CN112644333A - 轨道车辆及其电池控制系统 - Google Patents

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CN112644333A CN202011390284.1A CN202011390284A CN112644333A CN 112644333 A CN112644333 A CN 112644333A CN 202011390284 A CN202011390284 A CN 202011390284A CN 112644333 A CN112644333 A CN 112644333A
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Abstract

本申请实施例提供一种轨道车辆及其电池控制系统，涉及轨道车辆的电池管理技术。所述轨道车辆电池控制系统，包括：电池单元；充放电电路，电连接于所述电池单元，用于为所述电池单元充电或放电；所述充放电电路包括：充电接触器、放电接触器、防过充二极管及防过放二极管；充电接触器与放电接触器串联；所述防过充二极管、防过放二极管分别与充电接触器、放电接触器并联；其中，所述充电接触器用于将充电机与所述电池单元选择性导通，所述防过放二极管的导通方向与充电电流方向相反；所述放电接触器用于将所述电池单元与用电负载选择性导通，所述防过充二极管的导通方向与放电电流方向相反。

Description

轨道车辆及其电池控制系统
技术领域
本申请涉及轨道车辆的电池管理技术，尤其是涉及一种轨道车辆及其电池控制系统。
背景技术
磁浮车辆中，蓄电池主要作为悬浮系统的电源使用。设置蓄电池作为悬浮电源的目的是保证列车在意外断电时，列车忽然落车，影响乘车的安全及乘客的舒适性。其中，充放电控制有问题时，会导致蓄电池鼓包、寿命减小，甚至引起爆炸等事故。
相关技术中，蓄电池充放电同口设置，BMS(battery management system，电池管理系统)控制蓄电池充放电及相关温度、电压的信号的采集，BMS设置单独的空开QF控制，在车辆长期不工作时，通过断开QF，即可断开电池的输出，保证电池的安全。BMS通过网络接口接收来自车辆充电机的信息，电池是否需要充放电，这时总正接触器就会断开或闭合。
然而，相关技术中，使用常闭触电给蓄电池充电，易导致蓄电池过充电或过放电。电池一旦由于充放电异常导致的无法正常工作，易导致车辆悬浮系统应急供电消失，悬浮车辆的悬浮架将无法降落或收起。
发明内容
为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种轨道车辆及其电池控制系统。
本申请第一方面实施例提供一种轨道车辆电池控制系统，包括：
电池单元；
充放电电路，电连接于所述电池单元，用于为所述电池单元充电或放电；所述充放电电路包括：充电接触器、放电接触器、防过充二极管及防过放二极管；充电接触器与放电接触器串联；所述防过充二极管、防过放二极管分别与充电接触器、放电接触器并联；
其中，所述充电接触器用于将充电机与所述电池单元选择性导通，所述防过放二极管的导通方向与充电电流方向相反；所述放电接触器用于将所述电池单元与用电负载选择性导通，所述防过充二极管的导通方向与放电电流方向相反。
在其中一种可能的实现方式中，所述充放电电路电连接于所述电池单元的正端子；
所述充电接触器及放电接触器分别电连接于电池管理系统BMS。
在其中一种可能的实现方式中，充电接触器及放电接触器均为单向导通接触器。
在其中一种可能的实现方式中，所述电池控制系统，还包括：指示灯，所述指示灯分别电连接于所述单向导通接触器；在所述单向导通接触器与外接插座连接正确时，所述指示灯亮起。
在其中一种可能的实现方式中，所述电池控制系统还包括：
预充电电路，电连接于电池管理系统BMS及电池单元，用于为所述电池单元预充电；
其中，所述BMS根据充电机的充电信息确定对所述电池单元充电时，控制所述预充电电路为所述电池单元进行预充电。
在其中一种可能的实现方式中，所述预充电电路包括：相串联的预充电接触器及预充电电阻；
所述BMS根据充电机的充电信息确定对所述电池单元充电时，控制所述预充电接触器的触点闭合。
在其中一种可能的实现方式中，所述BMS电连接于所述通过轨道车辆的网络接口，所述BMS通过所述网络接口接收所述充电机的充电信息。
在其中一种可能的实现方式中，所述电池控制系统还包括：
手动隔离开关，电连接于BMS，用于可选择地将所述BMS与外部设备断开或连接。
