CN115972970A - 轨道交通车辆自动换电控制方法、设备、车辆和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种轨道交通车辆自动换电控制方法、设备、车辆和系统，所述方法应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述方法包括：接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。该技术方案可以实现车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

Description

轨道交通车辆自动换电控制方法、设备、车辆和系统

技术领域

本申请涉及轨道交通技术领域，更具体地涉及一种轨道交通车辆自动换电控制方法、设备、车辆和系统。

背景技术

轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中，这类运行于城市公共交通中的轨道交通车辆俗称“云巴”。城市轨道交通车辆由于节能、环保而具有良好的发展前景。城市轨道交通是以电能为主要动力能源，采用轮轨运转体系的大运量快速公共交通系统。它主要负责无障碍兼短距离的旅客运输，通常由轻型动车组或有轨电车作为运送载体，有效缓解城市内部密集客流的交通压力。

请参考图1，图1为传统的轨道交通车辆换电控制方式的示意图。在传统的换电控制方式中，首先轨道交通车辆包括列车控制和管理系统(Train Control and ManagementSystem，TCMS)和电池管理系统(Battery management system，BMS)，当车辆需要换电时，TCMS向BMS发送换电请求，BMS将换电请求发送至换电装置，然后司机操作车辆的控制系统使车辆进入准备状态，并收到车辆发送的准备就绪信号；BMS将车辆信息发送至换电装置；待换电装置进入准备状态后，由操作员根据换电监控系统推荐的智能控制策略，下发换电控制命令，换电机器人接到换电控制命令后进行换电动作，直至换电完成。

传统的换电系统由换电装置进行自动换电，在换电过程中，需要人工在现场对车辆信息、电池信息等进行选择，在待换电的车辆或电池较多的情况下，存在一定的安全隐患，例如，在对多组车辆或者车辆的多节车厢同时进行换电时，容易造成车辆信息或电池信息的混淆，造成换电错误。

发明内容

为了解决上述问题中而提出了本申请。根据本申请一方面，提供了一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，所述方法包括：

接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；

控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；

接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知；

控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。

在本申请的一个实施例中，控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接之后，所述方法还包括：

向所述电池管理系统发送换电请求，以使所述电池管理系统将所述换电请求发送至所述换电服务器；

接收所述电池管理系统转发的的换电服务器同意换电的响应；

接收所述电池管理系统发送的正在换电的通知。

在本申请的一个实施例中，接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知之前，所述方法还包括：

接收电池管理系统发送的换电后的新电池信息；其中所述新电池信息包括以下至少一项：电池包的电池类型、额定电压、额定功率和电池剩余可用电量。

在本申请的一个实施例中，其中，所述换电信号包括所述轨道交通车辆的换电旋钮有效时发送的信号。

根据本申请另一方面，提供一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，所述方法包括：

接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后，所述列车控制和管理系统发送向所述电池管理系统发送的；

向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接；

向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知，以使所述列车控制和管理系统控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁

