一种用于轨道工程车的动力电池供电系统技术方案

一种用于轨道工程车的动力电池供电系统，包括连接在高压直流母线上的电池箱组，电池箱组包括若干个电池箱，动力电池供电系统还包括电池管理系统和充电系统，电池管理系统包括电池管理单元BMU，充电系统包括充电接口、车载充电机、DC/DC模块以及蓄电池，其中充电接口包括地面充电机接口和三相市电接口，电池箱包括电芯以及与电池管理单元BMU连接的电芯监控控制器CSC，电池管理单元BMU还分别与车载充电机、地面充电机接口、DC/DC模块以及轨道工程车的数字控制核心NCU通信相连。本发明专利技术通过设置多组动力电池箱，并配套电池管理系统对电池使用状态进行监控和管理，从而实现轨道工程车辆配备和传统车辆相同重量/体积的电池系统时，车辆的运行时间更长。

【技术实现步骤摘要】
一种用于轨道工程车的动力电池供电系统
本专利技术属于轨道工程车辆
，特别涉及一种用于轨道工程车的动力电池供电系统。
技术介绍
现有技术与本申请较为接近的一种技术方案是专利名称为《一种电力接触网和蓄电池组双动力钢轨铣磨车》、申请号为201710501672.4的专利技术专利，该申请的双动力钢轨铣磨车中采用蓄电池组作为车辆的备用总电源，该申请所描述的实例中采用的蓄电池组类型为免维护的铅酸电池组。同时，该专利技术中并未涉及蓄电池组的内部系统构成及电池管理方案。虽然免维护型蓄电池组使用方便，价格低廉，但其在使用寿命和能量密度方面都存在很大的劣势。目前，绝大多数双动力源轨道工程车辆采用线网或内燃发电机组作为主供电系统，采用车载蓄电池组作为备用供电系统。由于使用方便和价格低廉等原因，这类备用供电系统中的蓄电池均采用免维护型铅酸电池。轨道工程车辆在无线网区、通风调节不好的地铁隧道等区域工作时，往往需要用到备用供电系统。但由于免维护型蓄电池组的能量密度限制，每列车辆的载电量较小，不能维持车辆较长时间的运行需要。随着新能源汽车领域的电池技术快速发展，带有内部电池管理系统的高能动力电池系统在各种车辆上的应用已相当成熟。可以预见，高能动力电池供电系统在钢轨打磨/铣磨车辆上的应用将成为本领域的一个重要技术发展方向。针对这一现状，本专利技术首次提出了一种用于轨道工程车辆的动力电池供电系统技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于轨道工程车辆的动力电池供电系统，通过设置多组动力电池箱，并配套电池管理系统对电池使用状态进行监控和管理，从而实现轨道工程车辆配备和传统车辆相同重量/体积的电池系统时，车辆的运行时间更长。本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现。依据本专利技术提出的一种用于轨道工程车的动力电池供电系统，包括电性连接在高压直流母线上的电池箱组，该电池箱组在充电时获取高压直流母线上的直流电能，在放电时为连接在高压直流母线上的整车其它负载提供电能，所述电池箱组包括若干个互相串联或并联的电池箱，所述动力电池供电系统还包括电池管理系统和充电系统，其中电池管理系统包括电池管理单元BMU，充电系统包括充电接口、车载充电机、DC/DC模块以及蓄电池，其中充电接口包括地面充电机接口和三相市电接口，地面充电机接口与高压直流母线连接，三相市电接口通过车载充电机与高压直流母线连接，高压直流母线通过DC/DC模块将直流高压电转换为直流低压电为蓄电池充电，蓄电池与电池管理单元BMU连接并为其供电；每个电池箱包括电芯以及用于监控电芯状态并与电池管理单元BMU连接的电芯监控控制器CSC；所述电池管理单元BMU还分别与车载充电机、地面充电机接口、DC/DC模块以及轨道工程车的数字控制核心NCU通信相连。本专利技术的目的还采用以下技术措施来进一步实现。前述的动力电池供电系统，其中每个电池箱内还设有加热单元和冷却单元，所述加热单元和冷却单元均与高压直流母线连接以获取工作所需电能。前述的动力电池供电系统，其中电池管理系统还包括与电池管理单元BMU通信相连的系统检测元件。前述的动力电池供电系统，其中所述系统检测元件包括电性连接在高压直流母线上的电流传感器和电压传感器。前述的动力电池供电系统，其中数字控制核心NCU还分别与车载充电机、地面充电机接口、DC/DC模块通信相连。前述的动力电池供电系统，其中蓄电池电能输出端还与车载充电机连接并为其提供正常工作所需的低压直流电。前述的动力电池供电系统，其中所述电池箱组的电能输出端处串接设置有手动维修开关。前述的动力电池供电系统，其中所述蓄电池采用24V蓄电池。借由上述技术方案，本专利技术与现有技术相比至少具备以下有益效果：1、本专利技术提出的动力电池供电系统中采用了能量密度较大的高能动力电池，与现有技术相比同样重量/体积的电池系统，采用本方案的轨道工程车辆运行时间更长，作业量更多；并且采用这种供电系统的轨道工程车可以长时间在无线网或通风不畅的环境下工作，大大提高了车辆的作业灵活性。2、本专利技术的动力电池供电系统中自带电池管理系统，此系统可以实现动力电池全生命周期的工作状态监控、维护和充放电控制等功能，从而保证了系统的使用寿命。3、本专利技术拥有两种充电模式，使轨道工程车在不同维护环境中都拥有充电能力。