供电时，多个蓄电池组G同时供电，为轨道交通车辆提供较大的牵引、电制动功率；当智能网络系统检测到其中一个或多个蓄电池组G存在故障时，智能网络系统通过断开相应的接触器K来切除故障蓄电池组，其余的蓄电池组G正常供电和充电，同时相应控制轨道交通车辆降低功率运行，以实现蓄电池故障模式下的紧急牵引、救援等功能。

相应的，本发明还提供了一种轨道交通车辆，包括如上文任意一项的蓄电池供电系统。

本发明所提供的一种轨道交通车辆，具有和上述蓄电池供电系统相同的有益效果。

对于本发明所提供的一种轨道交通车辆的介绍请参照上述实施例，本发明在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种蓄电池供电系统，其特征在于，包括：

多个并联的蓄电池组，每个所述蓄电池组均包括N个串联的蓄电池，每个所述蓄电池组的输出电压均满足牵引变流器的直流输入电压要求，N为正整数；

与多个所述蓄电池组连接的所述牵引变流器，用于将多个所述蓄电池组输出的直流电转换为交流电后为电机供电。

2.根据权利要求1所述的蓄电池供电系统，其特征在于，所述蓄电池供电系统还包括：

检测模块，用于检测每个所述蓄电池组的信息，根据所述信息生成与每个所述蓄电池组一一对应的提示信号；

控制模块，用于根据所述提示信号判断是否存在故障蓄电池组，若是，切除所述故障蓄电池组。

3.根据权利要求2所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的接触器；

则所述切除所述故障蓄电池组的过程具体为：

控制与所述故障蓄电池组连接的接触器断开，以切除所述故障蓄电池组。

4.根据权利要求2所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的二极管。

5.根据权利要求2所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括：

与每个所述蓄电池组一一对应连接的隔离开关。

6.根据权利要求2所述的蓄电池供电系统，其特征在于，所述信息包括电压、单体电压差、电流、温度、绝缘电阻、单体内阻。

7.根据权利要求6所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括：

加热装置，用于为所述温度低于第一预设值的蓄电池组加热；

冷却装置，用于为所述温度高于第二预设值的蓄电池组降温。

8.根据权利要求2-7任意一项所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括：

显示器，用于显示所述提示信号。

9.根据权利要求8所述的蓄电池供电系统，其特征在于，该蓄电池供电系统还包括报警装置；

所述控制模块，还用于在判定存在所述故障蓄电池组时，控制所述报警装置发出警报。

10.一种轨道交通车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任意一项所述的蓄电池供电系统。