在其中一种可能的实现方式中，所述电池控制系统还包括：
空气开关，电连接于BMS，用于可选择地将所述BMS与外部设备断开或连接。
本申请第二方面实施例提供一种轨道车辆，包括：电池控制系统及用电负载，所述电池控制系统用于为所述用电负载供电；其中，所述电池控制系统为如前述任一项所述的电池控制系统。
本申请实施例提供一种轨道车辆及其电池控制系统，通过设置充放电电路，通过设置并联的充电接触器及防过充二极管，在给电池单元充电完成时充电接触器自动断开之后，防过充二极管能够防止给电池单元继续充电；通过设置并联的放电接触器及防过放二极管，在电池单元放电完毕后，放电接触器自动断开，防过放二极管能够防止继续放电。如此，达到防止电池单元过充或过放的目的，不仅利于确保轨道车辆的悬浮系统能够正常工作，还利于延长电池的使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为一示例性实施例提供的轨道车辆电池控制系统的电连接示意图；
图2为一示例性实施例提供的轨道车辆电池控制系统的电路原理示意图；
图3为图2中的局部示意图。
附图标记说明：
11-电池单元；
12-充放电电路；121-充电接触器；122-防过充二极管；123-放电接触器；124-防过放二极管；
13-BMS；
14-手动隔离开关；
15-应急充电接口；
16-预充电电路；161-预充电接触器；162-预充电电阻；
17-指示灯。
具体实施方式
为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
相关技术中，蓄电池充放电同口设置，BMS(battery management system，电池管理系统)控制蓄电池充放电及相关温度、电压的信号的采集，BMS设置单独的空开QF控制，在车辆长期不工作时，通过断开QF，即可断开电池的输出，保证电池的安全。BMS通过网络接口接收来自车辆充电机的信息，电池是否需要充放电，这时总正接触器就会断开或闭合。
然而，相关技术中，使用常闭触电给蓄电池充电，易导致蓄电池过充电或过放电。电池一旦由于充放电异常导致的无法正常工作，易导致车辆悬浮系统应急供电消失，悬浮车辆的悬浮架将无法降落或收起。
为了克服上述技术问题，本申请实施例提供一种轨道车辆及其电池控制系统，通过设置充放电电路12，通过设置并联的充电接触器121及防过充二极管122，在给电池单元11充电完成时充电接触器121自动断开之后，防过充二极管122能够防止给电池单元11继续充电；通过设置并联的放电接触器123及防过放二极管124，在电池单元11放电完毕后，放电接触器123自动断开，防过放二极管124能够防止继续放电。如此，达到防止电池单元11过充或过放的目的，不仅利于确保轨道车辆的悬浮系统能够正常工作，还利于延长电池的使用寿命。
下面结合附图对本实施例提供的轨道车辆电池控制系统的结构、功能及实现过程进行举例说明。
如图1、图2及图3所示，本实施例提供的轨道车辆电池控制系统，包括：
电池单元11；
充放电电路12，电连接于电池单元11，用于为电池单元11充电或放电；充放电电路12包括：充电接触器121、放电接触器123、防过充二极管122及防过放二极管124；充电接触器121与放电接触器123串联；防过充二极管122、防过放二极管124分别与充电接触器121、放电接触器123并联；
其中，充电接触器121用于将充电机与所述电池单元11选择性导通，防过放二极管124的导通方向与充电电流方向相反；放电接触器123用于将所述电池单元11与用电负载选择性导通，防过充二极管122的导通方向与放电电流方向相反。
电池单元11具体可以为蓄电池；可选地，蓄电池可以为锂电池。
可选地，充放电电路12电连接于电池单元11的正端子，充放电同口设置，利于简化电池单元11的结构，且利于简化电池控制系统的电路结构。
充放电电路12的充电接触器121可根据轨道车辆的网络接触的充放电信息闭合或断开；相应地，放电接触器123也可根据轨道车辆的网络接触的充放电信息闭合或断开。
示例性地，电池控制系统还可包括电池管理系统BMS 13，BMS 13可用于控制电池单元11充放电，用于采集电池单元11的温度信号、电压信号等。可选地，BMS 13电连接于通过轨道车辆的网络接口，BMS 13可以通过轨道车辆的网络接口与充电机、制动系统等通信连接，以实现信息交互，示例性地，BMS 13通过网络接口接收充电机的充电信息。在其它示例中，BMS 13也可以通过无线通信连接的方式与充电机等通信连接。