在本申请的一个实施例中，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：

向所述换电服务器发送待更换电池的电池信息，并接收所述换电服务器发送的新电池的电池信息，以确定所述待更换电池与所述新电池相匹配；

向所述列车控制和管理系统转发所述新电池的电池信息。

在本申请的一个实施例中，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：

向所述列车控制和管理系统发送放电不允许信号，并断开待更换电池的放电正负极接触器。

在本申请的一个实施例中，向所述列车控制和管理系统发送放电不允许信号，并断开所述待更换电池的放电正负极接触器之后，所述方法还包括：

向所述列车控制和管理系统发送正在换电的通知；

接收所述换电服务器发送的换电进度的通知，并向所述列车控制和管理系统转发所述换电进度的通知。

在本申请的一个实施例中，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电，包括：

接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器；

接收所述换电服务器的同意换电的响应，将所述响应转发给所述列车控制和管理系统；

接收所述换电服务器的握手信号和辩识信号并对所述握手信号和辩识信号作出相应的响应；

向所述换电服务器发送换电准备就绪信号，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电。

在本申请的一个实施例中，向所述换电服务器发送换电完成的通知之前，所述方法还包括：

检测新电池的以下至少一项为有效状态：接插件连接有效、水管连接有效、安装卡扣连接有效。

在本申请的一个实施例中，向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知之后，所述方法还包括：

控制所述电池管理系统所处的车厢高压上电。

根据本申请另一方面，提供一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，所述方法包括：

控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块进行通信连接；

接收所述电池管理系统发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；

接收所述电池管理系统发送的换电完成信号，并检测所述换电装置是否回到原位；

如果所述换电装置已回到原位，则向所述电池管理系统发送换电完成的通知。

在本申请的一个实施例中，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

接收所述电池管理系统发送的待更换电池的电池信息；

向所述电池管理系统发送本次换电的新电池的电池信息，以确定所述新电池与所述待更换电池相匹配。

在本申请的一个实施例中，控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电，包括：

向所述电池管理系统发送正在换电的通知；

控制所述换电装置开始换电动作；

监控所述轨道交通车辆的换电进度，并将所述换电进度转发给所述电池管理系统。

在本申请的一个实施例中，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

向所述电池管理系统发送同意换电的响应；

通过地面通讯模块向所述电池管理系统发送握手信号和辩识信号，并接收所述电池管理系统对所述握手信号和所述辩识信号的回复。

在本申请的一个实施例中，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

接收所述电池管理系统发送的换电准备就绪信号；

向所述电池管理系统发送换电准备就绪信号。

根据本申请又一方面，提供一种地面换电设备，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块；

其中，所述换电服务器用于控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块进行通信连接；接收所述电池管理系统发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成信号，并检测所述换电装置是否回到原位；以及如果所述换电装置已回到原位，则向所述电池管理系统发送换电完成的通知；

所述换电装置用于执行换电动作；

所述地面通讯连接模块用于与所述车载通讯连接模块通过CAN线连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

根据本申请再一方面，提供一种轨道交通车辆，所述轨道交通车辆包括换电旋钮、列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块；

其中，所述换电旋钮用于当所述换电旋钮被旋转变为有效状态时向所述列车控制和管理系统发送换电信号；

所述列车控制和管理系统用于接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知；以及控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述电池管理系统用于接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后所述列车控制和管理系统向所述电池管理系统发送的；向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接；以及向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知，以使所述列车控制和管理系统控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述车载通讯连接模块用于与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆换电。

根据本申请其他方面，还提供了一种轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括如上所述的地面换电设备和轨道交通车辆。

根据本申请的本申请的轨道交通车辆自动换电控制方法、设备、车辆和系统，在对轨道交通车辆进行换电时，使所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以实现车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

另外，由于本申请的轨道交通车辆自动换电控制方法、装置和系统还可以实现换电进度实时显示与反馈。

附图说明

通过结合附图对本申请实施例进行更详细的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本申请实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请实施例一起用于解释本申请，并不构成对本申请的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1示出传统的轨道交通车辆换电控制方式的示意图；

图2示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图；

图3示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图；

图4示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图；

图5示出根据本申请实施例的地面换电设备的示意性框图；

图6示出根据本申请实施例的轨道交通车辆的示意性框图；

图7示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制系统的示意性框图。

具体实施方式

为了使得本申请的目的、技术方案和优点更为明显，下面将参照附图详细描述根据本申请的示例实施例。显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本申请的全部实施例，应理解，本申请不受这里描述的示例实施例的限制。基于本申请中描述的本申请实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的情况下所得到的所有其它实施例都应落入本申请的保护范围之内。

基于前述的技术问题，本申请提供了一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个BMS和至少一个车载通讯连接模块，所述方法包括：接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；接收所述BMS发送的换电完成的通知；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。由于换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，以实现车与地面换电装置实时的点对点通讯。另外，由于本申请的轨道交通车辆自动换电控制方法、装置和系统还可以实现换电进度实时显示与反馈。

