CN114784904A - 电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆 - Google Patents

电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆 Download PDF

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Abstract

一种电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆，所述电路包括：电池组，所述电池组的两端连接有获取第一电压的第一电压表；电容性负载设备，所述负载设备与预充电电阻串联，串联后的整体与所述第一电压表并联，所述负载设备与获取第二电压的第二电压表并联；第一开关，所述第一开关与所述预充电电阻并联，所述第一开关闭合时能够将所述预充电电阻短路；电池管理系统，所述电池管理系统与所述第一电压表连接，以获取第一电压，所述电池管理系统与所述第二电压表连接，以获取第二电压。通过检测电容性负载设备两端的第二电压达到预定的标准后，自动从电路中断开预充电电阻，防止预充电不足，避免预充电时间过长引起预充电电阻故障。

Description

电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆
技术领域
本发明涉及轨道车辆技术领域，尤其涉及一种电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆。
背景技术
动车组蓄电池为全列负载进行供电时，由于全列负载中存在电容性负载，接通电源瞬间需大电流充电，此时蓄电池对外连接断点(一般为连接器或接触器)可能引起烧损(以下简称电蚀现象)。
在动车组产品中，存在电蚀问题，现有的解决方法为，增加一套预充电工装连接器(手动增加预充电过程)，预充电一段时间，再将主供电连接器与负载连接。
现有手工预充电的缺点，包括：需要增加外置预充电连接器硬件备件储备，同时也增加采购成本；需要操作人员按照具体操作说明作业，人为参与，自动化程度低；预充电到主供电过程中是通过计算的预估时间，进行手动插拔连接器(预充时间越长越安全)，操作过程因人而异，有一定的预充电不足或预充电时间过长引起电阻故障等隐患。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆。
本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述电路包括：
电池组，所述电池组的两端连接有获取第一电压的第一电压表；
电容性负载设备，所述负载设备与预充电电阻串联，串联后的整体与所述第一电压表并联，所述负载设备与获取第二电压的第二电压表并联；
第一开关，所述第一开关与所述预充电电阻并联，所述第一开关闭合时能够将所述预充电电阻短路；
电池管理系统，所述电池管理系统与所述第一电压表连接，以获取第一电压，所述电池管理系统与所述第二电压表连接，以获取第二电压，所述电池管理系统中设置有比较单元，所述比较单元能够判断所述第二电压是否达到所述第一电压的预定比例；
其中，当所述比较单元判断所述第二电压达到所述第一电压的预定比例时，所述电池管理系统控制所述第一开关闭合。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述预充电电阻与第二开关串联，串联后的整体与所述第一开关并联；
其中，
当所述电路初始上电时，所述电池管理系统控制所述第一开关断开，同时控制所述第二开关闭合；
当所述电池管理系统控制所述第一开关闭合之后，所述电池管理系统控制所述第二开关断开。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述电池管理系统与所述电池组形成第一电流回路，所述第一电流回路上设置控制回路闭合与断开的断路器。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述负载设备与预充电电阻、熔断器串联，串联后的整体与所述第一电压表并联。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述电池管理系统中设置有计时单元，所述计时单元自所述电路初始上电开始计时，当达到预定时间，所述第二电压未能达到所述第一电压的预定比例，所述电池管理系统生成故障报警信号。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述预定比例取值在50％-100％。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述电路包括：
第三开关，所述第三开关在所述电池管理系统的控制下能且仅能闭合第一子线路和第二子线路二者之一，所述电路未上电时，所述第一子线路闭合，所述第二子线路断开；
所述第一子线路与电流表、所述预充电电阻串联，串联后的整体与所述电池组形成第二电流回路；
所述第二子线路与所述负载设备、所述预充电电阻串联，串联后的整体与所述第一电压表并联。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述电池管理系统与所述电流表连接，获取第一电流；
所述电池管理系统中设置有判断单元，所述判断单元基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，判断所述预充电电阻是否能够正常工作，若判断所述预充电电阻能够正常工作，则所述电池管理系统控制所述第三开关断开所述第一子线路、闭合所述第二子线路。
根据本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，所述判断单元基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，判断所述预充电电阻是否能够正常工作，包括：
基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，获取所述预充电电阻的测量值；
若所述测量值与理论设计值的偏差，不超过所述理论设计值的20％，则判断所述预充电电阻能够正常工作。
本发明还提供的一种轨道车辆，所述轨道车辆包含任一所述的电路。
本发明提供的电池管理系统控制的预充电电路以及轨道车辆，通过检测电容性负载设备两端的第二电压达到预定的标准后，自动从电路中断开预充电电阻，防止预充电不足，避免预充电时间过长引起预充电电阻故障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的介绍，显而易见地，下面描述中的附图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预充电电路示意图；
图2为图1中A处的局部放大示意图；
图3为本发明提供的另一种预充电电路示意图；
图4为图3中B处的局部放大示意图；
图5为本发明提供的一种轨道车辆中预充电过程的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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作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。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的电池管理系统控制的预充电电路进行详细地说明。