4、本专利技术在充电过程中，车辆除数字控制核心NCU和DC/DC模块外的其它用电负载设备均不带电，充分考虑了高能电芯在快速充电过程中的安全性。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。附图说明图1是本专利技术一种用于轨道工程车的动力电池供电系统的结构示意框图。图中：1、电池管理单元BMU，2、高压直流母线，3、电池箱，4、电芯监控控制器CSC，5、加热单元，6、冷却单元，7、数字控制核心NCU，8、电流传感器，9、电压传感器，10、手动维修开关。具体实施方式以下结合附图及较佳实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的详细说明。请参阅图1，本专利技术一种用于轨道工程车的动力电池供电系统，包括由若干个互相串联或并联的电池箱3组成的电池箱组，电池箱的相互串联用于提高供电电压，而串联后的电池箱之间再并联则可以扩大容量，从而达到轨道工程车需要的容量和电压；电池箱组与高压直流母线2电性连接，既可以充电时获取高压直流母线上的直流电能，也可以放电时为连接在高压直流母线上的整车其它负载提供电能，高压直流母线2作为轨道工程车上铺设的高压电源线，其与整车其它负载相连从而实现整车供电。此外，为了便于区分，图1中的高压直流母线用实线实心箭头表示，低压电源线用虚线实心箭头表示，信号线用虚线空心箭头表示。所述动力电池供电系统还设置有电池管理系统和充电系统，该电池管理系统包括电池管理单元BMU1和系统检测元件。充电系统包括充电接口、车载充电机、DC/DC模块以及蓄电池，其中充电接口包括地面充电机接口和三相市电接口，从而满足直流和交流两种类型供电电源充电方式，以实现快充时采用地面充电机充电，慢充时采用车载充电机充电，本实施例中蓄电池选用24V蓄电池；地面充电机接口与高压直流母线连接以实现电池箱组的直流快充，三相市电接口与车载充电机的输入端连接，车载充电机将交流电转化成直流电并通过其输出端送至高压直流母线以实现电池箱组慢充，DC/DC模块的输入端连接高压直流母线，将母线上的直流高压电转换为直流低压电为蓄电池充电。每个电池箱3均包括电芯以及用于监控电芯状态的电芯监控控制器CSC4，电芯通过串并联方式根据所需容量和电压进行自由配置，电芯类型可选择磷酸铁锂、钛酸锂、锰酸锂、钴酸锂或三元锂等高能电芯。电芯监控控制器CSC用于检测电池箱内各电芯的温度、电压、电流和电量等状态参数，并将它们发送给电池管理单元BMU1，或者接收电池管理单元BMU本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于轨道工程车的动力电池供电系统，包括电性连接在高压直流母线上的电池箱组，该电池箱组在充电时获取高压直流母线上的直流电能，在放电时为连接在高压直流母线上的整车其它负载提供电能，所述电池箱组包括若干个互相串联或并联的电池箱，其特征在于：/n所述动力电池供电系统还包括电池管理系统和充电系统，其中电池管理系统包括电池管理单元BMU，充电系统包括充电接口、车载充电机、DC/DC模块以及蓄电池，其中充电接口包括地面充电机接口和三相市电接口，地面充电机接口与高压直流母线连接，三相市电接口通过车载充电机与高压直流母线连接，高压直流母线通过DC/DC模块将直流高压电转换为直流低压电为蓄电池充电，蓄电池与电池管理单元BMU连接并为其供电；/n每个电池箱包括电芯以及用于监控电芯状态并与电池管理单元BMU连接的电芯监控控制器CSC；所述电池管理单元BMU还分别与车载充电机、地面充电机接口、DC/DC模块以及轨道工程车的数字控制核心NCU通信相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于轨道工程车的动力电池供电系统，包括电性连接在高压直流母线上的电池箱组，该电池箱组在充电时获取高压直流母线上的直流电能，在放电时为连接在高压直流母线上的整车其它负载提供电能，所述电池箱组包括若干个互相串联或并联的电池箱，其特征在于：
所述动力电池供电系统还包括电池管理系统和充电系统，其中电池管理系统包括电池管理单元BMU，充电系统包括充电接口、车载充电机、DC/DC模块以及蓄电池，其中充电接口包括地面充电机接口和三相市电接口，地面充电机接口与高压直流母线连接，三相市电接口通过车载充电机与高压直流母线连接，高压直流母线通过DC/DC模块将直流高压电转换为直流低压电为蓄电池充电，蓄电池与电池管理单元BMU连接并为其供电；
每个电池箱包括电芯以及用于监控电芯状态并与电池管理单元BMU连接的电芯监控控制器CSC；所述电池管理单元BMU还分别与车载充电机、地面充电机接口、DC/DC模块以及轨道工程车的数字控制核心NCU通信相连。


2.根据权利要求1所述的动力电池供电系统，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：白玉良，钱兆勇，孔德隆，李佩刚，王军，郭高峰，王建生，李启铭，巴青城，冯创，杨召辉，王佛民，张建坡，王丽娜，杨海云，何莉鹏，
申请(专利权)人：清华大学天津高端装备研究院洛阳先进制造产业研发基地，清研锐为洛阳轨道交通科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41