下面结合附图来详细描述根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的方案。在不冲突的前提下，本申请的各个实施例的特征可以相互结合。

图2示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图。如图2所示，本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括TCMS、至少一个BMS和至少一个车载通讯连接模块。根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法200可以包括如下步骤S201、步骤S202、步骤203和步骤204。

在步骤S201，接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引。

本实施例的执行主体为TCMS。TCMS的主要功能是实现机车特性控制、逻辑控制、故障监视和自我诊断，并将信息传送到操纵台上的微机显示屏，使用户可以直观的了解机车的实时状态。

牵引封锁是一种车辆的保护功能。轨道交通车辆在换电时，如果制动车辆可能会引起换电失败，甚至造成某些设备损坏，为了避免这种情况，在轨道交通车辆上设置牵引输出封锁的保护功能。换电时，对整车牵引封锁后可有效防止车辆换电过程中的换电失败，并避免造成设备损坏。

在一个示例中，所述换电信号包括所述轨道交通车辆的换电旋钮有效时发送的信号。例如，当需要更换电池时，可由用户手动将换电旋钮旋转至有效位置，这里换电旋钮为有效状态时，将会生成换电信号，并发送至TCMS。

在一个具体示例中，可以将换电旋钮设置在轨道交通车辆两端的驾驶室内，当TCMS采集到任意一个换电旋钮有效时，即可向BMS发送换电请求。

在步骤202，控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

通过轨道交通车辆的车载通讯连接模块与换电装置的地面通讯连接模块连接，来实现轨道交通车辆与换电装置的点对点通讯连接。在换电过程中，由于轨道交通车辆与换电装置的点对点通讯连接，并且车辆已被封锁牵引，车辆无法制动，这时车辆与地面的换电装置呈互锁状态，避免换电时出现错误。

在某些应用场景下，可以使轨道交通车辆开到预设的换电位置处，然后将车辆整车牵引封锁，地面通讯连接模块通过升降的方式移动到换电位置处，与车载通讯连接模块通信连接；在另一些应用场景中，还可以使换电装置及地面通讯连接模块保持在换电位置不动，然后通过使轨道交通车辆升降的方式使其车载通讯连接模块与地面通讯连接模块进行通信连接，均可实现换电。

在一个示例中，TCMS控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接之后，所述方法还包括：A1，向所述BMS发送换电请求，以使所述BMS将所述换电请求发送至所述换电服务器；A2，接收所述BMS转发的换电服务器同意换电的响应；A3，接收所述BMS发送的正在换电的通知。

这里当TCMS向所述BMS发送换电请求后，如果超过一定的时间间隔未收到任何响应时，TCMS将继续向BMS发送换电请求，当接收到BMS转发的换电服务器同意换电的响应后，将停止向BMS发送换电请求。

在步骤203，接收所述BMS发送的换电完成的通知。

在换电期间内，换电服务器向BMS发送换电进度，当换电进度为100％时，BMS将检测新电池的接插件连接状态、水管连接状态、安装卡扣连接状态，并反馈是否有效，如果没有问题，将向服务器发送换电完成的通知，以使服务器向换电装置发送换电完成并断开连接的控制命令。同时，BMS需要向TCMS发送换电完成的通知，TCMS根据BMS发送的换电完成的通知后可以执行下一个动作，例如，断开所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块的连接，解除整车牵引封锁。

本发明实施例中的待换电电池以及新电池可以为电池包。

在一个示例中，接收所述BMS发送的换电完成的通知之前，所述方法还包括：接收BMS发送的换电后的新电池信息；其中所述新电池信息包括以下至少一项：电池包的电池类型、额定电压、额定功率和电池剩余可用电量。对于轨道交通车辆来说，其不一定仅支持一种型号的电池，可能支持几种型号的电池，只要保证参数达到车辆行驶的要求，这样可以使车辆兼容性更好些。由于新电池与待更换电池在参数方面不一定完全一样，因此，换电完成后，BMS需要通知TCMS新电池的各项参数。

