CN111038327A - 一种有轨电车动力电池的防护系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种有轨电车动力电池的防护系统及控制方法，包括电池本体、BMS控制单元，在电池本体顶部设置可自动伸缩的盖板支架，在盖板支架上部设置塑料遮盖棚，在电池本体上设置第一温度传感器，在盖板支架外侧设置第二温度传感器；在盖板支架的下部设置加热带，在盖板支架中部设置冷凝软管，在电池本体一侧设置制冷器，盖板支架连接有执行单元，BMS控制单元接收第一温度传感器及第二温度传感器的温度信号控制制冷器或者执行单元启动工作。通过遮盖棚与自动伸缩的盖板支架配合实现了遮阳、遮雨的效果，同时通过冷凝软管与冷却器配合实现降温目的，通过加热带实现加热的目的，能够放热防冻，可自由的收缩或者展开，同时实现了自动控制。

Description

一种有轨电车动力电池的防护系统及控制方法
技术领域
本发明涉及有轨电车动力电池技术领域，尤其是涉及一种有轨电车动力电池的防护系统及控制方法。
背景技术
由于现在石油日益减少，环境污染越来越严重，用新能源取代石油是必然的发展趋势，而锂电池能量密度高、环保性能好是目前首选项目，但锂电池充放电过程中散热仍是一个问题，特别是目前有轨电车上的电池箱，直接装在有轨电车车顶上，电池箱材料需要有良好的散热功能；当其装在车顶上时，电池箱内的温度高于室外时，电池箱是散热的，而当电池箱内的温度低于室外时，电池箱则是吸热的，那么在夏季高温时期，电池箱吸热、增加了电池使用的危险性。同样，在冬季低温时，电池箱内的温度高于室外温度，电池箱就处于散热状态，电池温度过低，影响了冬季电池的正常使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够对电池进行加热或降温保证其正常使用的有轨电车动力电池防护系统及控制方法。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种有轨电车动力电池的防护系统，包括电池本体、用于控制电池本体的BMS控制单元，在所述的电池本体顶部设置可自动伸缩的盖板支架，在所述的盖板支架上部设置塑料遮盖棚，所述的塑料遮盖棚随着盖板支架的运动伸展或收起，在所述的电池本体上设置第一温度传感器，在所述的盖板支架外侧设置第二温度传感器，所述的第二温度传感器用于检测环境温度；在所述的盖板支架的下部设置加热带，所述的加热带通过电池本体进行供电，在所述的盖板支架中部设置冷凝软管，在所述的电池本体一侧设置制冷器，所述的冷凝软管连接在制冷器上，所述的盖板支架连接有用于驱动盖板支架伸缩的执行单元，所述的BMS控制单元接收第一温度传感器及第二温度传感器的温度信号控制制冷器、加热带或者执行单元启动工作。
进一步具体的，所述的盖板支架包括位于两侧的伸缩架以及设置于两个伸缩架之间的连接杆，所述的伸缩架由若干个剪叉臂连接而成。
进一步具体的，所述的执行单元为液压缸，所述的液压缸的伸出轴连接在连接杆上。
进一步具体的，在所述的电池本体旁设置雨量传感器，所述的BMS控制单元接收雨量传感器的雨量信号控制执行单元启动工作。
进一步具体的，在所述的盖板支架的下部设置铝箔层，所述的加热带设置于铝箔层的下侧，所述的冷凝软管设置于塑料遮盖棚与铝箔层之间。
进一步具体的，在所述的铝箔层的表面涂覆硅胶层。
进一步具体的，所述的BMS控制单元连接有轨电车的网络单元，所述的网络单元连接显示屏。
进一步具体的，所述的BMS控制单元内设置PID温控器，用于接收第一温度传感器以及第二温度传感器的温度信号。
一种基于上述有轨电车动力电池的防护系统的控制方法，该控制方法的步骤为，
S1、在BMS控制单元内预先设置高温阈值与低温阈值，第一温度传感器实时进行采集电池本体的温度，并将温度信号传输至BMS控制单元内；
S2、BMS控制单元对接收的温度信号与预设值进行对比，当实时温度大于或者等于高温阈值时，执行步骤S3；当实时温度小于或者等于低温阈值时，执行步骤S4；
S3、BMS控制单元判断盖板支架是否打开，若是，则控制制冷器开始工作向冷凝软管内输入制冷液；若否，则控制执行单元开启盖板支架使得塑料遮盖棚遮住电池本体，同时BMS控制单元控制制冷器开始工作向冷凝软管内输入制冷液；
