CN114684206A - 一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车，涉及列车供电领域，该方案中，列车的处理器可以同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令，并再同时接收到两个指令时，控制空调启动并对列车进行牵引，同时，降低列车的牵引变流器的牵引力，以减小列车所需的牵引电流，此时牵引电流与空调启动所需的启动电流之和减小，从而避免牵引电流和启动电流之和大于蓄电池的输出电流。可见，使用本申请中的方式，可以同时实现对列车中空调的启动及对列车的牵引，进而提高乘客的舒适性，且可以防止蓄电池过载。

Description

一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车

技术领域

本发明涉及列车供电领域，特别是涉及一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车。

背景技术

现有技术中，使用蓄电池为列车应急供电，以实现列车的牵引时，需要将列车停止，才能控制蓄电池为列车的牵引模块供电。此外，使用蓄电池供电以实现列车的牵引时，若同时使用蓄电池为空调供电，以实现空调的启动，此时，列车牵引所需的牵引电流及空调启动所需要的启动电流之和极易大于蓄电池的输出电流，从而可能会造成蓄电池的过载。因此，为防止蓄电池过载，现有技术中使用蓄电池为列车应急供电时，只有在列车的行驶速度达到恒速区时(此时列车牵引所需的牵引电流较小)，才控制蓄电池为列车中的空调供电，以完成空调的启动，此时牵引电流与空调的启动电流之和较小，进而防止蓄电池过载。但是列车不总是以恒速运行，导致列车的空调无法完成随时启动，影响乘客的舒适性。

发明内容

本发明的目的是提供一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车，可以同时实现对列车中空调的启动及对列车的牵引，进而提高乘客的舒适性，且可以防止蓄电池过载。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种蓄电池应急供电方法，应用于列车中的处理器，包括：

判断是否同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

若是，则控制所述空调启动，并降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

优选地，控制所述空调启动之前，还包括：

判断所述空调是否满足启动条件；

若是，则进入控制所述空调启动的步骤。

优选地，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之前，还包括：

判断是否接收到所述空调发送的启动请求；

若是，则进入降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N的步骤。

优选地，控制所述空调启动包括：

控制所述空调在发送所述启动请求之后延时第一预设时间启动。

优选地，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之后，还包括：

在第二预设时间之后，控制所述牵引变流器的牵引力恢复为所述原牵引力。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种蓄电池应急供电系统，包括：

判断单元，用于判断是否接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

控制单元，用于在接收到所述蓄电池应急牵引指令及所述蓄电池应急空调指令时，控制所述空调启动，并降低列车的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种蓄电池应急供电装置，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时，实现上述所述的蓄电池应急供电方法的步骤。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种列车，包括上述所述的蓄电池应急供电装置。

优选地，还包括蓄电池、双向充电机及牵引变流器；

所述蓄电池通过所述列车的直流母线与所述双向充电机的一端连接，所述双向充电机的另一端通过所述列车的交流母线与所述整流模块连接，所述整流模块与所述牵引变流器连接；

所述蓄电池用于提供直流电源；

所述双向充电机用于在所述蓄电池供电时，将所述蓄电池输出的所述直流电源逆变为交流电，并输出至所述交流母线，以为所述牵引变流器供电；

所述牵引变流器用于基于所述蓄电池应急供电装置设置的牵引力对电机进行牵引。

本申请提供了一种蓄电池应急方法、系统、装置及列车，该方案中，列车的处理器可以同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令，并再同时接收到两个指令时，控制空调启动并对列车进行牵引，同时，降低列车的牵引变流器的牵引力，以减小列车所需的牵引电流，此时牵引电流与空调启动所需的启动电流之和减小，从而避免牵引电流和启动电流之和大于蓄电池的输出电流。可见，使用本申请中的方式，可以同时实现对列车中空调的启动及对列车的牵引，进而提高乘客的舒适性，且可以防止蓄电池过载。

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为本发明提供的一种蓄电池应急供电方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种蓄电池应急供电的时序图；

图3为本发明提供的一种蓄电池应急供电系统的结构框图；

图4为本发明提供的一种蓄电池应急供电装置的结构框图；

图5为本发明提供的一种列车的示意图；

图6为本发明提供的双向充电机内部结构示意图；

图7为本发明提供的另一种列车的示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种蓄电池应急供电方法、系统、装置及列车，可以同时实现对列车中空调的启动及对列车的牵引，进而提高乘客的舒适性，且可以防止蓄电池过载。

