轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法技术方案

本发明专利技术属于轨道交通技术领域，具体涉及一种轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法，本轨道车辆用锂电池管理系统包括：主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；所述主控板适于进行故障分析，以确定故障等级；以及当该故障等级超过预设值时，所述主控板适于控制电池组停止充放电；本发明专利技术通过主控板、各采样板和高压板进行功能分配，并进行数据交互，克服了传统集中式、分布式电池管理系统所造成的布线繁复、功能分散缺乏通用性的问题，并通过对电池组相应数据的采集判断是否发生故障，及时进行处理，实现了对电池组的状态进行管理和监测，保证本系统正常运作。

Management system and working method of lithium battery for rail vehicles

The invention belongs to the technical field of rail transit, in particular to a lithium battery management system and a working method for rail vehicles. The lithium battery management system for rail vehicles includes: a main control board, a battery pack, a number of sample boards, a high-voltage board and an intranet can bus electrically connected with the main control board; the main control board is suitable for fault analysis to determine the fault level; and When the barrier level exceeds the preset value, the main control board is suitable for controlling the battery pack to stop charging and discharging; the present invention distributes the functions through the main control board, each sample board and the high-voltage board, and carries out data interaction, which overcomes the problems of complicated wiring and lack of universality of function dispersion caused by the traditional centralized and distributed battery management system, and judges through the collection of the corresponding data of the battery pack If there is any fault, it should be handled in time to realize the management and monitoring of the status of the battery pack and ensure the normal operation of the system.

