一种轨道车辆动力电池系统充电回路的制作方法

1.本发明涉及电子信息技术领域，尤其涉及一种轨道车辆动力电池系统充电回路。


背景技术：

2.轨道交通是指运营车辆需要在特定轨道上行驶的一类交通工具或运输系统。最典型的轨道交通就是由传统火车和标准铁路所组成的铁路系统。随着火车和铁路技术的多元化发展，轨道交通呈现出越来越多的类型，不仅遍布于长距离的陆地运输，也广泛运用于中短距离的城市公共交通中。
3.电动车电池系统的设计没有统一的标准，针对不同车辆系统构架，电池系统的结构、功能及对外显示窗口，都有不同的要求。轨道车的电池系统设计属于非标件，在电池系统充电时，电池箱上的两侧充电口都可处于同时充电状态，导致在其一侧的单侧充电时另一侧也同时出现放电现象，因此导致电动车动力电池系统的安全性得不到保障，存在严重的安全隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明提供了一种轨道车辆动力电池系统充电回路，达到了提高动力电池充电安全性的目的，配合安全互锁保护电路能够确保充电安全，支持任何一侧的单侧充电，不支持左右两侧同时充电，而且在大电流状态下，能够异常切断继电器时存在继电器触点粘连的风险，同时充电加热回路适应低温大电流直流充电要求。
5.为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种轨道车辆动力电池系统充电回路，包括：两簇电池箱，所述两簇电池箱的内部设有充电回路电气系统，所述充电回路电气系统上设有电池管理系统，所述充电回路电气系统上设有供两簇电池箱两侧双路直流充电接口的安全互锁保护电路；高压箱，所述高压箱安装在两簇电池箱上，实现充电的高低压自动控制；显示屏控制器，所述显示屏控制器实现充电对外显示；所述电池管理系统检测到左侧有充电枪连接时，与充电桩握手通讯，闭合主负和左侧充电继电器，右侧的充电继电器为断开状态，保证左侧充电时，右侧充电口不带电。
6.进一步地，所述安充电回路电气系统上设有直流充电加热电路，所述充电回路电气系统支持直流充电加热，所述充电回路电气系统采用共阴极三端大功率二极管，实现左右两侧共用一个加热继电器回路。
7.进一步地，所述安全互锁保护电路采用直流充电连接cc2采集电路。
8.进一步地，所述安全互锁保护电路支持单路或双路直流充电，支持左侧或右侧任何一侧充电。
9.进一步地，所述两簇电池箱上左侧和右侧充电口采用独立的充电继电器回路，保证一侧充电时另一侧不带电，充电继电器和加热继电器采用粘连检测回路连接。
10.进一步地，所述充电回路电气系统上设有直流充电口，所述直流充电口由左侧充电口1、左侧充电口2和右侧充电口1、右侧充电口2组成。
11.进一步地，左侧充电口1和左侧充电口2的八个信号端相互连通，八个信号端分别为s 、s-、a 、a-、pe、cc2-1、dc1 和dc1-；右侧充电口1和右侧充电口2的八个信号都是连通的，分别为s 、s-、a 、a-、pe、cc2-2、dc2 和dc2-。
12.进一步地，所述电池管理系统采用主控板bmu。
13.进一步地，所述两簇电池箱上设有第一充电枪和第二充电枪，所述两簇充电箱上依次设有显示屏控制接口、内网通讯接口和电源开关。
14.本发明提供了一种轨道车辆动力电池系统充电回路，具备以下有益效果：1、本发明由于安全互锁保护电路的设置，能够确保充电安全，支持任何一侧的单侧充电，不支持左右两侧同时充电，而且在大电流状态下，能够异常切断继电器时存在继电器触点粘连的风险，各个继电器粘连状态监测和预警，通过比较接触器触点前端和后端的电压，来判断接触器工作是否正常，不正常时通过声光报警及显示屏报警给用户，提示报修。
15.2、本发明能够为地铁隧道内的铁路机车提供338kw的动力电源，保证隧道施工短时且便捷的快充要求；本系统在电池系统左侧和右侧各布置两路直流国标充电口，左侧和右侧充电口实现了安全互锁要求，同时充电加热回路适应低温大电流直流充电要求。
附图说明
16.图1为本发明电池充电回路电气系统的电气原理图；图2为本发明电池系统的左侧充电面板示意图；图3为本发明安全互锁保护电路的电路图。
17.图中：1、两簇电池箱；2、高压箱；3、显示屏控制器；4、第一充电枪；5、第二充电枪；6、显示屏控制接口；7、内网通讯接口；8、电源开关；101、充电回路电气系统；102、安全互锁保护电路；103、直流充电加热电路；104、电池管理系统；105、直流充电口。
具体实施方式
18.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
