轨道车辆电池更换方法和系统与流程

1.本发明属于轨道交通领域，尤其涉及一种轨道车辆电池更换方法和系统。


背景技术：

2.现有技术中的采用电池供电的轨道车辆电量不足时，需要在站台进行充电，充电时间长短不一，但是会对轨道车辆的运行效率产生较大的影响，并且若是在运行过程中电量不足，会产生安全隐患。


技术实现要素：

3.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种轨道车辆电池更换方法和系统。该轨道车辆电池更换方法，通过电池组供电，将轨道车辆上的电量不足的电池进行更换，以保证电池电量充足，提高了轨道车辆安全性，并极大提高了轨道车辆的运行效率。
4.本发明还提出一种轨道车辆电池更换系统。
5.为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种轨道车辆电池更换方法，所述轨道车辆电池更换方法包括：获取轨道车辆电池组的剩余总电量；根据所述剩余总电量，确定所述轨道车辆的行驶里程；获取所述轨道车辆运行至下一站台的轨道长度；比较所述行驶里程和所述轨道长度，若所述行驶里程小于所述轨道长度，则发出电池更换指令，以根据单个电池电量由低至高，依次更换所述轨道车辆电池组中的电池，直至所述剩余总电量可运行的所述行驶里程大于或者等于所述轨道长度。
6.根据本发明实施例的轨道车辆电池更换方法，通过电池组供电，将轨道车辆上的电量不足的电池进行更换，以保证电池电量充足，提高了轨道车辆安全性，并极大提高了轨道车辆的运行效率。
7.在本发明的一些示例中，所述轨道车辆电池组的剩余总电量，还包括：获取所述轨道车辆电池组的各个电池剩余电量；根据所述各个电池剩余电量，获取所述轨道车辆电池组的剩余总电量。
8.在本发明的一些示例中，还包括：若所述轨道车辆电池组中的所述剩余电量低于预设阈值，则发出所述电池更换指令，以直接更换所述单个电池。
9.在本发明的一些示例中，所述根据所述剩余总电量确定所述轨道车辆的行驶里程，还包括：根据历史数据库，获取当前运行区段的轨道车辆行驶距离与所述电池电量的第一映射关系；根据所述剩余总电量和所述第一映射关系，确定所述轨道车辆的行驶里程。
10.在本发明的一些示例中，所述根据所述剩余总电量确定所述轨道车辆的行驶里程，还包括：获取所述轨道车辆当前线路上一运行区段中，所述轨道车辆行驶距离与所述电池电量的第二映射关系；根据所述剩余电量和所述第二映射关系，确定所述轨道车辆的行驶里程。
11.在本发明的一些示例中，所述获取所述轨道车辆与下一站台的轨道长度，包括：获
取所述轨道车辆当前所在的第一位置和所述下一站台所在的第二位置；根据所述第一位置和所述第二位置，确定所述轨道长度。
12.在本发明的一些示例中，所述根据所述第一位置和所述第二位置，确定所述轨道长度，还包括：根据所述第一位置和所述第二位置，获取所述第一位置和所述第二位置之间的至少两条进路排列；根据所述至少两条进路排列中，筛选出所述轨道长度最短的进路排列；通过电子地图，确定所述进路排列的轨道长度。
13.根据本发明的第二方面的实施例提出一种车载控制器，包括接收器、存储器、处理器、发送器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如本发明的第一方面的实施例所述的轨道车辆电池更换方法。
14.根据本发明的第三方面的实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如本发明的第一方面的实施例所述的轨道车辆电池更换方法。
15.根据本发明的第四方面的实施例提出一种轨道车辆电池更换系统，包括：车载控制器、电池更换装置，其中，所述车载控制器，用于获取轨道车辆电池组的剩余总电量；根据所述剩余总电量，确定所述轨道车辆的行驶里程；获取所述轨道车辆运行至下一站台的轨道长度；比较所述行驶里程和所述轨道长度，若所述行驶里程小于所述轨道长度，则发出电池更换指令，以根据单个电池电量由低至高，依次更换所述轨道车辆电池组中的电池，直至所述剩余总电量可运行的所述行驶里程大于或者等于所述轨道长度；所述电池更换装置，用于根据所述电池更换指令，更换所述电池。
