CN109120056B - 一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，包括钛酸锂电池组、充放电电气组件Ⅰ、电流采集监测模块、电压采集监测模块、BMS电池管理系统、充放电接口、应急充电接口、充放电电气组件Ⅱ和通讯接口；钛酸锂电池组用于储存电能，通过充放电电气组件Ⅰ和充放电电气组件Ⅱ对电能进行控制，然后通过充放电接口将电能传输给车辆辅助负载，并可通过充放电接口为钛酸锂电池组充电。应急充电接口用于与应急充电设备相连，为钛酸锂电池组进行紧急充电；BMS电池管理系统用于监控钛酸锂电池组状态，保证其处于健康工作状态，用于与车辆充电机通讯，监控其充电电流，还用于钛酸锂电池组的诊断和调试。本发明适用于多种轨道交通车俩，安全又可靠。
Description
技术领域
本发明涉及轨道交通供电技术以及储能技术的交叉领域，特别是一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统。
背景技术
轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统是将轨道交通供电技术与钛酸锂电池储能技术结合起来，形成独立的系统安装在标准动车组车辆底部，安装方式为车底吊装。动车、高铁等轨道交通以运量大、速度快、安全、环保、节约能源等特点，被认为是最绿色的交通方式。由于运量大，车辆的供电系统显的尤为重要。而辅助供电系统作为动车组的重要组成部分，它不仅仅影响着乘坐的舒适性，更关系着动车组能否正常驾驶。为了保证动车组能够长时间稳定安全运行，就需要辅助电源系统为辅助设备提供高效稳定的电源，其中轨道交通车辆用辅助蓄电池一般为铅酸和镉镍电池，而这些电池存在寿命短、不环保等特点。所以发明一种安全可靠又环保的辅助蓄电池显得非常迫切。
本发明经过各种试验验证，在试验验证的各种情况下都不会发生爆炸和火灾，绝对安全可靠。
本发明可实现车辆的紧急供电，并且循环寿命在10000次以上。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统。将标准动车组辅助蓄电池及箱系统布置在轨道交通车辆底部，将电能经过处理转换后储存在钛酸锂材料的电池包中，系统包含与轨道交通车辆的对接接口，可根据需要提供电能。该发明旨在为轨道交通车辆提供辅助能源。
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：
一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，包括：钛酸锂电池组1、充放电电气组件Ⅰ2、电流采集监测模块3、电压采集监测模块4、BMS电池管理系统5、充放电接口6、应急充电接口7、通讯接口8和充放电电气组件Ⅱ9；
所述充放电电气组件Ⅰ2包括：熔断器和隔离开关，所述充放电电气组件Ⅱ9包括接触器；
所述钛酸锂电池组1分别与BMS电池管理系统5、电压采集监测模块4和充放电电气组件Ⅰ2的一端连接，充放电电气组件Ⅰ2的另一端分别与电流采集监测模块3的一端和电压采集监测模块4连接，所述电压采集监测模块4还与BMS电池管理系统5连接，所述电流采集监测模块3的另一端分别与BMS电池管理系统5和充放电电气组件Ⅱ9中的接触器连接，所述BMS电池管理系统5还分别与充放电电气组件Ⅱ9中的接触器和通讯接口8连接，充放电电气组件Ⅱ9中的接触器还分别与充放电接口6和应急充电接口7连接；
所述钛酸锂电池组1用于储存电能，并将电能通过充放电电气组件Ⅱ9和充放电接口6对轨道交通车辆辅助负载供电；
所述充放电电气组件Ⅰ2中的熔断器用于对整个系统回路进行过载和短路保护；充放电电气组件Ⅰ2中的隔离开关用于对整个系统回路进行检修时，有效隔离钛酸锂电池组1的电压，保证检修人员的安全；
所述电流采集监测模块3用于对钛酸锂电池组1的充放电电流进行采样、处理，然后将电流信号传给BMS电池管理系统5；
所述电压采集监测模块4用于对钛酸锂电池组1两端的总电压进行采样、处理，然后将电压信号传给BMS电池管理系统5；
所述BMS电池管理系统5用于监控钛酸锂电池组1的状态，保证钛酸锂电池组1处于健康工作状态，并根据钛酸锂电池组1的状态控制充放电电气组件Ⅱ9中的接触器，并对充放电电气组件Ⅱ9中的接触器状态进行监控；用于通过通讯接口8与车载的充电机进行通讯，并按照充电策略给钛酸锂电池组1充电；用于通过通讯接口8对整个标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行监控和诊断；用于接收电流采集监测模块3发送的电流信号和电压采集监测模块4发送的电压信号，对电流、电压信号进行分析处理，判断是否按照BMS电池管理系统5请求的电流和电压进行充放电，如果电流和电压数据超过了BMS电池管理系统5请求和设定的保护限值，BMS电池管理系统5会进行保护，要求降流或降压，甚至切断充放电电气组件Ⅱ9中的接触器；
所述充放电接口6用于与轨道交通车辆辅助负载和车辆的车载充电机相连；