S4、BMS控制单元判断盖板支架是否打开，若是，则控制加热带开始进行加热工作；若否，则控制执行单元开启盖板支架使得塑料遮盖棚遮住电池本体，同时BMS控制单元控制加热带开始进行加热工作；
S5、第二温度传感器检测环境温度并将环境温度信号传输至BMS控制单元内；
S6、BMS控制单元将环境温度信号与高温阈值以及低温阈值进行对比，判断环境温度是否大于低温阈值且同时小于高温阈值，若是，则BMS控制单元控制执行单元收缩盖板支架，同时关闭制冷器或者加热带，若否，则BMS控制单元不动作。
一种基于上述有轨电车动力电池的防护系统的控制方法，该控制方法的步骤为，
D1、在BMS控制单元内预先设置雨量阈值，雨量传感器实时进行采集雨量的大小，并将雨量信号传输至BMS控制单元内；
D2、BMS控制单元对接收的实时雨量信号与雨量阈值进行对比，判断实时雨量是否大于雨量阈值，若是，则执行步骤D3，若否，则BMS控制单元不动作；
D3、BMS控制单元判断盖板支架是否打开，若是，则BMS控制单元不动作，若否，则BMS控制单元控制执行单元启动盖板支架使得塑料遮盖棚遮住电池本体。
本发明的有益效果是：通过上述系统及控制方法的使用，通过塑料遮盖棚与自动伸缩的盖板支架配合实现了遮阳、遮雨的效果，同时通过冷凝软管与冷却器配合实现降温目的，通过加热带实现加热的目的，能够放热防冻，可自由的收缩或者展开，在正常天气下收缩不使用，在特殊气候天气下展开使用，使用灵活方便，同时实现了自动控制。
附图说明
图1是本发明防护系统的结构示意图；
图2是本发明防护系统中温度控制方法的控制示意图；
图3是本发明防护系统中防雨控制方法的控制示意图。
图中：1、电池本体；2、BMS控制单元；3、盖板支架；4、塑料遮盖棚；5、第一温度传感器；6、第二温度传感器；7、冷凝软管；8、制冷器；9、铝箔层；10、雨量传感器；11、网络模块；12、显示屏。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细的描述。
如图1所示一种有轨电车动力电池的防护系统，包括电池本体1、用于控制电池本体1的BMS控制单元2，在所述的电池本体1顶部设置可自动伸缩的盖板支架3，该盖板支架3的伸缩功能可以有多种形式，在本方案中采用位于两侧的伸缩架以及设置于两个伸缩架之间的连接杆，所述的伸缩架由若干个剪叉臂连接而成；在所述的盖板支架3上部设置塑料遮盖棚4，所述的塑料遮盖棚4随着盖板支架3的运动伸展或收起，塑料遮盖棚4采用绝热、绝缘、耐火、防水的挤出型聚苯乙烯泡沫塑料，同时添加阻燃剂；在所述的电池本体1上设置第一温度传感器5，第一温度传感器5用于检测电池本体1上的温度，在所述的盖板支架3外侧设置第二温度传感器6，所述的第二温度传感器6用于检测环境温度；在所述的盖板支架3的下部设置加热带，所述的加热带通过电池本体1进行供电，在所述的盖板支架3中部设置冷凝软管7，在所述的电池本体1一侧设置制冷器8，所述的冷凝软管7连接在制冷器8上，所述的盖板支架3连接有用于驱动盖板支架3伸缩的执行单元，该执行单元为液压缸，液压缸的伸出轴连接在连接杆上，伸出轴的伸出或缩回对应了盖板支架3的打开或收缩；所述的BMS控制单元2接收第一温度传感器5及第二温度传感器6的温度信号控制制冷器8、加热带或者执行单元启动工作；BMS控制单元2内设置PID温控器，用于接收第一温度传感器5以及第二温度传感器6的温度信号。
基于上述系统为了提高对电池本体1传递温度的效果，在所述的盖板支架3的下部设置铝箔层9，同时所述的加热带设置于铝箔层9的下侧，所述的冷凝软管8设置于塑料遮盖棚4与铝箔层9之间；铝箔层9的表面涂覆硅胶层。
当电池本体1遇到大雨或者暴雨时，有可能会导致电池本体1内部渗水，容易造成火灾隐患，故在所述的电池本体1旁设置雨量传感器10，所述的BMS控制单元2接收雨量传感器10的雨量信号控制执行单元启动工作，遇到大雨或者暴雨时，自动实现遮挡效果。
上述防护系统设置于有轨电车车头顶部，在有轨电车运行的过程中，为了方便司机对电池温度的观察，故通过BMS控制单元2连接有轨电车的网络单元11，并通过网络单元11传递信号至显示屏12进行人机互动。