在步骤204，控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。

换电完成后，可以解除轨道交通车辆的整车封锁，以使得轨道交通车辆可以制动，并继续运行。值得一提的是，轨道交通车辆可以存在多编组车辆的情况，在这种情况下，每节车厢均设置有电池、BMS和车载通讯连接模块。相应地，轨道交通车辆自动换电系统也设置有多个换电装置和多个地面通讯连接模块，其中地面通讯连接模块与换电装置一一对应。在换电时，每个车载通讯连接模块与一个地面通讯连接模块进行通信连接，从而实现为多编组车辆换电。

在本申请实施例中，由于车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

图3示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图。如图3所示，本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法可以应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括TCMS、至少一个BMS和至少一个车载通讯连接模块。根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法300可以包括如下步骤S301、步骤S302和步骤S303。

在步骤301，接收TCMS发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后所述TCMS向所述BMS发送的。

本发明实施例的执行主体为BMS。

在一个示例中，接收TCMS发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：B1，向所述换电服务器发送待更换电池的电池信息，并接收所述换电服务器发送的新电池的电池信息，以确定所述待更换电池与所述新电池相匹配；B2，向所述TCMS转发所述新电池的电池信息。对于轨道交通车辆来说，其不一定仅支持一种型号的电池，可能支持几种型号的电池，只要保证参数达到车辆行驶的要求，这样可以使车辆兼容性更好。由于新电池与待更换电池在参数方面不一定完全一样，因此在换电之前BMS可以向换电服务器发送待更换电池的电池信息，以进行确认，同时换电服务器也将向BMS发送新电池的电池信息，来确认新电池能够或不能够与轨道交通车辆相匹配，如果相匹配，将执行下一步动作，如果不匹配，则可以向用户发送无法换电的提示。

在一个示例中，接收TCMS发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：向所述TCMS发送放电不允许信号，并断开待更换电池的放电正负极接触器。在换电过程中，由于电池为不可用状态，需要断开需要供电的负载，例如车辆中的空调等。

在另一个示例中，向所述TCMS发送放电不允许信号，并断开所述待更换电池的放电正负极接触器之后，所述方法还包括：C1，向所述TCMS发送正在换电的通知；C2，接收所述换电服务器发送的换电进度的通知，并向所述TCMS转发所述换电进度的通知。本申请的实施例可以实现换电进度实时显示与反馈，使用户随时了解换电进度，提高用户体验。

在一个示例中，接收TCMS发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电，包括：D1，接收TCMS发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器；D2，接收所述换电服务器的同意换电的响应，将所述响应转发给所述TCMS；D3，接收所述换电服务器的握手信号和辩识信号并对所述握手信号和辩识信号作出相应的响应；D4，向所述换电服务器发送换电准备就绪信号，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电。

在步骤S302，向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接。

在一个示例中，向所述换电服务器发送换电完成的通知之前，所述方法还包括：检测新电池的以下至少一项为有效状态：接插件连接有效、水管连接有效、安装卡扣连接有效。具体地，当新电池的以上信息均为有效状态时，说明新电池没有出现异常，换电成功，这时可以由BMS向换电服务器发送换电完成的通知，以使换电服务器执行下一步动作；如果新电池的以上信息任一项不是有效状态，说明新电池出现异常，换电失败等，这时可以向用户发送换电异常的提示。

在步骤S303，向所述TCMS发送换电完成的通知，以使所述TCMS控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。

在一个示例中，向所述TCMS发送换电完成的通知之后，所述方法还包括：控制所述BMS所处的车厢高压上电。这时可以使用新电池为车辆内的负载供电，例如，为车辆内的空调供电。