充放电电路12的充电接触器121及放电接触器123可分别电连接于BMS 13，BMS 13用于控制充电接触器121及放电接触器123的工作状态。
在BMS 13通过网络接口接收到充电机的充电信息时，BMS 13控制充电接触器121的相应触点组闭合，充电接触器121将充电机与电池单元11导通，充电机对电池单元11进行充电。
在充电完成后，BMS 13则控制充电接触器121的触点组断开，将充电机与电池单元11断开，充电机停止为电池单元11充电。当BMS 13故障或其它意外情况导致出现过充时，可通过防过充二极管122将多余电放掉，从而进一步提高防电池过充的效果。
在BMS 13通过网络接口接收到充电机的放电信息时，BMS 13控制放电接触器123的相应触点组闭合，放电接触器123将电池单元11与用电负载导通，电池单元11放电且为用电负载供电。
在电池单元11放电结束后，BMS 13控制放电接触器123的相应触点组断开，电池单元11停止放电。此时，若电池单元11继续放电，则由防过放二极管124来阻止电池单元11放电，从而防止电池单元11过放电。
相关技术中，充放电共用一个接触器，导致接触器长期处于工作状态，降低了接触器本身的使用寿命。在本示例中，通过为充电支路及放电支路分别设置接触器，利于延长接触器的使用寿命。
本实施例提供一种电池控制系统，通过设置充放电电路12，通过设置并联的充电接触器121及防过充二极管122，在给电池单元11充电完成时充电接触器121自动断开之后，防过充二极管122能够防止给电池单元11继续充电；通过设置并联的放电接触器123及防过放二极管124，在电池单元11放电完毕后，放电接触器123自动断开，防过放二极管124能够防止继续放电。如此，达到防止电池单元11过充或过放的目的，不仅利于确保轨道车辆的悬浮系统能够正常工作，还利于延长电池的使用寿命。
在其中一种可能的实现方式中，充电接触器121及放电接触器123均为单向导通接触器。如此，在充电接触器121反位安装时，充电接触器121并不导通，从而利于避免电路短路引起的安全事故；相应地，放电接触器123反位安装时，放电接触器123也不导通，从而利于避免电路短路引起的安全事故。
在其中一种可能的实现方式中，电池控制系统还包括：指示灯17；指示灯17分别电连接于两个单向导通接触器；在单向导通接触器与外接插座连接正确时，指示灯17亮起。
其中，指示灯17的数量可与单向导通接触器的数量相适配。各指示灯17可分别与相应的单向导通接触器串联，在单向导通接触器与外接插座连接正确时也即在单向导通接触器正常通电时，指示灯17亮起。在单向导通接触器与外接插座接反时，单向导通接触器不通电，指示灯17灭。如此，作业人员可根据指示灯17的亮灭状态来确定单向导通接触器是否连接正确。
在具体实现时，指示灯17可以为独立的指示灯，或者指示灯17为轨道车辆原有的指示灯。在其它示例中，指示灯17还可以用其它视觉设备来替代。
在其中一种可能的实现方式中，电池控制系统还包括：预充电电路16，电连接于电池管理系统BMS 13及电池单元11，用于为电池单元11预充电；其中，BMS 13根据充电机的充电信息确定对电池单元11充电时，控制预充电电路16为电池单元11进行预充电。BMS 13在确定预充电电路16完成预充电时，控制充电接触器121的相应触点组闭合进入正常充电阶段。
示例性地，预充电电路16包括：相串联的预充电接触器161及预充电电阻162；BMS13根据充电机的充电信息确定对电池单元11充电时，控制预充电接触器161的触点闭合。本示例中，通过设置预充电电路16，能够防止锂电池控制系统再出现接触器触点粘连现象。
在其中一种可能的实现方式中，电池控制系统还包括：
手动隔离开关14，电连接于BMS 13，用于可选择地将BMS 13与外部设备断开或连接。
手动隔离开关14也即MSD隔离开关可串联于BMS 13和外部设备之间。在对电池单元11进行维护或检修等操作时，可通过手动隔离开关14将电池单元11与外部设备断开，以确保作业人员的安全。
在其中一种可能的实现方式中，电池控制系统还包括：
空气开关，电连接于BMS 13，用于可选择地将BMS 13与外部设备断开或连接。
在轨道车辆长期不工作时，通过断开空气开关QF，可断开电池单元11的输出，保证电池单元11的安全。在具体实现时，空气开关QF可集成至BMS 13。
此外，电池控制系统还设置由应急充电接口15，在充电机故障无法给电池单元11充电时，可通过应急充电接口15连接于地面充电设备，以通过地面充电设备为电池单元11充电。
