镍氢蓄电池充放电控制电路、方法及轨道车辆技术

本发明专利技术提供一种镍氢蓄电池充放电控制电路、方法及轨道车辆，该电路包括：蓄电池组、充电机和第一继电器，第一继电器串联连接于蓄电池组与充电机之间，还包括：第二继电器和二极管，第二继电器与二极管串联形成放电支路，放电支路与第一继电器并联连接，二极管的导通方向与蓄电池组放电时的电流方向一致；在蓄电池组充电的情况下：当蓄电池组完成恒压充电阶段时，第一继电器断开，第二继电器闭合；在蓄电池组放电的情况下：当蓄电池组达到放电线路切换条件时，第一继电器闭合，第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电。用以解决现有技术中蓄电池组对外放电和长期浮充的缺陷，实现蓄电池组供电能力和使用寿命的提升。实现蓄电池组供电能力和使用寿命的提升。实现蓄电池组供电能力和使用寿命的提升。

【技术实现步骤摘要】
镍氢蓄电池充放电控制电路、方法及轨道车辆


[0001]本专利技术涉及蓄电池充放电管理
，尤其涉及一种镍氢蓄电池充放电控制电路、方法及轨道车辆。

技术介绍

[0002]地铁、动车等轨道车辆以载客量大、速度快、安全、环保和节约能源等特点，被认为是最绿色的交通方式之一。由于其载客量大，轨道车辆的供电系统的可靠性显得尤为重要。轨道车辆的供电系统可分为牵引供电和辅助供电。其中辅助供电，主要用于车辆网络通信、车门控制及旅客信息系统等子系统的供电。当供电网故障或者因车辆自身辅助变流器等设备发生故障无法供电时，需要备用电源(通常为DC110V蓄电池)提供紧急供电，维持应急照明，通风，车门开关门控制，通信网络设备等重要负载的正常运行，确保乘客的安全。
[0003]镍氢蓄电池因其维护工作量小、没有记忆效应和材料环保等优点，已经基本取代了镍铬蓄电池，作为轨道车辆的备用供电回路的电池电源。目前的镍氢蓄电池主要采用恒流转恒压方式充电，该充电过程分为恒流充电、恒压充电和浮充电三个阶段。在恒压充电和浮充电阶段，充电机输出电压保持恒定，输出电压值根据电池的温度进行温度补偿调整。
[0004]如图4所示，当前的镍氢蓄电池充放电控制电路中，车载充电机的整流器4和斩波器5将AC380V整流斩波后，正极线分为两路，其中一路输出DC110V到直流母线，另一路与蓄电池组1的正极连接，通过继电器K1控制蓄电池组1的投入与切除。该电路在应用时存在以下问题：
[0005]1、恒压充电转浮充电时，充电机输出电压比恒压充电阶段下调了一定数值，由于镍氢电池的特性，电池电压并不会随着外部充电电压下降，而是稳定在一个较高电压，蓄电池组1电压高于充电机输出电压，导致蓄电池组1对直流母线放电，随着蓄电池组1放电，电池电压逐步下降到与充电机的输出电压平衡，最终进入浮充。这一放电过程造成蓄电池组1剩余容量减小，降低了在应急供电时的供电能力。
[0006]2、蓄电池组1长期浮充，造成电池温度升高，缩短电池使用寿命。根据现有的充放电控制电路，K1闭合，整车上电，对蓄电池组1完成充电之后，镍氢电池作为备用电源必须时刻保持与直流母线的连接，在充电机无法供电时，能够不间断地为辅助负载8供电。即K1会一直处于闭合状态，镍氢电池处于长时间浮充状态。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种镍氢蓄电池充放电控制电路，用以解决现有技术中蓄电池组对外放电和长期浮充的缺陷，实现蓄电池组供电能力和使用寿命的提升。
[0008]本专利技术提供一种镍氢蓄电池充放电控制电路，包括：蓄电池组、充电机和第一继电器，所述蓄电池组与充电机连接，所述第一继电器串联连接于蓄电池组与充电机之间，还包括：第二继电器和二极管，所述第二继电器与所述二极管串联形成放电支路，所述放电支路与第一继电器并联连接，所述二极管的导通方向与蓄电池组放电时的电流方向一致；
[0009]在蓄电池组充电的情况下：
[0010]当蓄电池组完成恒压充电阶段时，所述第一继电器断开，所述第二继电器闭合；
[0011]在蓄电池组放电的情况下：
[0012]当蓄电池组达到放电线路切换条件时，所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电。
[0013]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电电路，还包括：电池管理系统，用于检测蓄电池组的状态，并根据蓄电池组的状态控制第一继电器和第二继电器的开闭，以及对充电机发送充电指令；
[0014]在蓄电池组充电的情况下：
[0015]所述第一继电器和第二继电器均闭合；
[0016]所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于第一预设电量，则向所述充电机发送恒流充电指令，蓄电池组开始恒流充电阶段；
[0017]所述电池管理系统检测到蓄电池组的电压大于阈值电压，则向所述充电机发送恒压充电指令，蓄电池组开始恒压充电阶段；
[0018]所述电池管理系统检测到蓄电池组的电流小于阈值电流且剩余电量大于第二预设电量，所述第二预设电量大于第一预设电量，蓄电池组完成恒压充电阶段；
[0019]所述电池管理系统向所述充电机发送停止充电指令，并控制所述第一继电器断开，所述第二继电器保持闭合，蓄电池组充电结束；
[0020]在蓄电池组放电的情况下：
[0021]所述电池管理系统检测到蓄电池组达到放电线路切换条件，则控制所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电；