在本申请实施例中，由于车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

图4示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法的示意性流程图。如图4所示，本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括TCMS、至少一个BMS和至少一个车载通讯连接模块。根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电控制方法400可以包括如下步骤S401、步骤S402、步骤S403和步骤S404：

在步骤S401，控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块进行通信连接。

本申请实施例的执行主体为换电服务器。换电服务器接收到换电请求后，根据换电请求的内容为轨道交通车辆进行换电。

本申请实施例由于车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

在步骤S402，接收所述BMS发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

在一个示例中，控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电之前，所述方法还包括：F1，接收所述BMS发送的待更换电池的电池信息；F2，向所述BMS发送本次换电的新电池的电池信息，以确定所述新电池与所述待更换电池相匹配。对于轨道交通车辆来说，其不一定仅支持一种型号的电池，可能支持几种型号的电池，只要保证参数达到车辆行驶的要求，这样可以使车辆兼容性更好。由于新电池与待更换电池在参数方面不一定完全一样，因此在换电之前BMS可以向换电服务器发送待更换电池的电池信息，以进行确认，同时换电服务器也将向BMS发送新电池的电池信息，来确认新电池能够或不能够与轨道交通车辆相匹配，如果相匹配，将执行下一步动作，如果不匹配，则可以向用户发送无法换电的提示。

在一个示例中，控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电，包括：F3，向所述BMS发送正在换电的通知；F4，控制所述换电装置开始换电动作；F5，监控所述轨道交通车辆的换电进度，并将所述换电进度转发给所述BMS。使得BMS将换电进度转发至TCMS，使用户可以实时了解换电进度，提高用户体验。

在一个示例中，换电服务器在接收所述BMS发送的换电请求之后，与BMS建立通信连接，具体过程如下：所述方法还包括：E1，向所述BMS发送同意换电的响应；E2，通过地面通讯模块向所述BMS发送握手信号和辩识信号，并接收所述BMS对所述握手信号和所述辩识信号的回复。

在一个示例中，接收所述BMS发送的换电请求之后，所述方法还包括：G1，接收所述BMS发送的换电准备就绪信号；G2，向所述BMS发送换电准备就绪信号。

在步骤S403，接收所述BMS发送的换电完成信号，并检测所述换电装置是否回到原位。

在换电过程中，可以使轨道交通车辆开到预设的换电位置处，然后将车辆整车牵引封锁，然后地面通讯连接模块通过升降的方式移动到换电位置处，使地面通讯连接模块与车载通讯连接模块通信连接。在其他应用场景中，还可以使换电装置及其地面通讯连接模块保持在在换电位置不动，然后通过使轨道交通车辆升降的方式使车载通讯连接模块与地面通讯连接模块通信连接，均可实现换电。

在步骤S404，当所述换电装置已回到原位，则向所述BMS发送换电完成的通知。

如果换电装置已经回到原位，则说明换电成功，这时可以向BMS发送换电完成的通知，以使BMS可以继续执行下一动作。

在本申请实施例中，由于车辆与地面换电装置实时的点对点通讯，换电过程中车辆与地面换电装置为互锁状态，可以实现快速自动识别车辆信息及匹配车辆信息，避免换电时发生错误。

下面结合图5对本申请的地面换电设备进行描述，其中，图5示出根据本申请实施例的地面换电设备500的示意性框图。

所述地面换电设备包括换电服务器501、至少一个换电装置502和至少一个地面通讯连接模块503。

其中，所述换电服务器501用于控制所述地面通讯连接模块503与所述车载通讯连接模块进行通信连接；接收所述电池管理系统发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置502为轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成信号，并检测所述换电装置502是否回到原位；以及如果所述换电装置502已回到原位，则向所述电池管理系统发送换电完成的通知。

