动车组蓄电池充电控制系统及方法技术方案

动车组蓄电池充电控制系统，包括电流传感器以及控制器，控制器获取蓄电池充电电流信息并可控制蓄电池与充电机之间充电电流的数值大小，包括：充电电流斜率计算单元：用以根据设定的时间间隔内的电流变化计算时间间隔内充电电流变化斜率；充电电流阈值设定及调整单元：用以设定初始充电电流阈值，或，调整设定充电电流的阈值。动车组蓄电池充电控制方法，设定初始充电电流阈值，启动为蓄电池的充电，并获取充电电流I；设定充电电流下降斜率参考值kc，计算电流下降斜率k，若k＜kc，则报警。本发明专利技术提出了基于充电电流斜率的保护控制系统和充电控制方法。该系统和方法可防止电池自身故障状况的进一步恶化，为一种安全系数高的蓄电池充电控制系统和方法。

Rechargeable battery charging control system and method for EMU

Battery charging control system of EMU, including the current sensor and controller, battery charging current controller to obtain information and value between the battery and the charging current of the charger control includes a charging current slope calculation unit: according to the current change in a set time interval in the calculation of interval charging current slope; charging current threshold setting and adjusting unit used to set the initial charging current threshold, or adjust the charging current threshold. EMU battery charging control method, set the initial charging current threshold, start charging for the battery, get the charging current I, set the reference value of charging current descending slope KC, calculate the slope of the current descending K, K if KC, then alarm. The invention provides a protection control system and a charging control method based on the slope of the charging current. The system and method can prevent the further deterioration of the battery's own fault condition, and it is a charge control system and method of high safety factor.