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为本发明提供的一种蓄电池应急供电方法的流程示意图，该方法应用于列车中的处理器，包括：

S11：判断是否同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

S12：若是，则控制空调启动，并降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

考虑到现有技术中控制使用蓄电池为列车应急供电时，只有在列车的速度达到最大运行速度的恒速区时，才可以实现空调的启动。而根据列车运行时的路况的不同，列车不总是以恒定的最大运行速度运行，且由于目前使用的空调基本上均为变频空调，在列车内的温度高于预设温度时，需要随时启动。也即是，使用蓄电池为列车进行应急供电时，可能会存在列车的空调不能被启动的现象，应用用户体验。

为解决上述技术问题，本申请的设计思路为：考虑到现有技术中使用蓄电池为立车应急供电时，不在使用蓄电池对列车进行牵引的同时，还使用蓄电池对空调进行启动的原因为：防止列车中牵引变流器所需要的电流和空调启动的电流之和大于蓄电池的输出电流，此时，易造成蓄电池过载。因此，可以设计一种方法减小对列车进行牵引及的空调启动的所需的电流之和，进而防止蓄电池过载。

基于此，本申请中在同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令时，允许蓄电池为列车的空调进行供电，以实现空调的启动，及允许蓄电池为列车的牵引变流器供电，以实现对列车的牵引。其中，控制牵引变流器输出的牵引力减小，从而减小对列车进行牵引时的牵引电流，此时牵引电流与空调的启动电流之和减小，从而避免蓄电池出现过载的情况发生。

其中，本申请中的蓄电池应急牵引指令和蓄电池应急空调指令可以但不限于是通过设置于列车上的两个按钮输出的，在工作人员操作按钮时(具体为按下按钮时)，为输出对应的应急指令。而现有技术中的蓄电池应急供电方法，在使用蓄电池进行牵引时，若列车的速度未达到恒速区时，与蓄电池应急空调指令对应的按钮不可以被按下，或者被按下之后也不会将信号发送至列车的处理器，从而处理器不会控制列车的空调启动。

此外，降低牵引变流器的牵引力减小至原牵引力的1/N的具体方式为：控制牵引变流器程序中的牵引力参数减小为原牵引力参数的1/N，N可以但不限于为2。

此外，也可以通过控制空调软启动，以减小空调的启动电流，进而减小启动电流和牵引电流之和，以避免蓄电池过载。

当然，具体实现方式不限于上述举例，具体根据实际情况而定，本申请在此不做特别的限定。

综上，使用本申请中的方式，可以同时实现对列车中空调的启动及对列车的牵引，进而提高乘客的舒适性，且可以防止蓄电池过载。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，控制空调启动之前，还包括：

判断空调是否满足启动条件；

若是，则进入控制空调启动的步骤。

在控制空调启动之前，还判断空调是否满足启动的条件，若满足，才控制空调启动，否则，不启动空调。其中，启动条件可以但不限于包括空调的各个保护器件处于正常的情况，和/或，供电的蓄电池的组数是否达到空调启动所需要的组数，在一具体实施例中，蓄电池的组数不小于3组时，才可以控制空调启动。

当然，还可以包括其他的启动条件，本申请在此不做特别的限定。

此外，在对列车进行牵引之前，也可以判断列车是否满足牵引的条件，具体的，可以但不限于为列车的各个系统为正常状态，车门是否已关闭，及蓄电池的组数是否达到列车牵引所需要的组数，在一具体实施例中，蓄电池的组数不小于6组时，才可以对列车进行牵引。

可见，通过本实施例中的方式，可以提高启动空调的安全性和可靠性，避免在启动过程中的出现故障。

作为一种优选的实施例，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之前，还包括：

判断是否接收到空调发送的启动请求；

若是，则进入降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N的步骤。

具体地，在空调准备启动时，还向处理器发送启动请求，以使处理器了解空调准备启动的情况。在处理器接收到此启动请求之后，再控制牵引变流器的牵引力降低。

其中，启动请求可以是字符信号，也可以是电平信号，本申请在此不做特别的限定。

综上，通过本申请中的方式，通过接收启动请求的方式，可以保证降低牵引力和启动空调时间上的有序性，避免在启动空调的时间比降低牵引力的时间早，从而造成蓄电池过载；或者在启动空调的时间过于比降低牵引力的时间晚，从而使列车过早的降低牵引力，降低列车牵引的性能。

