CN110718945B - 蓄电池的充放电电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种蓄电池的充放电电路，包括保护电路和充电电路；保护电路的第一端与蓄电池的正极连接，保护电路的第三端与蓄电池的负极连接，保护电路的第二端与负载的第一端连接，负载的第二端与蓄电池的负极连接；保护电路的第二端还用于与充电机的正极连接，充电机的负极与蓄电池的负极连接；充电电路的第一端与充电机的正极连接，充电电路的第二端与蓄电池的正极连接；本发明提供的蓄电池的充放电电路，当蓄电池发生严重亏电导致所述保护电路处于断路状态时，充电机可以通过所述充电电路给蓄电池充电，从而不需要借助外部电源，节省了采购外部电源的成本，同时提高了操作人员的使用体验。

Description

蓄电池的充放电电路

技术领域

本发明涉及电路技术领域，尤其涉及一种蓄电池的充放电电路。

背景技术

在轨道交通中，蓄电池是列车上的重要系统部件。列车运行过程中在升弓之前必须通过蓄电池为列车供电，蓄电池的主要供电对象为列车的低压负载，例如：充电机的控制电路等。在列车升弓之后由高压电网通过充电机给负载供电。

在蓄电池给列车供电阶段，因工作人员操作不当或者调试时用电过度，常常导致蓄电池过度放电，使得蓄电池亏电。目前，常用的蓄电池充放电电路中，当蓄电池过度放电后，列车上的充电机无法给蓄电池恢复充电，需要引用外部电源给蓄电池充电，具体的，将外部电源的正极与蓄电池的正极连接，外部电源的负极与蓄电池的负极连接，从而蓄电池可通过外部电源进行充电。

但是，上述给蓄电池恢复充电的操作过程复杂，给操作人员带来不便。

发明内容

本发明提供一种蓄电池的充放电电路，当蓄电池过度放电后，可通过列车上的充电机给蓄电池恢复充电，从而解决现有技术中通过外部电源给蓄电池恢复充电时操作复杂的问题，提高操作人员的使用体验。

本发明提供的蓄电池的蓄电池的充放电电路，包括保护电路和充电电路；所述保护电路的第一端与所述蓄电池的正极连接，所述保护电路的第三端与所述蓄电池的负极连接，所述保护电路的第二端用于与负载的第一端连接，所述负载的第二端与所述蓄电池的负极连接；所述保护电路的第二端还用于与充电机的正极连接，所述充电机的负极与所述蓄电池的负极连接；所述充电电路的第一端用于与所述充电机的正极连接，所述充电电路的第二端与所述蓄电池的正极连接；

其中，所述保护电路用于检测所述蓄电池两端的电压，当所述电压小于预设值时，控制所述保护电路处于断路状态，当所述电压大于所述预设值时，控制所述保护电路处于通路状态；

所述充电电路用于当所述保护电路处于断路状态时，所述充电机通过所述充电电路给所述蓄电池充电。

可选的，所述充电电路包括半导体器件，所述半导体器件的一端用于与所述充电机的正极连接，所述半导体器件的另一端与所述蓄电池的正极连接。

可选的，所述半导体器件为二极管，所述二极管的正极与所述充电机的正极连接，所述二极管的负极与所述蓄电池的正极连接。

可选的，所述半导体器件为可控半导体器件。

可选的，所述保护电路包括继电器和接触器，所述继电器包括第一线圈和第一触点，所述接触器包括第二线圈和第二触点；

所述第一线圈的供电端正极与所述蓄电池的正极连接，所述第一线圈的供电端负极与所述蓄电池的负极连接，所述第一线圈的检测端用于接收外部器件的指令，并根据所述指令控制所述继电器的工作状态，所述第一触点的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第一触点的另一端与所述第二线圈的供电端正极连接；所述第二线圈的供电端负极与所述蓄电池的负极连接，所述第二触点的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第二触点的另一端用于与负载的第一端连接。