所述换电装置502用于执行换电动作。

所述地面通讯连接模块503用于与所述车载通讯连接模块连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

下面继续结合图6对本申请的轨道交通车辆进行描述，其中，图6示出根据本申请实施例的轨道交通车辆600的示意性框图。

本发明实施例的轨道交通车辆包括换电旋钮601、TCMS602、至少一个BMS603和至少一个车载通讯连接模块604，

其中，所述换电旋钮601用于当所述换电旋钮601被旋转变为有效状态时向所述TCMS602发送换电信号；

所述TCMS602用于接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆600封锁整车牵引；控制所述车载通讯连接模块604与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使换电装置为所述轨道交通车辆600进行换电；接收所述电池管理系统603发送的换电完成的通知；以及控制所述车载通讯连接模块604与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述BMS603用于接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后所述列车控制和管理系统向所述电池管理系统发送的；向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接；以及向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知，以使所述列车控制和管理系统控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述车载通讯连接模块604用于与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

下面继续结合图7对本申请的轨道交通车辆自动换电系统进行描述，其中，图7示出根据本申请实施例的轨道交通车辆自动换电系统700的示意性框图。

如图7所示，并结合图5和图6，本申请实施例的轨道交通车辆600可以为多编组的车辆，即包括多节车厢，每节车厢包括一个BMS603、电池和一个车载通讯连接模块604。相应地，轨道交通车辆自动换电系统包括多个地面通讯连接模块503以及多个换电装置502，一个地面通讯连接模块对应一个换电装置。在换电时，将每个车载通讯连接模块与一个地面通讯连接模块。即车载通讯连接模块1连接地面通讯连接模块1，车载通讯连接模块2连接地面通讯连接模块2……车载通讯连接模块n连接地面通讯连接模块n。并且每个车载通讯连接模块与地面通讯连接模块连接时，仍是进行通信连接，使得每个电池与每个换电装置相匹配，避免换电时出现错误。

本申请实施例的地面换电设备、轨道交通车辆和系统，由于能够实现前述的换电方法，因此具有和前述的换电方法相同的优点。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

本领域普通技术人员可以意识到，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、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。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申请的范围。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本申请的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本申请实施例的一些模块的一些或者全部功能。本申请还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本申请的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本申请可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式或对具体实施方式的说明，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (19)

1.一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，其特征在于，所述方法包括：

接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；

控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；

接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知；

控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。

2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接之后，所述方法还包括：

向所述电池管理系统发送换电请求，以使所述电池管理系统将所述换电请求发送至所述换电服务器；

接收所述电池管理系统转发的换电服务器同意换电的响应；

接收所述电池管理系统发送的正在换电的通知。

3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知之前，所述方法还包括：

接收电池管理系统发送的换电后的新电池信息；其中所述新电池信息包括以下至少一项：电池包的电池类型、额定电压、额定功率和电池剩余可用电量。

4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，其中，所述换电信号包括所述轨道交通车辆的换电旋钮有效时发送的信号。

5.一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，其特征在于，所述方法包括：

接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后所述列车控制和管理系统向所述电池管理系统发送的；

向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接；

向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知，以使所述列车控制和管理系统控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁。

6.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：

向所述换电服务器发送待更换电池的电池信息，并接收所述换电服务器发送的新电池的电池信息，以确定所述待更换电池与所述新电池相匹配；

向所述列车控制和管理系统转发所述新电池的电池信息。

7.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器之后，所述方法还包括：

向所述列车控制和管理系统发送放电不允许信号，并断开待更换电池的放电正负极接触器。

8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，向所述列车控制和管理系统发送放电不允许信号，并断开所述待更换电池的放电正负极接触器之后，所述方法还包括：

向所述列车控制和管理系统发送正在换电的通知；

接收所述换电服务器发送的换电进度的通知，并向所述列车控制和管理系统转发所述换电进度的通知。

9.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电，包括：

接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给所述换电服务器；

接收所述换电服务器的同意换电的响应，将所述响应转发给所述列车控制和管理系统；

接收所述换电服务器的握手信号和辩识信号并对所述握手信号和辩识信号作出相应的响应；

向所述换电服务器发送换电准备就绪信号，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电。

10.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，向所述换电服务器发送换电完成的通知之前，所述方法还包括：