作为一种优选的实施例，控制空调启动包括：

控制空调在发送启动请求之后延时第一预设时间启动。

考虑到将列车的牵引变流器的牵引力降低需要一定的时间，才能将牵引力降低为原牵引力的1/N，此外，空调向处理器发送启动请求，及处理器接收到启动请求之后再发送控制指令至牵引变流器需要一定的时间，在此时间过程中，若直接启动空调，可能牵引电流还比较大，此时的牵引电流与空调的启动电流之和可能会大于蓄电池的输出电流，从而造成蓄电池过载。

因此，本实施例中，在空调发送启动请求至处理器之后，延时第一预设时间才进行启动，从而给牵引力减小一定的时间。其中，第一预设时间可以但不限于为5S，具体不限于上述举例，本实施例在此不再限定，具体根据实际情况而定。

综上，通过本实施例的方式进一步提高了蓄电池应急供电的可靠性，从而避免蓄电池过载。

作为一种优选的实施例，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之后，还包括：

在第二预设时间之后，控制牵引变流器的牵引力恢复为原牵引力。

在空调启动之后，空调的工作电流小于启动电流，此时再将牵引变流器的牵引力恢复至原牵引力，从而使列车恢复正常牵引状态。然后牵引变流器将牵引力调节至原牵引力，以实现对列车的正常牵引。

具体地，以第一预设时间为5s，第二预设时间为30s为例，请参照图2，图2为本发明提供的一种蓄电池应急供电的时序图。具体地，在使用蓄电池对列车进行牵引的过程中(也即处理器会一直接收到蓄电池应急牵引指令)，然后此时若同时接收到空调的启动请求(也即是在接收到蓄电池应急空调指令)时，控制牵引力降低为原牵引力的1/N，并在延时5S之后控制空调启动，然后延时30S恢复为原牵引力。

可见，通过本实施例的方式，在一段时间之后控制其恢复原牵引力，从而实现对列车的正常牵引。

请参照图3，图3为本发明提供的一种蓄电池应急供电系统的结构框图，该系统包括：

判断单元31，用于判断是否接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

控制单元32，用于在接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令时，控制空调启动，并降低列车的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种蓄电池应急供电系统，对于蓄电池应急供电系统的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

请参照图4，图4为本发明提供的一种蓄电池应急供电装置的结构框图，该装置包括：

存储器41，用于存储计算机程序；

处理器42，用于在执行计算机程序时，实现上述的蓄电池应急供电方法的步骤。

为解决上述技术问题，本申请还提供了一种蓄电池应急供电装置，对于蓄电池应急供电装置的介绍请参照上述实施例，本申请在此不再赘述。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种列车，包括上述的蓄电池应急供电装置。

作为一种优选的实施例，还包括蓄电池、双向充电机及牵引变流器；

蓄电池通过列车的直流母线与双向充电机的一端连接，双向充电机的另一端通过列车的交流母线与整流模块连接，整流模块与牵引变流器连接；

蓄电池用于提供直流电源；

双向充电机用于在蓄电池供电时，将蓄电池输出的直流电源逆变为交流电，并输出至交流母线，以为牵引变流器供电；

牵引变流器用于基于蓄电池应急供电装置设置的牵引力对电机进行牵引。

具体地，请参照图5，图5为本发明提供的一种列车的示意图。具体地，蓄电池输出110V的直流电源至直流母线上，直流负载可以从直流母线上取电，也即是，蓄电池还可以为列车上的直流负载供电。双向充电机在蓄电池供电时，将直流母线上的DC110V逆变为AC380V且频率为50Hz的交流电输出至交流母线上，空调和冷却风机可以从交流母线上取电。牵引变流器中的辅助逆变/整流器将380V的交流电进行整流以输出DC3000-3600V的直流电源输出至中间单元，然后在使用逆变器将DC3000-3600V的直流电源逆变为AC0-2800V，及0-180Hz的交流电，以为牵引电机供电。

在使用电网供电时，四象限整流器将电网电压整流为DC3000-3600V，然后逆变器对其进行逆变以为牵引电机供电；辅助逆变/整流器将DC3000-3600V逆变为三相AC380V的交流电，输出至交流母线上，然后可以为冷却风机和空调供电，双向充电机将AC380V整流为DC110V，以为蓄电池供电。