可选的，所述充放电电路还包括第二二极管，所述第二二极管的正极用于与所述充电机的正极连接，所述第二二极管的负极用于与所述负载的第一端连接。

可选的，所述充放电电路还包括线路滤波器，所述线路滤波器的输入端与所述充电机连接，所述线路滤波器的输出端与所述负载连接，所述线路滤波器的接地端与地线连接。

可选的，所述充放电电路还包括电压传感器，所述电压传感器的一端与所述充电机的正极连接，所述电压传感器的另一端与所述充电机的负极连接。

可选的，所述充放电电路还包括第一电流传感器，所述第一电流传感器的一端与所述充电机的正极连接，所述第一电流传感器的另一端与所述负载的第一端连接。

可选的，所述充放电电路还包括第二电流传感器，所述第二电流传感器的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第二电流传感器的另一端与所述保护电路的第一端连接。

本发明提供的蓄电池的充放电电路，包括保护电路和充电电路，所述保护电路的第一端与所述蓄电池的正极连接，所述保护电路的第三端与所述蓄电池的负极连接，所述保护电路的第二端用于与负载的第一端连接，所述负载的第二端与所述蓄电池的负极连接；所述保护电路的第二端还用于与充电机的正极连接，所述充电机的负极与所述蓄电池的负极连接；所述充电电路的第一端用于与所述充电机的正极连接，所述充电电路的第二端与所述蓄电池的正极连接。通过在蓄电池的充放电电路中包括充电电路，使得当蓄电池发生严重亏电导致所述保护电路处于断路状态时，充电机可以通过所述充电电路给蓄电池充电，从而不需要借助外部电源，节省了采购外部电源的成本，同时提高了操作人员的使用体验；另外，通过在蓄电池的充放电电路中包括保护电路，并且当保护电路检测到蓄电池两端的电压小于预设值时，保护电路处于断路状态，从而当所述蓄电池的充放电电路发生短路情况时，保护蓄电池不受损害。

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为本发明提供的充放电电路实施例一的结构示意图；

图2为本发明提供的充放电电路实施例二的连接示意图；

图3为实施例二的等效电路的示意图；

图4为本发明提供的充放电电路实施例三的连接示意图。

附图标识说明：

11：保护电路的第一端；

12：保护电路的第二端；

13：保护电路的第三端；

14：负载的第一端；

15：负载的第二端；

16：充电电路的第一端；

17：充电电路的第二端；

21：第一线圈的供电端正极；

22：第一线圈的供电端负极；

23：第一线圈的检测端；

24：第一触点的一端；

25：第一触点的另一端；

26：第二线圈的供电端正极；

27：第二线圈的供电端负极；

28：第二触点的一端；

29：第二触点的另一端。

具体实施方式

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。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。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

由于列车蓄电池的供电负载类型较多，在实际应用中，经常出现负载短路的情况，导致蓄电池受到损害。现有技术的蓄电池的充放电电路中，在蓄电池和负载中间通常会增加保护电路，当发生负载短路时，保护电路会自动切换到断路状态，避免蓄电池受到损害。但是，在蓄电池给列车供电阶段，因工作人员操作不当或者调试时用电过度，常常导致蓄电池过度放电，使得蓄电池亏电，而当蓄电池严重亏电时，由于蓄电池两端的电压会在正常范围之外，也有可能使得保护电路切换至断路状态，这样虽然保护了蓄电池，但是由于保护电路的断路，导致列车上的充电机也无法给蓄电池恢复充电，使得列车无法工作。

目前，当蓄电池过度放电导致保护电路断路，列车上的充电机无法给蓄电池恢复充电时，需要引用外部电源给蓄电池充电，具体的，将外部电源的正极与蓄电池的正极连接，外部电源的负极与蓄电池的负极连接，从而蓄电池可通过外部电源进行充电。但是，上述给蓄电池恢复充电的操作过程复杂，给操作人员带来不便。