19.请参阅图1-3，本发明提供了一种技术方案：一种轨道车辆动力电池系统充电回路，包括：两簇电池箱1，两簇电池箱1的内部设有充电回路电气系统101，充电回路电气系统101上设有电池管理系统104，充电回路电气系统101上设有供两簇电池箱1两侧双路直流充电接口的安全互锁保护电路102。
20.本发明由于安全互锁保护电路的设置，能够确保充电安全，支持任何一侧的单侧充电，不支持左右两侧同时充电，而且在大电流状态下，能够异常切断继电器时存在继电器
触点粘连的风险，各个继电器粘连状态监测和预警，通过比较接触器触点前端和后端的电压，来判断接触器工作是否正常，不正常时通过声光报警及显示屏报警给用户，提示报修。
21.充电回路如图1所示，充电桩直流输出dc
→
充电继电器
→
动力电池正
→
动力电池负
→
主负继电器
→
充电桩直流输出dc-；高压箱2，高压箱2安装在两簇电池箱1上，实现充电的高低压自动控制；显示屏控制器3，显示屏控制器3实现充电对外显示；电池管理系统104检测到左侧有充电枪连接时，与充电桩握手通讯，闭合主负和左侧充电继电器，右侧的充电继电器为断开状态，保证左侧充电时，右侧充电口不带电。
22.电池管理系统104根据安全互锁保护电路102采集到的系统只连接一个充电枪时，发送请求最大充电电流为250a；电池管理系统104根据安全互锁保护电路102采集到的系统同侧同时连接两个充电枪时，发送请求最大充电电流为400a。
23.在右侧有充电枪连接时，电池管理系统104通过另一路ad采集通道，采集安全互锁保护电路102的状态，闭合主负和右侧充电继电器，左侧充电继电器是断开状态，执行策略同左侧充电枪连接。
24.安充电回路电气系统101上设有直流充电加热电路103，充电回路电气系统101支持直流充电加热，充电回路电气系统101采用共阴极三端大功率二极管，实现左右两侧共用一个加热继电器回路。
25.本系统设计上考虑到温度低于10℃时锂电池不支持大倍率充电的问题，设计了直流充电加热电路103实现加热功能，直流充电加热回路为：充电桩直流输出dc （hv2 /hv3 ）
→
大功率共阴极二极管
→
充电加热继电器
→
电池加热膜
→
主负继电器
→
充电桩直流输出dc-。
26.充电加热策略：在电池最低温度低于5℃时，电池管理系统与充电桩握手完成后，在开启充电回路的同时，开启充电加热回路，通过控制充电桩的输出电压值，达到优先给加热膜供电的目的，在电池最低温度上升到15℃时，断开加热继电器，直接控制充电桩给电池系统大电流充电。
27.安全互锁保护电路102采用直流充电连接cc2采集电路。
28.安全互锁保护电路102支持单路或双路直流充电，支持左侧或右侧任何一侧充电，在左侧有一个充电枪连接时，电池管理系统104采集到相应cc2采集电路的电阻典型值为970ω~1030ω；在左侧有两个充电枪连接时，电池管理系统的主控板bmu采集到cc2的电阻典型值为485ω~515ω。
29.两簇电池箱1上左侧和右侧充电口采用独立的充电继电器回路，保证一侧充电时另一侧不带电，充电继电器和加热继电器采用粘连检测回路连接。
30.充电回路电气系统101上设有直流充电口105，直流充电口105由左侧充电口1、左侧充电口2和右侧充电口1、右侧充电口2组成。
31.左侧充电口1和左侧充电口2的八个信号端相互连通，八个信号端分别为s 、s-、a 、a-、pe、cc2-1、dc1 和dc1-；右侧充电口1和右侧充电口2的八个信号都是连通的，分别为s 、s-、a 、a-、pe、cc2-2、dc2 和dc2-。
32.电池管理系统104采用主控板bmu。
33.两簇电池箱1上设有第一充电枪4和第二充电枪5，两簇充电箱1上依次设有显示屏控制接口6、内网通讯接口7和电源开关8。
34.本发明适用于537.6v、630ah的轨道车电池系统，给地铁隧道内的铁路机车提供338kw的动力电源，保证隧道施工短时且便捷的快充要求；本系统在电池系统左侧和右侧各布置两路直流国标充电口，左侧和右侧充电口实现了安全互锁要求，同时充电加热回路适应低温大电流直流充电要求。
35.在使用的过程中，工作在大电流状态下，异常切断继电器时存在继电器触点粘连的风险，继电器粘连如果不及时预警，会导致系统不受控，本系统各个继电器粘连状态监测和预警，通过比较接触器触点前端和后端的电压，来判断接触器工作是否正常。
36.举例：左侧充电继电器粘连状态的判别方法为，比较hv2 与hv 的电压，在继电器断开的状态下，hv2 的电压应小于hv 的10%，在继电器吸合的状态下，hv2 的电压应大于hv 的90%，如果不符合，则判断继电器异常，通过声光报警及显示屏报警给用户，提示报修。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。