图1为本发明提供的一种预充电电路示意图，如图1所示，本发明提供的一种电池管理系统控制的预充电电路，电路包括：
电池组1，电池组1的两端连接有获取第一电压的第一电压表2；
可选地，电池组提供DC110V电源；
电容性负载设备5，负载设备5与预充电电阻4串联，串联后的整体与第一电压表2并联，负载设备5与获取第二电压的第二电压表3并联；
可选地，电容性负载设备是充电机，充电机中包含有电容，在启动时需要先对电容充电，预充电时电流较大，依靠预充电电阻进行限流；
第一开关6，第一开关6与预充电电阻4并联，第一开关6闭合时能够将预充电电阻4短路；
可选地，第一开关6为接触器，用来控制线路通或断；
电池管理系统7，电池管理系统7与第一电压表2连接，以获取第一电压，电池管理系统7与第二电压表3连接，以获取第二电压，电池管理系统7中设置有比较单元，比较单元能够判断第二电压是否达到第一电压的预定比例；
可选地，电池管理系统7(BMS，Battery Management System)，可以采集电压电流等信号，可以存储运行信息，可以进行逻辑运算并输出控制指令，是蓄电池系统的大脑；
电池管理系统7与接触器电性连接，依靠通电与否，来控制接触器的线圈产生磁场，改变触头，从而达到开关效果；
其中，当比较单元判断第二电压达到第一电压的预定比例时，电池管理系统控制第一开关闭合；
当比较单元判断第二电压达到第一电压的预定比例时，即表示预充电的过程中电容充电完成。
本实施例通过检测电容性负载设备两端的第二电压达到预定的标准后，自动从电路中断开预充电电阻，防止预充电不足，避免预充电时间过长引起预充电电阻故障。
进一步地，图3为本发明提供的另一种预充电电路示意图，如图3所示，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，预充电电阻4与第二开关8串联，串联后的整体与第一开关6并联；
其中，
当电路初始上电时，电池管理系统7控制第一开关6断开，同时控制第二开关8闭合；
当电池管理系统7控制第一开关6闭合之后，电池管理系统7控制第二开关8断开。
在预充电结束后，第一开关6闭合即造成预充电电阻4被短路，进一步断开第二开关8，将预充电电阻4彻底剥离出工作电路。
本实施例能够使得预充电电阻4的故障率降低，延长其工作寿命，同时保证整个过程中，对负载设备5供电的稳定性。
进一步地，继续参考图3，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，电池管理系统与电池组形成第一电流回路，第一电流回路上设置控制回路闭合与断开的断路器。
通过电池组1对电池管理系统7直接供电，同时电池管理系统7可以获取电池组1的信息，以监控电池组1。
本实施例通过设置断路器完成对电池管理系统的上电、断电的控制。
进一步地，继续参考图3，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，负载设备5与预充电电阻4、熔断器10串联，串联后的整体与第一电压表2并联。
可选地，熔断器10连接在电池组1的负极一端。
本实施例通过设置熔断器10，使得当电路中出现过流时，熔断器10断开，实现对电路内设备的保护。
进一步地，继续参考图3，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，电池管理系统中设置有计时单元，计时单元自电路初始上电开始计时，当达到预定时间，第二电压未能达到第一电压的预定比例，电池管理系统7生成故障报警信号。
可选地，电池管理系统7还与负载设备5通讯连接，电池管理系统7将故障报警信号传给充电机，充电机上传给网络，通过弹屏提示工作人员。
可选地，电池管理系统7会传将电池组1的压差、温差等信息给充电机。
本实施例通过计时单元，使得当电路预充电时间超过预定时间，发起报警。
进一步地，继续参考图3，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，预定比例取值在50％-100％。
可选地，预定比例取值在85％。
本实施例通过确定负载设备5两端电压占到整体电池组1电压的比例，来推导充电是否完成，当取值在上述范围内时，认为预充电结束，是在实践中经过实验验证后获取的。
进一步地，现有技术中由于预充电时间过长等缘故，容易引起预充电电阻的故障。当预充电电阻发生故障时，预充电环节失效，可能引起打火、过流等严重问题。
因此，继续参考图3，在前述实施例的基础上，本实施例提供一种电池管理系统控制的预充电电路，电路包括：
第三开关9，第三开关9在电池管理系统7的控制下能且仅能闭合第一子线路和第二子线路二者之一，电路未上电时，第一子线路闭合，第二子线路断开；
可选地，第三开关9为接触器，接触器依赖电池管理系统的通电与否，切换第一子线路和第二子线路；
可选地，默认状态下，电路未上电时，第一子线路闭合，第二子线路断开，保证在预充电之前，需要首先通过对预充电电阻的自检；
第一子线路与电流表11、预充电电阻4串联，串联后的整体与电池组1形成第二电流回路；
第二子线路与负载设备5、预充电电阻4串联，串联后的整体与第一电压表2并联；
电池管理系统7与电流表11连接，获取第一电流；
电池管理系统7中设置有判断单元，判断单元基于电路初始上电时的第一电流和第一电压，判断预充电电阻是否能够正常工作，若判断预充电电阻能够正常工作，则电池管理系统7控制第三开关9断开第一子线路、闭合第二子线路；
需要说明的，只有在预充电电阻4能够正常工作的情形下，才通过控制第三开关9断开第一子线路、闭合第二子线路启动预充电的过程，否则会造成电路损毁；判断预充电电阻4是否能够正常工作，可以直接依赖第一电流、第一电压是否在历史记录的小偏差范围内来实现；
判断单元基于电路初始上电时的第一电流和第一电压，判断所述预充电电阻4是否能够正常工作，包括：
基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，获取预充电电阻4的测量值；
可选地，直接通过第一电压除以第一电流得出电阻值，作为预充电电阻4的测量值；
若测量值与理论设计值的偏差，不超过理论设计值的20％，则判断预充电电阻4能够正常工作。
优选地，测量值偏差不超过理论设计值的10％。
具体地，电路逻辑包括：在执行预充电之前，首先通过电池管理系统7接通第一子线路，此时预充电的电路的第二子线路是断开的，通过这一步测出预充电电阻4是否正常工作，在判断工作正常后，开始执行预充电。
本实施例通过在预充电之前，设置对预充电电阻4的故障检测，防止由于预充电电阻4失效导致预充电过程造成设备损毁。
本发明还提供的一种轨道车辆，轨道车辆包含任一所述的电路。图5为本发明提供的一种轨道车辆中预充电过程的流程示意图，如图5所示，分为三个阶段，第一阶段为初始条件，即电池管理系统BMS开始上电；第二阶段进行预充电电阻状态监测；第三阶段进行预充电。
可选地，电路中的电容性负载设备5为充电机，通过充电机给轨道车辆上的其他设备供电。
本实施例解决了电池管理系统产品中存在的启动控制问题，最终实现对预充电过程进行监视、控制、报警，提高产品自动化程度同时减少了采购成本，节省了人力、提高使用安全度、增加了技术可靠性、更加有效率。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (10)