【技术实现步骤摘要】
动车组蓄电池充电控制系统及方法
本专利技术属于蓄电池充电控制
，涉及一种动车组蓄电池充电控制系统及充电控制方法。
技术介绍
动车组整车直流供电系统(DC110V)主要由充电机和蓄电池组成，充电机的功能是将车辆从电网变换而来的交流电变换为直流电(3AC440V变换为DC110V)，给整车直流负载供电(照明用电、控制用电、应急用电等)，供电的同时给车载蓄电池充电。动车组蓄电池由多节电池单体组成(以CRH3型动车组为例，蓄电池包括168节蓄电池单体)，功能是在整车尚未升起受电弓、充电机尚未启动时，由蓄电池给整车提供启动时所需要的控制电。充电机的输出端和蓄电池的电源接口在电气连接上是直连的，充电机同时通过NTC温度传感器采集蓄电池箱体内部的温度，进行保护和电压调节，动车组充电机及蓄电池系统的电气框图如图1所示。在动车组尚未升起受电弓前，动车组的所有DC110V供电均由蓄电池提供，电池放电，能量减少，电压慢慢降低。在动车组升起受电弓，由动车组辅助变流器给充电机提供3AC440V后，充电机开始工作，充电机将输入的3AC440V变换为稳定的DC110V，一方面替代蓄电池给动车组整车DC110V电压等级的负载供电，另一方面给蓄电池充电。目前，充电机给蓄电池充电的控制方法如下。1、充电机采用恒压限流方法给蓄电池充电，设定蓄电池充电的最大充电电流阈值，只有在充电电流大于充电电流阈值时，才采取充电调整策略。2、设计不同的充电补偿曲线，以控制实现不同的输出充电升压，充电机通过NTC温度传感器检测蓄电池箱内的温度，并实时监测充电电流，结合蓄电池内的温度以及蓄电池的充电电流来进行充电补偿策略的更换，调整充电电压。然而，在动车组的实际运用中，车载蓄电池内部的电池电解液需要经常进行检查维护，对于电解液不足的电池要进行电解液加注，当因电池自身缺陷导致电解液蒸发过快或电解液不足时，电池单体的内阻将增大，充电过程中此电池单体发热严重，具有电池逐步烧毁的风险，而当蓄电池箱内部的NTC温度传感器检测到蓄电池箱内部超温时，此时蓄电池箱内部电池单体已经部分或全部烧毁，对整车或充电机来说无法提前预判保护，2016年～2017年曾发生过两起此类故障，因内部电池单体逐个烧毁，电压下降，导致整个蓄电池箱的充电电流持续50A左右长时间充电，动车组蓄电池箱内部的84节电池单体烧毁。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对动车组蓄电池充电过程中充电电流异常、长时间充电电流数值不下降带来的充电安全问题，提供一种安全系数高的动车组蓄电池充电控制系统及充电控制方法。本专利技术的内容为：动车组蓄电池充电控制系统，包括用以检测蓄电池充电电流的电流传感器、检测蓄电池电压的电压传感器、检测蓄电池箱体内部温度的温度传感器，以及控制器，所述控制器获取蓄电池充电电流信息、电压信息、温度信息，并可控制蓄电池与充电机之间充电电流的数值大小，所述控制器包括：充电电流斜率计算单元：用以根据设定的时间间隔内的电流变化计算时间间隔内充电电流变化斜率；充电电流阈值设定及调整单元：用以设定初始充电电流阈值，并根据充电电流值，或，根据充电电流变化斜率，调整设定充电电流的阈值。优选为：控制器进一步包括充电电流下降斜率计算触发单元，以及，用以设定充电电流下降斜率触发电流的触发电流设定单元；所述充电电流下降斜率计算触发单元根据充电电流下降斜率触发电流生成充电电流下降计算触发信号，以控制充电电流斜率计算单元工作。优选为；控制器进一步包括用以设定电流下降参考值的参考值设定单元，所述电流下降参考值小于电流下降触发电流的值。优选为：控制器进一步包括停止充电控制信号生成单元：用以根据充电电流变化斜率生成充电机与蓄电池之间的停止充电控制信号；并根据停止充电控制信号调整充电电流。停止充电控制信号生成后，充电机的充电电流将调整为0。优选为：充电控制系统进一步包括用以设定充电电流预警值的电流预警值设定单元；所述电流预警值低于初始电流阈值。优选为：充电控制系统进一步包括用以统计充电时间的计时单元，以及，用以触发计时单元的触发单元，触发单元根据充电电流是否大于充电电流预警值来生成计时单元的触发信号。优选为：充电控制系统进一步包括用以检测蓄电池温度的温度传感器，所述控制器获取蓄电池温度信息；所述控制器进一步包括用以设定温度阈值的温度阈值设定单元。动车组蓄电池充电控制方法，采用权利要求1至6中任意一项所述的动车组蓄电池充电控制系统，包括以下步骤：设定初始充电电流阈值，启动为蓄电池的充电，并获取充电电流I；设定充电电流下降斜率参考值kc，计算电流下降斜率k，若k＜kc，则报警。优选为：设定充电电流下降斜率计算触发电流Ic，当I＜Ic后，开始计算充电电流下降斜率k。优选为：若Im＜I＜Ic，且k＜kc，则充电机继续为蓄电池充电，降低充电电流阈值；若Il＜I＜Im，且k＜kc，则充电机停止为蓄电池充电，不调整充电电流阈值。优选为：当充电电流大于电流预警值时，降低充电电流阈值。优选为：设定时间阈值T，当充电电流大于电流预警值时，触发计时单元，设计时单元计时时间为t，若t＞T，则降低充电电流阈值。本专利技术的有益效果为：在原有动车组蓄电池充电逻辑的基础上，提出了基于充电电流斜率的保护控制系统和充电控制方法。基于充电电流下降斜率与蓄电池温度的关系，通过对充电电流下降斜率的判断，能够将电池单体过热时，尚未被烧毁时的充电电流现象判断出来，在判断将出现严重电池内部故障的前提下，降低充电电流阈值。此时，蓄电池不再进行充电，或进行及其缓慢的充电，内部不再进行发热。该系统和方法可防止电池自身故障状况的进一步恶化，为一种安全系数高的蓄电池充电控制系统和方法。附图说明图1为充电机和蓄电池电气连接结构示意图；图2为蓄电池充电电压温度补偿曲线示意图；图3为蓄电池正常充电过程电压电流曲线。其中：1-浮充电曲线，2-升压充电曲线，3-正常充电电流曲线，4-正常充电电压曲线。具体实施方式以下将结合附图对本专利技术的具体实施方式进行清楚完整地描述。显然，具体实施方式所描述的实施例仅为本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术提供了一种用以控制动车组充电机为蓄电池充电的充电控制系统，以及充电控制方法。动车组蓄电池充电控制系统，用以安全有效的控制动车组充电机为蓄电池充电。该控制系统包括用以检测充电机为蓄电池充电电流的电流传感器、检测蓄电池电压的电压传感器、检测蓄电池箱体内部温度的温度传感器，以及控制器。控制器包括：电池温度信息采集单元：用以获取蓄电池箱体内部温度信息；电池电压信息采集单元：用以获取蓄电池电压信息；充电电流信息采集单元：用以获取蓄电池充电电流信息；充电电流斜率计算单元：用以根据设定的时间间隔内的电流变化计算时间间隔内充电电流变化斜率；单位时间间隔T为可以人工设定的时间间隔，充电电流的变化反应了这一设定的时间间隔内的起始时间充电电流I1和终止时间充电电流I2，记充电电流斜率为k，则根据计算得到的|k|的大小，来判断电流下降的变化率。充电电流阈值设定及调整单元：用以设定初始充电电流阈值，并根据充电电流值，或，根据充电电流变化斜率，调整设定充电电流本文档来自技高网...