本发明提供的蓄电池的充放电电路，包括保护电路和充电电路，所述保护电路的第一端与所述蓄电池的正极连接，所述保护电路的第三端与所述蓄电池的负极连接，所述保护电路的第二端用于与负载的第一端连接，所述负载的第二端与所述蓄电池的负极连接；所述保护电路的第二端还用于与充电机的正极连接，所述充电机的负极与所述蓄电池的负极连接；所述充电电路的第一端用于与所述充电机的正极连接，所述充电电路的第二端与所述蓄电池的正极连接。通过在蓄电池的充放电电路中包括充电电路，使得当蓄电池发生严重亏电导致所述保护电路处于断路状态时，充电机可以通过所述充电电路给蓄电池充电，从而不需要借助外部电源，节省了采购外部电源的成本，同时提高了操作人员的使用体验；另外，通过在蓄电池的充放电电路中包括保护电路，并且当保护电路检测到蓄电池两端的电压小于预设值时，保护电路处于断路状态，从而当所述蓄电池的充放电电路中发生短路情况时，保护蓄电池不受损害。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

本发明提供的蓄电池的充放电电路，适用于轨道交通中所有的蓄电池充电系统，通过该充放电电路，既可以实现蓄电池给负载充电，也可以实现充电机给负载和蓄电池充电，也可以实现当充放电电路发生短路时保护蓄电池不受损害，还可以实现当蓄电池严重亏电时，充电机给蓄电池进行恢复性充电。

图1为本发明提供的充放电电路实施例一的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的蓄电池的充放电电路包括保护电路和充电电路；其中，保护电路的第一端11与蓄电池的正极连接，保护电路的第三端13与蓄电池的负极连接，保护电路的第二端12用于与负载的第一端14连接，负载的第二端15与蓄电池的负极连接；保护电路的第二端12还用于与充电机的正极连接，充电机的负极与蓄电池的负极连接；充电电路的第一端16用于与充电机的正极连接，充电电路的第二端17与蓄电池的正极连接。

具体的，所述保护电路用于检测所述蓄电池两端的电压，当所述电压小于预设值时，控制所述保护电路处于断路状态，以使所述蓄电池不能给所述负载供电，当所述电压大于所述预设值时，控制所述保护电路处于通路状态，以使所述蓄电池能够给所述负载供电；所述充电电路用于当所述保护电路处于断路状态时，所述充电机通过所述充电电路给所述蓄电池充电。

需要说明的是，所述保护电路中可以包括多种具有保护功能的器件，所述器件之间的连接方式可以有多种，本发明不作具体限定，只要所述保护电路可以起到短路保护的作用即可。

可以理解的，所述充电电路的第一端16的取电位置可以是所述充电机启动后带电的任何位置，本发明不作具体限定。

可以理解的，由于充电机通过充电电路给蓄电池充电时，电流较低，充电电路中所使用的器件并不需要很高的载流量。可选的，所述充电电路包括半导体器件，所述半导体器件的一端用于与所述充电机的正极连接，所述半导体器件的另一端与所述蓄电池的正极连接。可选的，所述半导体器件为可控半导体器件。

本实施例中，通过在蓄电池的充放电电路中包括充电电路，使得当蓄电池发生严重亏电导致所述保护电路处于断路状态时，充电机可以通过所述充电电路给蓄电池充电，从而不需要借助外部电源，节省了采购外部电源的成本，同时提高了操作人员的使用体验；另外，通过在蓄电池的充放电电路中包括保护电路，并且当保护电路检测到蓄电池两端的电压小于预设值时，保护电路处于断路状态，从而当所述蓄电池的充放电电路发生短路情况时，保护蓄电池不受损害。

图2为本发明提供的充放电电路实施例二的连接示意图，图3为实施例二对应的等效电路示意图，在上述实施例的基础上，本实施例提供的蓄电池充放电电路，对所述保护电路和所述充电电路进行了细化。