1.一种电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述电路包括：
电池组，所述电池组的两端连接有获取第一电压的第一电压表；
电容性负载设备，所述负载设备与预充电电阻串联，串联后的整体与所述第一电压表并联，所述负载设备与获取第二电压的第二电压表并联；
第一开关，所述第一开关与所述预充电电阻并联，所述第一开关闭合时能够将所述预充电电阻短路；
电池管理系统，所述电池管理系统与所述第一电压表连接，以获取第一电压，所述电池管理系统与所述第二电压表连接，以获取第二电压，所述电池管理系统中设置有比较单元，所述比较单元能够判断所述第二电压是否达到所述第一电压的预定比例；
其中，当所述比较单元判断所述第二电压达到所述第一电压的预定比例时，所述电池管理系统控制所述第一开关闭合。
2.根据权利要求1所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述预充电电阻与第二开关串联，串联后的整体与所述第一开关并联；
其中，
当所述电路初始上电时，所述电池管理系统控制所述第一开关断开，同时控制所述第二开关闭合；
当所述电池管理系统控制所述第一开关闭合之后，所述电池管理系统控制所述第二开关断开。
3.根据权利要求1所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述电池管理系统与所述电池组形成第一电流回路，所述第一电流回路上设置控制回路闭合与断开的断路器。
4.根据权利要求1所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述负载设备与预充电电阻、熔断器串联，串联后的整体与所述第一电压表并联。
5.根据权利要求1所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述电池管理系统中设置有计时单元，所述计时单元自所述电路初始上电开始计时，当达到预定时间，所述第二电压未能达到所述第一电压的预定比例，所述电池管理系统生成故障报警信号。
6.根据权利要求1所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述预定比例取值在50％-100％。
7.根据权利要求1-6中任一所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述电路包括：
第三开关，所述第三开关在所述电池管理系统的控制下能且仅能闭合第一子线路和第二子线路二者之一，所述电路未上电时，所述第一子线路闭合，所述第二子线路断开；
所述第一子线路与电流表、所述预充电电阻串联，串联后的整体与所述电池组形成第二电流回路；
所述第二子线路与所述负载设备、所述预充电电阻串联，串联后的整体与所述第一电压表并联。
8.根据权利要求7所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述电池管理系统与所述电流表连接，获取第一电流；
所述电池管理系统中设置有判断单元，所述判断单元基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，判断所述预充电电阻是否能够正常工作，若判断所述预充电电阻能够正常工作，则所述电池管理系统控制所述第三开关断开所述第一子线路、闭合所述第二子线路。
9.根据权利要求8所述的电池管理系统控制的预充电电路，其特征在于，所述判断单元基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，判断所述预充电电阻是否能够正常工作，包括：
基于所述电路初始上电时的所述第一电流和所述第一电压，获取所述预充电电阻的测量值；
若所述测量值与理论设计值的偏差，不超过所述理论设计值的20％，则判断所述预充电电阻能够正常工作。
10.一种轨道车辆，其特征在于，所述轨道车辆包含如权利要求1-9中任一所述的电路。
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