所述应急充电接口7用于与应急充电设备相连，对标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行紧急充电；
所述通讯接口8用于与车辆的车载充电机和车辆的通讯接口相连，通过通讯进行数据传输和控制；
所述充放电电气组件Ⅱ9用于对电能进行控制和电路保护，并将电能通过充放电接口6传送给轨道交通车辆的辅助负载和钛酸锂电池组1。
在上述方案的基础上，所述充电策略为恒流转恒压的充电模式。
在上述方案的基础上，所述钛酸锂电池组1与充放电电气组件Ⅰ2中的熔断器和隔离开关均连接，所述充放电电气组件Ⅰ2中的隔离开关分别与电流采集监测模块3的一端和电压采集监测模块4连接。
在上述方案的基础上，所述钛酸锂电池组1能量密度高，更适用于倍率要求不高，能量需求高的场合。
所述电流采集监测模块3用于对钛酸锂电池组1的充电放电流采样，并将高低压进行隔离，采集精度更高；所述电压采集监测模块4用于采集钛酸锂电池组1两端的总电压，数据更为准确，精度更高。
本发明所述技术方案可以实现标准动车组辅助电源的应急供电，电池采用钛酸锂电池，并配置了电池管理系统(BMS)，BMS能实时监控辅助蓄电池及箱系统状态。不仅增加了辅助供电的可靠性，还增强了车辆的安全性。本发明适用于多种轨道交通车俩，安全又可靠。
附图说明
本发明有如下附图：
图1本发明的结构图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明所述的轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，包括钛酸锂电池组1、充放电电气组件Ⅰ2、电流采集监测模块3、电压采集监测模块4、BMS电池管理系统5、充放电接口6、应急充电接口7、通讯接口8和充放电电气组件Ⅱ9；
所述充放电电气组件Ⅰ2包括：熔断器和隔离开关，所述充放电电气组件Ⅱ9包括接触器；
所述钛酸锂电池组1分别与BMS电池管理系统5、电压采集监测模块4和充放电电气组件Ⅰ2的一端连接，充放电电气组件Ⅰ2的另一端分别与电流采集监测模块3的一端和电压采集监测模块4连接，所述电压采集监测模块4还与BMS电池管理系统5连接，所述电流采集监测模块3的另一端分别与BMS电池管理系统5和充放电电气组件Ⅱ9中的接触器连接，所述BMS电池管理系统5还分别与充放电电气组件Ⅱ9中的接触器和通讯接口8连接，充放电电气组件Ⅱ9中的接触器还分别与充放电接口6和应急充电接口7连接；
所述钛酸锂电池组1用于储存电能，并将电能通过充放电电气组件Ⅱ9和充放电接口6对轨道交通车辆辅助负载供电；
所述充放电电气组件Ⅰ2中的熔断器用于对整个系统回路进行过载和短路保护；充放电电气组件Ⅰ2中的隔离开关用于对整个系统回路进行检修时，有效隔离钛酸锂电池组1的电压，保证检修人员的安全；
所述电流采集监测模块3用于对钛酸锂电池组1的充放电电流进行采样、处理，然后将电流信号传给BMS电池管理系统5；
所述电压采集监测模块4用于对钛酸锂电池组1两端的总电压进行采样、处理，然后将电压信号传给BMS电池管理系统5；
所述BMS电池管理系统5用于监控钛酸锂电池组1的状态，保证钛酸锂电池组1处于健康工作状态，并根据钛酸锂电池组1的状态控制充放电电气组件Ⅱ9中的接触器，并对充放电电气组件Ⅱ9中的接触器状态进行监控；用于通过通讯接口8与车载的充电机进行通讯，并按照充电策略给钛酸锂电池组1充电；用于通过通讯接口8对整个标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行监控和诊断；用于接收电流采集监测模块3发送的电流信号和电压采集监测模块4发送的电压信号，对电流、电压信号进行分析处理，判断是否按照BMS电池管理系统5请求的电流和电压进行充放电，如果电流和电压数据超过了BMS电池管理系统5请求和设定的保护限值，BMS电池管理系统5会进行保护，要求降流或降压，甚至切断充放电电气组件Ⅱ9中的接触器；
所述充放电接口6用于与轨道交通车辆辅助负载和车辆的车载充电机相连；
所述应急充电接口7用于与应急充电设备相连，对标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行紧急充电；
所述通讯接口8用于与车辆的车载充电机和车辆的通讯接口相连，通过通讯进行数据传输和控制；
所述充放电电气组件Ⅱ9用于对电能进行控制和电路保护，并将电能通过充放电接口6传送给轨道交通车辆的辅助负载和钛酸锂电池组1。
在上述方案的基础上，所述充电策略为恒流转恒压的充电模式。
在上述方案的基础上，所述钛酸锂电池组1与充放电电气组件Ⅰ2中的熔断器和隔离开关均连接，所述充放电电气组件Ⅰ2中的隔离开关分别与电流采集监测模块3的一端和电压采集监测模块4连接。
在上述方案的基础上，所述钛酸锂电池组1能量密度高，更适用于倍率要求不高，能量需求高的场合。
所述电流采集监测模块3用于对钛酸锂电池组1的充电放电流采样，并将高低压进行隔离，采集精度更高；所述电压采集监测模块4用于采集钛酸锂电池组1两端的总电压，数据更为准确，精度更高。