如图2和图3所示，所述充电电路包括二极管VD2，二极管VD2的正极与充电机的正极连接，二极管VD2的负极与蓄电池的正极连接。

所述保护电路包括继电器KD1和接触器KM1，继电器KD1包括第一线圈和第一触点，接触器KM1包括第二线圈和第二触点；所述第一线圈的供电端正极21与所述蓄电池的正极连接，所述第一线圈的供电端负极22与所述蓄电池的负极连接，所述第一线圈的检测端23用于接收外部器件的指令，并根据所述指令控制所述继电器KD1的工作状态，所述第一触点的一端24与所述蓄电池的正极连接，所述第一触点的另一端25与所述第二线圈的供电端正极26连接；所述第二线圈的供电端负极27与所述蓄电池的负极连接，所述第二触点的一端28与所述蓄电池的正极连接，所述第二触点的另一端29用于与负载的第一端连接。

本实施例提供的蓄电池的充放电电路的工作原理及工作流程如下：在列车升弓之前，由蓄电池给负载供电，第一线圈的检测端23受控于列车激活硬线指令，当列车给出激活指令后，继电器KD1处于工作状态，当蓄电池两端电压在正常范围内时，电流流经KD1线圈，KD1触点吸合，使得电流流经KM1线圈，KM1触点吸合，从而蓄电池和负载之间形成通路，实现蓄电池给负载供电。列车升弓之后，切换至高压电网通过充电机给负载供电，同时，由于KM1触点处于吸合状态，充电机也可以同时给蓄电池充电。

当本实施例中的充放电电路中发生短路时，例如：负载发生短路，蓄电池两端的电压会被拉至正常范围之外，使得KD1触点跳开，电流无法流经KM1线圈，KM1触点也会跳开，从而蓄电池和负载之间断路，避免对蓄电池造成损害。

当本实施例中的蓄电池发生严重亏电时，由于蓄电池两端的电压也会在正常范围之外，也有可能会使KD1触点和KM1触点跳开，使得充电机无法通过KM1触点所在的支路给蓄电池进行恢复性充电。但是，由于VD2支路是通路状态，充电机可以通过VD2支路给蓄电池进行恢复性充电。另外，蓄电池充电过程中的电流较低，并且VD2支路并不起到给负载供电功能，所以该支路的VD2并不需要很高的载流量，并且在充电过程中，当蓄电池两端电压达到正常范围后KD1触点和KM1触点可以得电吸合，使得VD2支路被短路，从而VD2支路不会发生产生损耗。

本实施例中，通过在充电电路中包括二极管VD2，使得当蓄电池发生严重亏电导致所述保护电路处于断路状态时，充电机可以通过VD2支路给蓄电池充电，从而不需要借助外部电源，节省了采购外部电源的成本，同时提高了操作人员的使用体验；另外，通过在保护电路中包括继电器KD1和接触器KM1，当KD1检测到蓄电池两端的电压小于预设值时，KD1的触点和KM1的触点断开使得蓄电池和负载之间断路，从而当所述蓄电池的充放电电路发生短路情况时，保护蓄电池不受损害。

图4为本发明提供的充放电电路实施例三的连接示意图，如图4所示，在图2和图3所示实施例的基础上，本实施例提供的蓄电池充放电电路，还包括第二二级管VD1，VD1的正极用于与所述充电机的正极连接，VD1的负极用于与所述负载的第一端连接。

本实施例中，通过增加VD1，利用二极管的电流单向性，实现当充电机给负载供电时，本实施例的电路可以与外部电路进行隔离，避免本实施例的电路受到外部电路的影响。

可选的，如图4所示，本实施例提供的蓄电池充放电电路，还包括线路滤波器EMI，EMI的输入端与所述充电机连接，EMI的输出端与所述负载连接，EMI的接地端与地线连接。

本实施例中，通过在充电机和负载之间增加线路滤波器EMI，使得在通过蓄电池或者充电机给负载供电时，可以对供电频率进行滤波，保留负载所支持的频率信号，从而避免干扰信号对负载的影响。