在其它示例中，充放电接触器可以采用正极负极双断控制，在负极分别增加充电接触器及放电接触器，以进一步确保电池控制系统的可靠性。
在本实施例提供的电池控制系统中：通过设置充放电电路，在充放电电路中设置防过充二极管122及防过放二极管124，以防止电池过充电或过放电，从而延长电池寿命。例如，当BMS故障或意外情况下出现过充时，可通过防过充二极管122多余电放掉。
通过在充放电电路中设置充电接触器121及放电接触器123，利于减少单个接触器的工作时长，延长接触器的使用寿命。通过采用永磁式单向导通接触器作为充电接触器121及放电接触器123，当接触器与外部接反时，内部电路不会导通，从而利于避免因电路短路引起的安全事故。通过在电池控制系统中设置指示灯，工作人员能够根据指示灯的状态及时了解接触器的安装情况，利于提高接触器的安装效率。
通过在电池控制系统中设置预充电电路，能够防止电池控制系统出现接触器触点粘连，从而利于确保电池控制系统的工作可靠性。通过在电池控制系统中设置MSD隔离开关，在电池维护时可断开整体电池组对外输出，利于保护工作人员的安全。
本实施例还提供一种轨道车辆，包括：电池控制系统及用电负载，所述电池控制系统用于为所述用电负载供电；所述电池控制系统为如前述任一示例中的电池控制系统。其中，电池控制系统的结构、功能及实现过程可与前述示例相同，本实施例此处不再赘述。
本实施例提供的轨道车辆，通过在电池控制系统设置充放电电路，通过设置并联的充电接触器及防过充二极管，在给电池单元充电完成时充电接触器自动断开之后，防过充二极管能够防止给电池单元继续充电；通过设置并联的放电接触器及防过放二极管，在电池单元放电完毕后，放电接触器自动断开，防过放二极管能够防止继续放电。如此，达到防止电池单元过充或过放的目的，不仅利于确保轨道车辆的悬浮系统能够正常工作，还利于延长电池的使用寿命。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种轨道车辆电池控制系统，其特征在于，包括：
电池单元；
充放电电路，电连接于所述电池单元，用于为所述电池单元充电或放电；所述充放电电路包括：充电接触器、放电接触器、防过充二极管及防过放二极管；所述充电接触器与放电接触器串联；所述防过充二极管、防过放二极管分别与所述充电接触器、放电接触器并联；
其中，所述充电接触器用于将充电机与所述电池单元选择性导通；所述防过放二极管的导通方向与充电电流方向相反；所述放电接触器用于将所述电池单元与用电负载选择性导通；所述防过充二极管的导通方向与放电电流方向相反。
2.根据权利要求1所述的电池控制系统，其特征在于，所述充放电电路电连接于所述电池单元的正端子；
所述充电接触器及放电接触器分别电连接于电池管理系统BMS。
3.根据权利要求1所述的电池控制系统，其特征在于，充电接触器及放电接触器均为单向导通接触器。
4.根据权利要求3所述的电池控制系统，其特征在于，还包括：指示灯，所述指示灯分别电连接于所述单向导通接触器；在所述单向导通接触器与外接插座连接正确时，所述指示灯亮起。
5.根据权利要求1所述的电池控制系统，其特征在于，还包括：
预充电电路，电连接于电池管理系统BMS及电池单元，用于为所述电池单元预充电；
其中，所述BMS根据充电机的充电信息确定对所述电池单元充电时，控制所述预充电电路为所述电池单元进行预充电，在确定预充电完成后，控制所述充放电电路为所述电池单元充电。
6.根据权利要求5所述的电池控制系统，其特征在于，所述预充电电路包括：相串联的预充电接触器及预充电电阻；
所述BMS根据充电机的充电信息确定对所述电池单元充电时，控制所述预充电接触器的触点闭合。
7.根据权利要求5所述的电池控制系统，其特征在于，所述BMS电连接于所述通过轨道车辆的网络接口，所述BMS通过所述网络接口接收所述充电机的充电信息。
8.根据权利要求1所述的电池控制系统，其特征在于，还包括：
手动隔离开关，电连接于BMS，用于可选择地将所述BMS与外部设备断开或连接。
9.根据权利要求1所述的电池控制系统，其特征在于，还包括：
空气开关，电连接于BMS，用于可选择地将所述BMS与外部设备断开或连接。
10.一种轨道车辆，其特征在于，包括：电池控制系统及用电负载，所述电池控制系统用于为所述用电负载供电；其中，所述电池控制系统为如权利要求1-9任一项所述的电池控制系统。
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