【技术保护点】
动车组蓄电池充电控制系统，包括用以检测蓄电池充电电流的电流传感器以及控制器，所述控制器获取蓄电池充电电流信息并可控制蓄电池与充电机之间充电电流的数值大小，其特征在于：所述控制器包括：充电电流斜率计算单元：用以根据设定的时间间隔内的电流变化计算时间间隔内充电电流变化斜率；充电电流阈值设定及调整单元：用以设定初始充电电流阈值，或，调整设定充电电流的阈值。

【技术特征摘要】
1.动车组蓄电池充电控制系统，包括用以检测蓄电池充电电流的电流传感器以及控制器，所述控制器获取蓄电池充电电流信息并可控制蓄电池与充电机之间充电电流的数值大小，其特征在于：所述控制器包括：充电电流斜率计算单元：用以根据设定的时间间隔内的电流变化计算时间间隔内充电电流变化斜率；充电电流阈值设定及调整单元：用以设定初始充电电流阈值，或，调整设定充电电流的阈值。2.如权利要求1所述的动车组蓄电池充电控制系统，其特征在于：控制器进一步包括充电电流下降斜率计算触发单元，以及，用以设定充电电流下降斜率触发电流的触发电流设定单元；所述充电电流下降斜率计算触发单元根据充电电流下降斜率触发电流生成充电电流下降计算触发信号，以控制充电电流斜率计算单元工作。3.如权利要求2所述的动车组蓄电池充电控制系统，其特征在于：控制器进一步包括用以设定电流下降参考值的参考值设定单元，所述电流下降参考值小于电流下降触发电流的值。4.如权利要求1所述的动车组蓄电池充电控制系统，其特征在于：控制器进一步包括停止充电控制信号生成单元：用以根据充电电流变化斜率生成充电机与蓄电池之间的停止充电控制信号；并根据停止充电控制信号调整充电电流。5.如权利要求1所述的动车组蓄电池充电控制系统，其特征在于：控制器进一步包括用以设定充电电流预警值的电流预警值设定单元；所述电流预警值低于初始电流阈...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冰，杨东军，张利军，朱友远，庄曦，迟久鸣，李海洋，张云龙，沙琮田，时军伟，林鹏，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37