基于上述防护系统，通过对温度信号的监测来控制该防护系统，如图2所示其控制方法为：
S1、在BMS控制单元2内预先设置高温阈值(35℃)与低温阈值(5℃)，第一温度传感器5实时采集电池本体1的温度，并将温度信号传输至BMS控制单元2内处理。
S2、BMS控制单元2对接收的温度信号与预设值进行对比，当实时温度大于或者等于35℃时，执行步骤S3；当实时温度小于或者等于5℃时，执行步骤S4。
S3、在进行制冷前，需要对盖板支架3的状态进行判断，可以通过BMS控制单元2内的记录进行判断，即根据启动盖板支架3的次数进行判断，奇数次为打开，偶数次为收缩，根据上述方式判断盖板支架3是否打开，若是，则控制制冷器8开始工作向冷凝软管7内输入制冷液进行制冷；若否，则控制执行单元开启盖板支架3使得塑料遮盖棚4遮住电池本体1，同时BMS控制单元2控制制冷器8开始工作向冷凝软管7内输入制冷液进行制冷。
S4、BMS控制单元2判断盖板支架3是否打开，若是，则控制加热带开始进行加热工作；若否，则控制执行单元开启盖板支架3使得塑料遮盖棚4遮住电池本体1，同时BMS控制单元2控制加热带开始进行加热工作。
S5、第二温度传感器6检测环境温度并将环境温度信号传输至BMS控制单元2内，环境温度的监测也采用上述的高温阈值(35℃)与低温阈值(5℃)。
S6、BMS控制单元2将环境温度信号与高温阈值(35℃)以及低温阈值(5℃)进行对比，判断环境温度是否大于5℃且同时小于35℃，若是，则BMS控制单元2控制执行单元收缩盖板支架3，同时关闭制冷器8或者加热带，若否，则BMS控制单元2不动作。
上述控制方法实现了在温度过高或者过低时进行冷却或者加热的保护操作，提高了电池的使用寿命以及使用状态。
基于上述防护系统，通过对雨量信号的监测来控制该防护系统，如图3所示其控制方法为：
D1、在BMS控制单元2内预先设置雨量阈值(0.3mm/min)，雨量传感器10实时进行采集雨量的大小，并将雨量信号传输至BMS控制单元2内；
D2、BMS控制单元2对接收的实时雨量信号与雨量阈值进行对比，判断实时雨量是否大于0.3mm/min，若是，则执行步骤D3，若否，则BMS控制单元2不动作；
D3、在进行控制之前也需要对盖板支架3的状态进行判断，其判断方式与温度控制中判断方式一致，判断盖板支架3是否打开，若是，则BMS控制单元2不动作，若否，则BMS控制单元2控制执行单元启动盖板支架3使得塑料遮盖棚4遮住电池本体1。
综上，上述防护系统及控制方法的使用，实现了在电池本体1温度较低时，自动打开盖板支架3同时进行加热操作，提高电池本体1的温度，使其处于正常温度下进行工作，在电池本体1温度较高时，自动打开盖板支架3并同时进行降温操作，降低电池本体1的温度，使其处于正常温度下工作；当遇到大雨或者暴雨天时，通过对雨量的监测实现自动遮挡电池本体1的目的，防止电池本体1渗水，降低安全事故的发生。
需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种有轨电车动力电池的防护系统，包括电池本体(1)、用于控制电池本体(1)的BMS控制单元(2)，其特征在于，在所述的电池本体(1)顶部设置可自动伸缩的盖板支架(3)，在所述的盖板支架(3)上部设置塑料遮盖棚(4)，所述的塑料遮盖棚(4)随着盖板支架(3)的运动伸展或收起，在所述的电池本体(1)上设置第一温度传感器(5)，在所述的盖板支架(3)外侧设置第二温度传感器(6)，所述的第二温度传感器(6)用于检测环境温度；在所述的盖板支架(3)的下部设置加热带，所述的加热带通过电池本体(1)进行供电，在所述的盖板支架(3)中部设置冷凝软管(7)，在所述的电池本体(1)一侧设置制冷器(8)，所述的冷凝软管(7)连接在制冷器(8)上，所述的盖板支架(3)连接有用于驱动盖板支架(3)伸缩的执行单元，所述的BMS控制单元(2)接收第一温度传感器(5)及第二温度传感器(6)的温度信号控制制冷器(8)、加热带或者执行单元启动工作。