具体请参照图6，图6为本发明提供的双向充电机内部结构示意图。

此外，蓄电池采用成熟比能量高，循环寿命长的钛酸锂电池，单组电池容量220Ah。

此外，请参照图7，图7为本发明提供的另一种列车的示意图。列车共布置7台充电机，其中单向单组充电机2台(不可逆变输出)、单向双组充电机1台(不可逆变输出)、双向单组充电机4台(可逆变输出)，相对应车辆设置一对一充电的锂电池组，其中双组蓄电池(两组单组蓄电池台车放置于一个蓄电池箱)3组，单组蓄电池1组，并在2、4、7车设置三相母线隔离接触器，牵引变流器和辅助变流器在既有方案下修改软件。实现弓网故障条件下的列车自走行功能或应急空调功能。

具体地，系统的工作原理为：

1)正常情况下，2、4、7车三相母线的离接触器均闭合，辅助变流器向三相交流母线输出并网供电，各充电机将AC380V/50Hz转换为DC110V为蓄电池充电，同时为车辆直流负载供电。

2)蓄电池应急供电情况下：2、4、7车三相母线的离接触器均断开，7台蓄电池同时向车辆直流母线供电，为车辆直流负载及2、3、6、7车双向充电机提供电源，2、3、6、7车双向充电机将DC110V逆变为3相AC380V分别为1、4、5、8车牵引逆变器或7车客室空调供电。在蓄电池牵引工况下，列车的处理器接收到蓄电池应急牵引指令，处理器可以但不限于为TCU(Transmission Control Unit，自动变速箱控制单元)(通过网络MVB(MultifunctionVehicle Bus，多功能车辆总线)传输)，牵引变流器开始进入蓄电池牵引模式，双向充电机从DC110V蓄电池取电，开始向辅助母线提供3相380V电源，辅助接触器闭合后，通过辅助变压器升压，经辅助模块整流后形成中间电压，后经牵引逆变器驱动牵引电机工作。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

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 (9)

1.一种蓄电池应急供电方法，其特征在于，应用于列车中的处理器，包括：

判断是否同时接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

若是，则控制所述空调启动，并降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

2.如权利要求1所述的蓄电池应急供电方法，其特征在于，控制所述空调启动之前，还包括：

判断所述空调是否满足启动条件；

若是，则进入控制所述空调启动的步骤。

3.如权利要求2所述的蓄电池应急供电方法，其特征在于，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之前，还包括：

判断是否接收到所述空调发送的启动请求；

若是，则进入降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N的步骤。

4.如权利要求3所述的蓄电池应急供电方法，其特征在于，控制所述空调启动包括：

控制所述空调在发送所述启动请求之后延时第一预设时间启动。

5.如权利要求1-4任一项所述的蓄电池应急供电方法，其特征在于，降低列车中的牵引变流器的牵引力为原牵引力的1/N之后，还包括：

在第二预设时间之后，控制所述牵引变流器的牵引力恢复为所述原牵引力。

6.一种蓄电池应急供电系统，其特征在于，包括：

判断单元，用于判断是否接收到蓄电池应急牵引指令及蓄电池应急空调指令；

控制单元，用于在接收到所述蓄电池应急牵引指令及所述蓄电池应急空调指令时，控制所述空调启动，并降低列车的牵引力为原牵引力的1/N，N大于1。

7.一种蓄电池应急供电装置，其特征在于，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于在执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5任一项所述的蓄电池应急供电方法的步骤。

8.一种列车，其特征在于，包括如权利要求7所述的蓄电池应急供电装置。

9.如权利要求8所述的列车，其特征在于，还包括蓄电池、双向充电机、整流模块及牵引变流器；

所述蓄电池通过所述列车的直流母线与所述双向充电机的一端连接，所述双向充电机的另一端通过所述列车的交流母线与所述整流模块连接，所述整流模块与所述牵引变流器连接；

所述蓄电池用于提供直流电源；

所述双向充电机用于在所述蓄电池供电时，将所述蓄电池输出的所述直流电源逆变为交流电，并输出至所述交流母线，以为所述牵引变流器供电；

所述牵引变流器用于基于所述蓄电池应急供电装置设置的牵引力对电机进行牵引。

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