[0022]所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于预设最低电量，则控制所述第一继电器断开，蓄电池组放电结束。
[0023]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电电路，所述蓄电池组达到放电线路切换条件，包括：
[0024]蓄电池组的剩余电量大于所述预设最低电量且放电持续时间大于第一预设时间。
[0025]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电电路，所述蓄电池组达到放电线路切换条件，包括：
[0026]蓄电池组的剩余电量大于所述预设最低电量且所述二极管温度大于预设温度。
[0027]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电电路，还包括：
[0028]在蓄电池组故障的情况下：
[0029]所述电池管理系统控制所述第一继电器和第二继电器断开，并上报故障信息。
[0030]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电电路，所述蓄电池组的正极线和负极线分别连接有熔断器。
[0031]本专利技术还提供一种镍氢蓄电池充放电控制方法，应用于上述的镍氢蓄电池充放电控制电路，包括：
[0032]在蓄电池组充电的情况下：
[0033]所述第一继电器和第二继电器均闭合；
[0034]所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于第一预设电量，则向所述充电
机发送恒流充电指令，蓄电池组开始恒流充电阶段；
[0035]所述电池管理系统检测到蓄电池组的电压大于阈值电压，则向所述充电机发送恒压充电指令，蓄电池组开始恒压充电阶段；
[0036]所述电池管理系统检测到蓄电池组的电流小于阈值电流且剩余电量大于第二预设电量，所述第二预设电量大于第一预设电量，蓄电池组完成恒压充电阶段；
[0037]所述电池管理系统向所述充电机发送停止充电指令，并控制所述第一继电器断开，所述第二继电器保持闭合，蓄电池组充电结束；
[0038]在蓄电池组放电的情况下：
[0039]所述电池管理系统检测到蓄电池组达到放电线路切换条件，则控制所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电；
[0040]所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于预设最低电量，则控制所述第一继电器断开，蓄电池组放电结束。
[0041]根据本专利技术提供的一种镍氢蓄电池充放电方法，所述蓄电池组达到放电线路切换条件，包括：
[0042]蓄电池组的剩余电量大于所述预设最低电量且放电持续时间大于第一预设时间。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镍氢蓄电池充放电控制电路，包括：蓄电池组、充电机和第一继电器，所述蓄电池组与充电机连接，所述第一继电器串联连接于蓄电池组与充电机之间，其特征在于，还包括：第二继电器和二极管，所述第二继电器与所述二极管串联形成放电支路，所述放电支路与第一继电器并联连接，所述二极管的导通方向与蓄电池组放电时的电流方向一致；在蓄电池组充电的情况下：当蓄电池组完成恒压充电阶段时，所述第一继电器断开，所述第二继电器闭合；在蓄电池组放电的情况下：当蓄电池组达到放电线路切换条件时，所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电。2.根据权利要求1所述的镍氢蓄电池充放电控制电路，其特征在于，还包括：电池管理系统，用于检测蓄电池组的状态，并根据蓄电池组的状态控制第一继电器和第二继电器的开闭，以及对充电机发送充电指令；在蓄电池组充电的情况下：所述第一继电器和第二继电器均闭合；所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于第一预设电量，则向所述充电机发送恒流充电指令，蓄电池组开始恒流充电阶段；所述电池管理系统检测到蓄电池组的电压大于阈值电压，则向所述充电机发送恒压充电指令，蓄电池组开始恒压充电阶段；所述电池管理系统检测到蓄电池组的电流小于阈值电流且剩余电量大于第二预设电量，所述第二预设电量大于第一预设电量，蓄电池组完成恒压充电阶段；所述电池管理系统向所述充电机发送停止充电指令，并控制所述第一继电器断开，所述第二继电器保持闭合，蓄电池组充电结束；在蓄电池组放电的情况下：所述电池管理系统检测到蓄电池组达到放电线路切换条件，则控制所述第一继电器闭合，所述第二继电器断开，蓄电池组通过第一继电器的线路继续放电；所述电池管理系统检测到蓄电池组的剩余电量小于预设最低电量，则控制所述第一继电器断开，蓄电池组放电结束。3.根据权利要求2所述的镍氢蓄电池充放电控制电路，其特征在于，所述蓄电池组达到放电线路切换条件，包括：蓄电池组的剩余电量大于所述预设最低电量且放电持续时间大于第一预设时间。4.根据权利要求2所述的镍氢蓄电池充放电控制电路，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：周卓敏，施孟阳，田庆，徐磊，李艳昆，
申请(专利权)人：中车青岛四方机车车辆股份有限公司，
类型：发明
国别省市：