本发明所述技术方案可以实现标准动车组辅助电源的应急供电，电池采用钛酸锂电池，并配置了电池管理系统(BMS)，BMS能实时监控辅助蓄电池及箱系统状态。不仅增加了辅助供电的可靠性，还增强了车辆的安全性。本发明适用于多种轨道交通车俩，安全又可靠。
本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (4)
1.一种轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，其特征在于，包括：钛酸锂电池组(1)、充放电电气组件Ⅰ(2)、电流采集监测模块(3)、电压采集监测模块(4)、BMS电池管理系统(5)、充放电接口(6)、应急充电接口(7)、通讯接口(8)和充放电电气组件Ⅱ(9)；
所述充放电电气组件Ⅰ(2)包括：熔断器和隔离开关，所述充放电电气组件Ⅱ(9)包括：接触器；
所述钛酸锂电池组(1)分别与BMS电池管理系统(5)、电压采集监测模块(4)和充放电电气组件Ⅰ(2)的一端连接，充放电电气组件Ⅰ(2)的另一端分别与电流采集监测模块(3)的一端和电压采集监测模块(4)连接，所述电压采集监测模块(4)还与BMS电池管理系统(5)连接，所述电流采集监测模块(3)的另一端分别与BMS电池管理系统(5)和充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器连接，所述BMS电池管理系统(5)还分别与充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器和通讯接口(8)连接，充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器还分别与充放电接口(6)和应急充电接口(7)连接；
所述钛酸锂电池组(1)用于储存电能，并将电能通过充放电电气组件Ⅱ(9)和充放电接口(6)对轨道交通车辆辅助负载供电；
所述充放电电气组件Ⅰ(2)中的熔断器用于对整个系统回路进行过载和短路保护；充放电电气组件Ⅰ(2)中的隔离开关用于对整个系统回路进行检修时，有效隔离钛酸锂电池组(1)的电压，保证检修人员的安全；
所述电流采集监测模块(3)用于对钛酸锂电池组(1)的充放电电流进行采样、处理，然后将电流信号传给BMS电池管理系统(5)；
所述电压采集监测模块(4)用于对钛酸锂电池组(1)两端的总电压进行采样、处理，然后将电压信号传给BMS电池管理系统(5)；
所述BMS电池管理系统(5)用于监控钛酸锂电池组(1)的状态，保证钛酸锂电池组(1)处于健康工作状态，并根据钛酸锂电池组(1)的状态控制充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器，并对充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器状态进行监控；用于通过通讯接口(8)与车载的充电机进行通讯，并按照充电策略给钛酸锂电池组(1)充电；用于通过通讯接口(8)对整个标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行监控和诊断；用于接收电流采集监测模块(3)发送的电流信号和电压采集监测模块(4)发送的电压信号，对电流、电压信号进行分析处理，判断是否按照BMS电池管理系统(5)请求的电流和电压进行充放电，如果电流和电压数据超过了BMS电池管理系统(5)请求和设定的保护限值，BMS电池管理系统(5)会进行保护，要求降流或降压，甚至切断充放电电气组件Ⅱ(9)中的接触器；
所述充放电接口(6)用于与轨道交通车辆辅助负载和车辆的车载充电机相连；
所述应急充电接口(7)用于与应急充电设备相连，对标准动车组辅助蓄电池及箱系统进行紧急充电；
所述通讯接口(8)用于与车辆的车载充电机和车辆的通讯接口相连，进行数据传输和控制；
所述充放电电气组件Ⅱ(9)用于对电能进行控制和电路保护，并将电能通过充放电接口(6)传送给轨道交通车辆的辅助负载和钛酸锂电池组(1)。
2.如权利要求1所述的轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，其特征在于，所述钛酸锂电池组(1)与充放电电气组件Ⅰ(2)中的熔断器和隔离开关均连接，所述充放电电气组件Ⅰ(2)中的隔离开关分别与电流采集监测模块(3)的一端和电压采集监测模块(4)连接。
3.如权利要求1所述的轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，其特征在于，所述充电策略为恒流转恒压的充电模式。
4.如权利要求1所述的轨道交通用标准动车组辅助蓄电池及箱系统，其特征在于，所述钛酸锂电池组(1)能量密度高，更适用于倍率要求不高，能量需求高的场合。
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