【技术实现步骤摘要】
轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法
本专利技术属于轨道交通
，具体涉及一种轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法。
技术介绍
随着蓄电池紧急牵引性能指标的提高，对电池的要求也越来越高。因为锂电池具有循环使用寿命长、能量密度高、充放电效率高、体积小、重量轻、环保、安全和免维护等特点，在轨道车辆的蓄电池牵引系统中也开始逐步应用。目前电池管理系统分为集中式电池管理系统和分布式电池管理系统两种方案：集中式电池管理系统的主控板集成绝大多数功能模块，比如电源模块、总电压电流采集模块、绝缘检测模块、CAN收发器模块、继电器控制单元、MCU主控模块等，由于采样点距离主控板远近不同，将导致线路铺设长短不一，繁复程度高，给后期检修造成困扰；分布式电池管理系统采用一个主控多个从控的方式，主控和从控间采用CAN进行通信，从控针对电池组单体进行电压和温度的监测，并将数据通过CAN发送给主控，主控通过测量整组电池的电压电流，接收从控的数据，进行估算电池状态并进行控制和管理，这种电池管理系统缺乏通用性，当部分功能失效时，不能及时反馈实时状态和故障原因，致使电池管理系统存在安全隐患。集中式电池管理系统所有进出线均搭接在主控板上，造成布线繁复，给维修带来较大工作量；而分布式电池管理系统缺乏通用性，造成功能分散，管理系统庞大复杂，当部分功能失效时，不能及时反馈实时状态和故障原因，为后续检修造成困扰，致使电池管理系统存在安全隐患。因此，亟需开发一种新的轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法，以解决上述问题。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种轨道车辆用锂电池管理系统及工作方法。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种轨道车辆用锂电池管理系统，其包括：主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；其中各采样板适于分别检测电池组中相应单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；所述高压板适于实时检测电池组的高压直流母线的电压、电流和电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；所述主控板适于根据各单体电池的电压数据、电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值和电池组的高压直流母线的电压、电流进行故障分析，以确定故障等级；以及当该故障等级超过预设值时，所述主控板适于控制电池组停止充放电。进一步，所述采样板包括：电压检测电路；所述电压检测电路适于检测单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至主控板。进一步，所述采样板还包括：温度采集电路；所述温度采集电路适于检测单体电池的温度数据，并通过内网CAN总线发送至主控板。进一步，所述采样板还包括：均衡管理电路；所述主控板适于通过内网CAN总线控制均衡管理电路对单体电池进行电压均衡。进一步，所述高压板包括：电池组总电压检测电路、电池组总电流检测电路和绝缘电阻检测电路；所述电池组总电压检测电路适于实时检测电池组的高压直流母线的电压，并通过内网CAN总线发送至主控板；所述电池组总电流检测电路适于实时检测电池组的高压直流母线的电流，并通过内网CAN总线发送至主控板；所述绝缘电阻检测电路适于实时检测电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至主控板。进一步，所述主控板包括：处理器模块和继电器控制组电路；所述继电器控制组电路包括：设置在电池组总正极的第一继电器和设置在电池组总负极的第二继电器；所述处理器模块适于通过第一、第二继电器控制电池组充放电状态。进一步，所述主控板还包括：与所述处理器模块电性相连的通信模块；所述通信模块包括：适于连接上位机的串口通信模块和以太网模块；所述处理器模块适于通过所述串口通信模块与上位机进行数据交互；所述处理器模块适于通过所述以太网模块与服务器进行数据交互。进一步，所述轨道车辆用锂电池管理系统还包括：外设CAN总线和温控模块；所述主控板适于通过外设CAN总线发送控制信号至温控模块，以对电池组温度进行控制。进一步，所述轨道车辆用锂电池管理系统还包括：连接轨道车辆控制系统的整车CAN总线；所述主控板适于通过整车CAN总线将本车辆用锂电池管理系统的工作状态发送至所述轨道车辆控制系统。另一方面，本专利技术提供一种轨道车辆用锂电池管理系统的工作方法，其包括：主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；其中通过各采样板获取电池组中相应单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；通过高压板获取电池组的高压直流母线的电压、电流和电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；通过主控板对各单体电池的电压数据、电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值和电池组的高压直流母线的电压、电流进行故障分析，以确定故障等级；当该故障等级超过预设值时，通过主控板控制电池组停止充放电。本专利技术的有益效果是，本专利技术通过主控板、各采样板和高压板进行功能分配，并进行数据交互，克服了传统集中式、分布式电池管理系统所造成的布线繁复、功能分散缺乏通用性的问题，并通过对电池组相应数据的采集判断是否发生故障，及时进行处理，实现了对电池组的状态进行管理和监测，保证本系统正常运作。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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是本专利技术的轨道车辆用锂电池管理系统的原理框图；图2是本专利技术的轨道车辆用锂电池管理系统的结构框图；图3是本专利技术的主控板的结构框图；图4是本专利技术的轨道车辆用锂电池管理系统的工作方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术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专利技术一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1图1是本专利技术的轨道车辆用锂电池管理系统的原理框图；图2是本专利技术的轨道车辆用锂电池管理系统的结构框图。在本实施例中，如图1、图2所示，本实施例提供了一种轨道车辆用锂电池管理系统，其包括：主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；其中各采样板适于分别检测电池组中相应单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；所述高压板适于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，包括：/n主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；其中/n各采样板适于分别检测电池组中相应单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；/n所述高压板适于实时检测电池组的高压直流母线的电压、电流和电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；/n所述主控板适于根据各单体电池的电压数据、电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值和电池组的高压直流母线的电压、电流进行故障分析，以确定故障等级；以及/n当该故障等级超过预设值时，所述主控板适于控制电池组停止充放电。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，包括：
主控板、电池组、若干采样板，高压板和与所述主控板电性相连的内网CAN总线；其中
各采样板适于分别检测电池组中相应单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；
所述高压板适于实时检测电池组的高压直流母线的电压、电流和电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至所述主控板；
所述主控板适于根据各单体电池的电压数据、电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值和电池组的高压直流母线的电压、电流进行故障分析，以确定故障等级；以及
当该故障等级超过预设值时，所述主控板适于控制电池组停止充放电。


2.如权利要求1所述的轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，
所述采样板包括：电压检测电路；
所述电压检测电路适于检测单体电池的电压数据，并通过内网CAN总线发送至主控板。


3.如权利要求2所述的轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，
所述采样板还包括：温度采集电路；
所述温度采集电路适于检测单体电池的温度数据，并通过内网CAN总线发送至主控板。


4.如权利要求2或3所述的轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，
所述采样板还包括：均衡管理电路；
所述主控板适于通过内网CAN总线控制均衡管理电路对单体电池进行电压均衡。


5.如权利要求1所述的轨道车辆用锂电池管理系统，其特征在于，
所述高压板包括：电池组总电压检测电路、电池组总电流检测电路和绝缘电阻检测电路；
所述电池组总电压检测电路适于实时检测电池组的高压直流母线的电压，并通过内网CAN总线发送至主控板；
所述电池组总电流检测电路适于实时检测电池组的高压直流母线的电流，并通过内网CAN总线发送至主控板；
所述绝缘电阻检测电路适于实时检测电池组正负极对轨道车辆车身的绝缘电阻值，并通过内网CAN总线发送至主控板。


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【专利技术属性】
技术研发人员：许杰，谈浩楠，金诚，姜敞，潘晓晨，盛晓峰，顾铭麒，
申请(专利权)人：新誉轨道交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32