一种轨道交通锂电池管理系统及电池系统技术方案

本发明专利技术公开了一种轨道交通锂电池管理系统，包括通讯相连的信号采集控制单元和网络接口单元，信号采集控制单元包括控制模块、电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口，网络接口单元包括存储模块和列车网络接口，列车网络接口用于与列车网络通讯相连。本发明专利技术还公开了一种轨道交通锂电池系统，包括电池组、充电机模块和电池管理系统；电池组的输出端经DC/DC电源模块与信号采集控制单元的电源电路相连；信号采集控制单元中的多路模拟量输入电路与电池组相连，用于采集电池组的状态信息；信号采集控制单元的控制模块通过接口与充电机模块相连，用于根据电池组的状态信息进行充放电控制。本发明专利技术的系统具有结构简单、智能化、抗干扰性强、功能丰富等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通锂电池管理系统及电池系统
本专利技术主要涉及锂电池管理
，特指一种轨道交通锂电池管理系统及电池系统。
技术介绍
近年来，随着锂电池技术的研究突破，其拥有良好的优点如：能量密度高、循环寿命长、轻便污染小等，在电动工具、自行车、摩托车、UPS、便携式电器等设备中广泛应用。在轨道交通领域，已慢慢替代原有的镍镉及铅酸等蓄电池，成为主流的储能电池，不同于汽车电子等领域，轨道交通领域蓄电池容量更大，电池串更多，总电压高达1800V，工况环境更加复杂。所以，配备一套具有针对性的电池管理系统，对电池组进行有效监控、保护、能量均衡、预报警等，进而提高电池组的工作效率和使用寿命，很有必要；同时，作为整车储能系统，将电池系统融入整车网络，实现与信息系统的集成，对推动列的智能化发展是必不可少的，而目前并无相应的轨道交通锂电池管理系统。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本专利技术提供一种结构简单、安全可靠、智能化的轨道交通锂电池管理系统及电池系统。为解决上述技术问题，本专利技术提出的技术方案为：一种轨道交通锂电池管理系统，包括通讯相连的信号采集控制单元和网络接口单元，所述信号采集控制单元包括控制模块、电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口，所述控制模块分别与电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口相连；所述网络接口单元包括存储模块和列车网络接口，所述存储模块用于数据的存储，所述列车网络接口用于与列车网络通讯相连。作为上述技术方案的进一步改进：所述模拟量输入电路包括接口防护单元、比例调整单元、A/D转换单元和数字隔离单元；所述接口防护单元、比例调整单元、A/D转换单元和数字隔离单元依次相连。所述接口防护单元包括瞬态二极管和钳位电路，所述瞬态二极管的正极接地，另一端与所述模拟量输入电路的输入端相连，所述钳位电路包括恒压电源、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述输入端相连，另一端与所述恒压电源相连，所述第二二极管的负极与输出端相连，正极接地。多路所述模拟量输入电路分别为电池组电压输入电路、电池组电流输入电路和电池组温度输入电路。所述电源电路包括一个以上的DC/DC模块，当DC/DC模块为多个时，各所述DC/DC模块相互串联以形成多重隔离防护并输出不同大小的电压。所述列车网络接口包括MVB接口和实时以太网接口，所述控制模块通过MVB接口与列车MVB网络通讯连接，所述控制模块通过实时以太网接口与列车实时以太网通讯连接。本专利技术还公开了一种轨道交通锂电池系统，包括电池组和充电机模块，还包括如上所述的轨道交通锂电池管理系统；所述电池组的输出端经DC/DC电源模块与所述信号采集控制单元的电源电路相连；所述信号采集控制单元中的多路模拟量输入电路与所述电池组相连，用于采集所述电池组的状态信息；所述信号采集控制单元的控制模块通过接口与充电机模块相连，用于根据电池组的状态信息进行充放电控制。作为上述技术方案的进一步改进：还包括绝缘监测装置、电池状态数据记录仪和单体电池控制单元；所述控制模块通过接口与绝缘监测装置相连，用于监测电池组的对地状态信息和绝缘状态信息；所述控制模块通过接口与单体电池控制单元相连，用于采集单体电池的状态信息；所述控制模块通过接口与电池状态数据记录仪相连，用于记录电池组的实时状态信息。还包括用于采集电池组电压的电压传感器、用于采集电池组电流的电流传感器和用于采集电池组温度的温度传感器，所述电压传感器、电流传感器和温度传感器分别与对应的所述模拟量输入电路相连，所述电压传感器、电流传感器和温度传感器的电源端与所述电源电路相连。还包括远程监控单元和显示单元，所述网络接口单元通过列车实时以太网与远程监控单元相连，用于远程监控；所述网络接口单元通过列车MVB网络与显示单元相连，用于对电池组的状态信息进行显示。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的电池管理系统及电池系统，应用于目前的轨道交通电池组中，整体结构简单；通过网络接口单元与列车网络进行通讯，使得电池管理系统与轨道交通信息系统融为一体，提高管理系统运行的可靠性和智能化。通过对信息采集控制单元中各个电路进行隔离设计，使得整个管理系统抗干扰性强。拥有丰富的采集接口，能够采集电压、电流、温度等多种类型传感器信号且可为传感器提供各种供电电源；能够驱动多种类型负载的继电器/接触器；拥有多种通信接口，可根据现场实际需求进行选择，实用性强。附图说明图1为本专利技术的管理系统在实施例的方框结构图。图2为本专利技术的信号采集控制单元在实施例的方框图。图3为本专利技术的网络接口单元在实施例的方框结构图。图4为本专利技术的模拟量输入电路在实施例的方框结构图。图5为本专利技术的数字量输出电路在实施例的电路原理图。图6为本专利技术的数字量输入电路在实施例的电路原理图。图7为本专利技术的电池系统在实施例的结构示意图。图中标号表示：1、信号采集控制单元；2、网络接口单元。具体实施方式以下结合说明书附图和具体实施例对本专利技术作进一步描述。如图1所示，本实施例的轨道交通锂电池管理系统，包括通讯相连的信号采集控制单元1和网络接口单元2，信号采集控制单元1包括控制模块、电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口，控制模块分别与电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口相连；网络接口单元2包括存储模块和列车网络接口，存储模块用于数据的存储，列车网络接口用于与列车网络通讯相连。本实施例的轨道交通锂电池管理系统，具体应用于轨道交通
，由于电池组容量大、属于高压系统，需要与机车控制弱电系统进行隔离，故对电源电路、模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和通信接口等均进行了相应的隔离设计，从而解决隔离耐压问题，使得整个管理系统抗干扰能力强，下面分别就各个电路的相关隔离设计做如下说明：1)电源电路：如图2和图7所示，电源电路的输入端连接至电池组，电池组的输出电压经DC/DC电源转化为DC24V，完成一次高压至24V的隔离变换，然后再通过电源电路中的DC/DC模块进行隔离变换为5V，从而实现至少二次隔离。当然，上述电源可根据实际情况在9～36V中进行选择。2)多路模拟量输入电路，分别为电池组电压输入电路、电池组电流输入电路和电池组温度输入电路；如图4所示，各模拟量输入电路均包括依次相连的接口防护单元、比例调整单元、A/D转换单元和数字隔离单元。其中接口防护单元包括瞬态二极管和钳位电路，瞬态二极管的正极接地，另一端与模拟量输入电路的输入端相连，钳位电路包括恒压电源、第一二极管和第二二极管，第一二极管的正极与输入端相连，另一端与恒压电源相连，第二二极管的负极与输出端相连，正极接地。如在采集电流时，通过精密电阻采集电流(0～200mA)，完成流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，包括通讯相连的信号采集控制单元(1)和网络接口单元(2)，所述信号采集控制单元(1)包括控制模块、电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口，所述控制模块分别与电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口相连；所述网络接口单元(2)包括存储模块和列车网络接口，所述存储模块用于数据的存储，所述列车网络接口用于与列车网络通讯相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，包括通讯相连的信号采集控制单元(1)和网络接口单元(2)，所述信号采集控制单元(1)包括控制模块、电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口，所述控制模块分别与电源电路、多路模拟量输入电路、数字量输入电路、数字量输出电路和多路通信接口相连；所述网络接口单元(2)包括存储模块和列车网络接口，所述存储模块用于数据的存储，所述列车网络接口用于与列车网络通讯相连。