检测新电池的以下至少一项为有效状态：接插件连接有效、水管连接有效、安装卡扣连接有效。

11.如权利要求5所述的控制方法，其特征在于，向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知之后，所述方法还包括：

控制所述电池管理系统所处的车厢高压上电。

12.一种轨道交通车辆自动换电控制方法，应用于轨道交通车辆自动换电系统，所述轨道交通车辆自动换电系统包括地面换电设备和轨道交通车辆，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块，所述轨道交通车辆包括列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块，其特征在于，所述方法包括：

控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块进行通信连接；

接收所述电池管理系统发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；

接收所述电池管理系统发送的换电完成信号，并检测所述换电装置是否回到原位；

如果所述换电装置已回到原位，则向所述电池管理系统发送换电完成的通知。

13.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

接收所述电池管理系统发送的待更换电池的电池信息；

向所述电池管理系统发送本次换电的新电池的电池信息，以确定所述新电池与所述待更换电池相匹配。

14.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，控制所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电，包括：

向所述电池管理系统发送正在换电的通知；

控制所述换电装置开始换电动作；

监控所述轨道交通车辆的换电进度，并将所述换电进度转发给所述电池管理系统。

15.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

向所述电池管理系统发送同意换电的响应；

通过地面通讯模块向所述电池管理系统发送握手信号和辩识信号，并接收所述电池管理系统对所述握手信号和所述辩识信号的回复。

16.如权利要求12所述的控制方法，其特征在于，接收所述电池管理系统发送的换电请求之后，所述方法还包括：

接收所述电池管理系统发送的换电准备就绪信号；

向所述电池管理系统发送换电准备就绪信号。

17.一种地面换电设备，其特征在于，所述地面换电设备包括换电服务器、至少一个换电装置和至少一个地面通讯连接模块；

其中，所述换电服务器用于控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块进行通信连接；接收所述电池管理系统发送的换电请求，并根据所述换电请求控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成信号，并检测所述换电装置是否回到原位；以及如果所述换电装置已回到原位，则向所述电池管理系统发送换电完成的通知；

所述换电装置用于执行换电动作；

所述地面通讯连接模块用于与所述车载通讯连接模块通过CAN线连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆进行换电。

18.一种轨道交通车辆，其特征在于，所述轨道交通车辆包括换电旋钮、列车控制和管理系统、至少一个电池管理系统和至少一个车载通讯连接模块；

其中，所述换电旋钮用于当所述换电旋钮被旋转变为有效状态时向所述列车控制和管理系统发送换电信号；

所述列车控制和管理系统用于接收换电信号，并控制所述轨道交通车辆封锁整车牵引；控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使换电装置为所述轨道交通车辆进行换电；接收所述电池管理系统发送的换电完成的通知；以及控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述电池管理系统用于接收列车控制和管理系统发送的换电请求，并将所述换电请求转发给换电服务器，以使所述换电服务器控制所述换电装置为轨道交通车辆进行换电；其中所述换电请求是所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块进行通信连接后所述列车控制和管理系统向所述电池管理系统发送的；向所述换电服务器发送换电完成的通知，以使所述服务器控制所述地面通讯连接模块与所述车载通讯连接模块断开连接；以及向所述列车控制和管理系统发送换电完成的通知，以使所述列车控制和管理系统控制所述车载通讯连接模块与所述地面通讯连接模块断开连接，并解除所述轨道交通车辆的整车封锁；

所述车载通讯连接模块用于与所述地面通讯连接模块进行通信连接，以使所述换电装置为所述轨道交通车辆换电。

19.一种轨道交通车辆自动换电系统，其特征在于，包括如权利要求17所述的地面换电设备和权利要求18所述的轨道交通车辆。

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