2.根据权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，所述的盖板支架(3)包括位于两侧的伸缩架以及设置于两个伸缩架之间的连接杆，所述的伸缩架由若干个剪叉臂连接而成。
3.根据权利要求2所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，所述的执行单元为液压缸，所述的液压缸的伸出轴连接在连接杆上。
4.根据权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，在所述的电池本体(1)旁设置雨量传感器(10)，所述的BMS控制单元(2)接收雨量传感器(10)的雨量信号控制执行单元启动工作。
5.根据权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，在所述的盖板支架(3)的下部设置铝箔层(9)，所述的加热带设置于铝箔层(9)的下侧，所述的冷凝软管(7)设置于塑料遮盖棚(4)与铝箔层(9)之间。
6.根据权利要求5所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，在所述的铝箔层(9)的表面涂覆硅胶层。
7.根据权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，所述的BMS控制单元(2)连接有轨电车的网络单元(11)，所述的网络单元(11)连接显示屏(12)。
8.根据权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统，其特征在于，所述的BMS控制单元(2)内设置PID温控器，用于接收第一温度传感器(5)以及第二温度传感器(6)的温度信号。
9.一种基于权利要求1所述的有轨电车动力电池的防护系统的控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤为，
S1、在BMS控制单元(2)内预先设置高温阈值与低温阈值，第一温度传感器(5)实时进行采集电池本体(1)的温度，并将温度信号传输至BMS控制单元(2)内；
S2、BMS控制单元(2)对接收的温度信号与预设值进行对比，当实时温度大于或者等于高温阈值时，执行步骤S3；当实时温度小于或者等于低温阈值时，执行步骤S4；
S3、BMS控制单元(2)判断盖板支架(3)是否打开，若是，则控制制冷器(8)开始工作向冷凝软管(7)内输入制冷液；若否，则控制执行单元开启盖板支架(3)使得塑料遮盖棚(4)遮住电池本体(1)，同时BMS控制单元(2)控制制冷器(8)开始工作向冷凝软管(7)内输入制冷液；
S4、BMS控制单元(2)判断盖板支架(3)是否打开，若是，则控制加热带开始进行加热工作；若否，则控制执行单元开启盖板支架(3)使得塑料遮盖棚(4)遮住电池本体(1)，同时BMS控制单元(2)控制加热带开始进行加热工作；
S5、第二温度传感器(6)检测环境温度并将环境温度信号传输至BMS控制单元(2)内；
S6、BMS控制单元(2)将环境温度信号与高温阈值以及低温阈值进行对比，判断环境温度是否大于低温阈值且同时小于高温阈值，若是，则BMS控制单元(2)控制执行单元收缩盖板支架(3)，同时关闭制冷器(8)或者加热带，若否，则BMS控制单元(2)不动作。
10.一种基于权利要求4所述的有轨电车动力电池的防护系统的控制方法，其特征在于，该控制方法的步骤为，
D1、在BMS控制单元(2)内预先设置雨量阈值，雨量传感器(10)实时进行采集雨量的大小，并将雨量信号传输至BMS控制单元(2)内；
D2、BMS控制单元(2)对接收的实时雨量信号与雨量阈值进行对比，判断实时雨量是否大于雨量阈值，若是，则执行步骤D3，若否，则BMS控制单元(2)不动作；
D3、BMS控制单元(2)判断盖板支架(3)是否打开，若是，则BMS控制单元(2)不动作，若否，则BMS控制单元(2)控制执行单元启动盖板支架(3)使得塑料遮盖棚(4)遮住电池本体(1)。
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