16.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
17.图1是本发明实施例提供的第一种轨道车辆电池更换方法的流程图；图2是本发明实施例提供的第二种轨道车辆电池更换方法的流程图；图3是本发明实施例提供的第三种轨道车辆电池更换方法的流程图；图4是本发明实施例提供的第四种轨道车辆电池更换方法的流程图；图5是本发明实施例提供的第五种轨道车辆电池更换方法的流程图；图6是本发明实施例提供的第六种轨道车辆电池更换方法的流程图；图7是本发明实施例提供的一种轨道车辆电池更换系统的示意图；图8是本发明实施例提供的车载控制器的示意图。
具体实施方式
18.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
20.下面参考图1-8详细描述根据本发明实施例的轨道车辆电池更换方法和系统。
21.在一些实施例中，如图1所示，轨道车辆电池更换方法包括如下步骤：s101，获取轨道车辆电池组的剩余总电量。
22.在一些实施例中，轨道车辆采用电池组进行供电，一辆轨道车辆有多块电池供电，多块电池分别放在不同的电池仓中，当一块电池电量用尽时，则可以用另一块电池供电。理论上来说，只要电池数量足够，轨道车辆可以一直运营下去，因此，需要获取轨道车辆中，所有电池的剩余总电量。
23.在一些实施例中，如图2所示，步骤s101，获取轨道车辆电池组的剩余总电量，还包括如下步骤：s201，获取轨道车辆电池组的各个电池剩余电量。
24.在一些实施例中，由于轨道车辆采用多块电池进行供电，当一块电池电量用尽时，则可以用另一块电池供电。因此，轨道车辆的电池组中，会有部分电池电量充足，部分电池电量较低或者耗尽，需要分别获取各个电池的剩余电量。
25.s202，根据各个电池剩余电量，获取轨道车辆电池组的剩余总电量。
26.在一些实施例中，获取到各个电池的剩余电量，将各个电池的剩余电量相加，可以得到轨道车辆电池组的剩余总电量。
27.轨道车辆通过使用电池组供电，可以保证电池电量充足，当单块电池电量不足时，还可以简单切换，通过另一块电池供电，无需到达站台才能重新充电或者更换电池，可以保证运行过程中的电量问题。
28.s102，根据剩余总电量，确定轨道车辆的行驶里程。
29.在一些实施例中，获取到轨道车辆的剩余总电量之后，可以通过轨道车辆的剩余总电量来计算得到轨道车辆的行驶里程。
30.在一些实施例中，如图3所示，步骤s102，根据剩余总电量，确定轨道车辆的行驶里程，还包括：s301，根据历史数据库，获取当前运行区段的轨道车辆行驶距离与电池电量的第一映射关系。
31.在一些实施例中，轨道车辆的行驶距离可以与轨道车辆的电池电量建立映射关系，这里的映射关系为轨道车辆每行驶一定距离消耗电池电量值。
32.在一些实施例中，可以通过历史数据库来建立轨道车辆的行驶距离与轨道车辆的电池电量之间的第一映射关系。通过历史运行数据，得到轨道车辆所处位置和下一站台之间，在历史数据中，轨道车辆行驶距离与电池电量之间的第一映射关系。这样得到的映射关系，由于是同一路段，因此对当前轨道车辆的剩余总电量可以运行的距离，可以得到一个较为精准的数据。
33.s302，根据剩余总电量和第一映射关系，确定轨道车辆的行驶里程。
34.在一些实施例中，得到轨道车辆行驶距离与电池电量的第一映射关系后，可以根据之前获得的轨道车辆剩余总电量，对照第一映射关系，可以轻松得到轨道车辆剩余总电量可以运行的里程。
35.在一些实施例中，如图4所示，步骤s102，根据剩余总电量，确定轨道车辆的行驶里
程，还包括：s401，获取轨道车辆当前线路上一运行区段中，轨道车辆行驶距离与电池电量的第二映射关系。
36.在一些实施例中，由于雨雪天气等外界因素影响，实际运行中，如果采用历史数据库中的当前运行区段的映射关系，可能会忽略了当前天气等外界因素的影响。因此，需要获取当前线路上一运行区段中，轨道车辆行驶距离与电池电量的第二映射关系。由于当前运行区段和上一运行区段所处环境相似，因此可以忽略外界因素的影响。