可选的，如图4所示，本实施例提供的蓄电池充放电电路，还包括电压传感器SV，电压传感器SV的一端与所述充电机的正极连接，电压传感器SV的另一端与所述充电机的负极连接。

可选的，如图4所示，本实施例提供的蓄电池充放电电路，还包括第一电流传感器SC1，第一电流传感器SC1的一端与所述充电机的正极连接，第一电流传感器SC1的另一端与所述负载的第一端连接。

本实施例中，通过在蓄电池充放电电路中增加电压传感器SV和第一电流传感器SC1，使得可以实时检测充电机给负载供电时的输出电压和输出电流，并且，可以根据检测得到的所述输出电压和输出电流进行调节，从而保证充电机对负载供电的稳定性。

可选的，如图4所示，本实施例提供的蓄电池充放电电路，还包括第二电流传感器SC2，第二电流传感器SC2的一端与所述蓄电池的正极连接，第二电流传感器SC2的另一端与所述保护电路的第一端连接。

本实施例中，通过在蓄电池充放电电路中增加第二电流传感器SC2，使得可以实时检测蓄电池给负载供电时的输出电流，并且，可以根据检测得到的所述输出电流进行调节，从而保证蓄电池对负载供电的稳定性。

在以上描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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 (6)

1.一种蓄电池的充放电电路，其特征在于，包括保护电路和充电电路；

所述保护电路的第一端与所述蓄电池的正极连接，所述保护电路的第三端与所述蓄电池的负极连接，所述保护电路的第二端用于与负载的第一端连接，所述负载的第二端与所述蓄电池的负极连接；所述保护电路的第二端还用于与充电机的正极连接，所述充电机的负极与所述蓄电池的负极连接；所述充电电路的第一端用于与所述充电机的正极连接，所述充电电路的第二端与所述蓄电池的正极连接；

其中，所述保护电路用于检测所述蓄电池两端的电压，当所述电压小于预设值时，控制所述保护电路处于断路状态，当所述电压大于所述预设值时，控制所述保护电路处于通路状态；

所述充电电路用于当所述保护电路处于断路状态时，所述充电机通过所述充电电路给所述蓄电池充电；

所述充电电路包括半导体器件，所述半导体器件的一端用于与所述充电机的正极连接，所述半导体器件的另一端与所述蓄电池的正极连接；

所述半导体器件为二极管，所述二极管的正极与所述充电机的正极连接，所述二极管的负极与所述蓄电池的正极连接；

所述保护电路包括继电器和接触器，所述继电器包括第一线圈和第一触点，所述接触器包括第二线圈和第二触点；

所述第一线圈的供电端正极与所述蓄电池的正极连接，所述第一线圈的供电端负极与所述蓄电池的负极连接，所述第一线圈的检测端用于接收外部器件的指令，并根据所述指令控制所述继电器的工作状态，所述第一触点的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第一触点的另一端与所述第二线圈的供电端正极连接；所述第二线圈的供电端负极与所述蓄电池的负极连接，所述第二触点的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第二触点的另一端用于与负载的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第二二极管，所述第二二极管的正极用于与所述充电机的正极连接，所述第二二极管的负极用于与所述负载的第一端连接。

3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括线路滤波器，所述线路滤波器的输入端与所述充电机连接，所述线路滤波器的输出端与所述负载连接，所述线路滤波器的接地端与地线连接。

4.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括电压传感器，所述电压传感器的一端与所述充电机的正极连接，所述电压传感器的另一端与所述充电机的负极连接。

5.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第一电流传感器，所述第一电流传感器的一端与所述充电机的正极连接，所述第一电流传感器的另一端与所述负载的第一端连接。

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括第二电流传感器，所述第二电流传感器的一端与所述蓄电池的正极连接，所述第二电流传感器的另一端与所述保护电路的第一端连接。