2.根据权利要求1所述的轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，所述模拟量输入电路包括接口防护单元、比例调整单元、A/D转换单元和数字隔离单元；所述接口防护单元、比例调整单元、A/D转换单元和数字隔离单元依次相连。


3.根据权利要求2所述的轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，所述接口防护单元包括瞬态二极管和钳位电路，所述瞬态二极管的正极接地，另一端与所述模拟量输入电路的输入端相连，所述钳位电路包括恒压电源、第一二极管和第二二极管，所述第一二极管的正极与所述输入端相连，另一端与所述恒压电源相连，所述第二二极管的负极与输出端相连，正极接地。


4.根据权利要求2或3所述的轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，多路所述模拟量输入电路分别为电池组电压输入电路、电池组电流输入电路和电池组温度输入电路。


5.根据权利要求1或2或3所述的轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，所述电源电路包括一个以上的DC/DC模块，当DC/DC模块为多个时，各所述DC/DC模块相互串联以形成多重隔离防护并输出不同大小的电压。


6.根据权利要求1或2或3所述的轨道交通锂电池管理系统，其特征在于，所述列车网络接口包括MVB...

【专利技术属性】
技术研发人员：代宏泽，郭建，李雪江，杨哲，唐军，谢小婷，李伦，刘伟，李龙标，李娜，
申请(专利权)人：株洲中车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43