37.在另一些实施例中，由于随着电池的不断使用，其放电能力会降低，例如，刚买来的新电池的可放电比例为95％，随着不断使用放电比例逐渐降低。或者说，随着轨道车辆的老化，其耗电量也越来越多。因此，需要以最近的预设时间段内的电池电量与行驶距离的映射关系为参照，从而可以得到更准确的所需电量。例如以当前时刻为终点，往前推一定的预设时间，以这段时间内的电池电量和行驶距离来建立映射关系。由于这段时间是距离当前时刻最近的一个时间段，因此电池充放电效率问题几乎可以忽略不计，从而也可以通过这个映射关系得到当前电池剩余总电量可以支持的运行距离的较为精确的数据。
38.s402，根据剩余电量和第二映射关系，确定轨道车辆的行驶里程。
39.在一些实施例中，得到轨道车辆行驶距离与电池电量的第二映射关系后，可以根据之前获得的轨道车辆剩余总电量，对照第二映射关系，可以轻松得到轨道车辆剩余总电量可以运行的里程。
40.s103，获取轨道车辆运行至下一站台的轨道长度。
41.在一些实施例中，在获取了轨道车辆剩余总电量对应的行驶里程后，还需要获取当前轨道车辆位置运行至下一站台的轨道长度。
42.在一些实施例中，如图5所示，步骤s103，获取轨道车辆运行至下一站台的轨道长度，还包括：s501，获取轨道车辆所在的第一位置和下一站台所在的第二位置。
43.在一些实施例中，需要获取轨道车辆与下一站台的轨道长度，就需要获取轨道车辆所在的第一位置和下一站台所在的第二位置。站台的位置是固定的，因此下一站台的第二位置获取较为简单。
44.除了下一站台的第二位置，还需要获取轨道车辆所在的第一位置，一般来说，轨道车辆更换电池都是在站台上进行的，所以在一般情况下，轨道车辆所在的第二位置，可以通过轨道车辆所在的站台位置得到。
45.正常情况下，轨道车辆都是在站台上计算好运行至下一站台所需要的电量后，再进行运行，在运行过程中不会出现电池电量不足的情况。
46.在一些特殊情况下，轨道车辆可能在运行过程中，由于电池故障等原因，导致电池电量不足，需要更换电池来保证轨道车辆的正常运行，由于采用的是电池组供电的方案，因此可以在轨道车辆上安装电池更换的装置来对未在使用且电量较低的电池或者出现故障的电池进行更换。出现这种特殊情况时，轨道车辆由于在轨道上运行，其位置信息就不能跟正常情况下一样，直接用站台的位置信息来代替。因此，需要通过定位装置，采用gps（global positioning system，全球定位系统）定位、uwb（ultra wide band，超宽带）定位等方法，来对轨道车辆进行定位，获取轨道车辆所在的第一位置。
47.s502，根据第一位置和第二位置，确定轨道长度。
48.在一些实施例中，通过获取到的轨道车辆所在的第一位置和下一站台所在的第二位置，得到轨道车辆从第一位置运行到第二位置的轨道长度。
49.在一些实施例中，如图6所示，步骤s502，根据第一位置和第二位置，确定轨道长度，还可以通过以下步骤进行实现：s601，根据第一位置和第二位置，获取第一位置和第二位置之间的至少两条进路排列；s602，根据至少两条进路排列中，筛选出轨道长度最短的进路排列；s603，通过电子地图，确定进路排列的轨道长度。
50.在一些实施例中，由于轨道车辆从一个地点到另一个地点，在不影响其他轨道车辆运行的前提下，可以排列的进路选择不止一条，因此，在多条进路中，轨道车辆优先选取轨道长度最短的进路排列，作为轨道车辆的行驶路线，从而当在轨道车辆故障情况下，使轨道车辆尽快抵达站台进行检修。
51.s104，比较行驶里程和轨道长度，若行驶里程小于轨道长度，则发出电池更换指令，以根据单个电池电量由低至高，依次更换轨道车辆电池组中的电池，直至剩余总电量可运行的行驶里程大于或者等于轨道长度。
52.在一些实施例中，获取轨道车辆剩余总电量对应的行驶里程，将行驶里程和轨道长度进行比较。当轨道车辆剩余总电量对应的行驶里程大于或者等于轨道长度时，说明轨道车辆的剩余总电量足以支撑轨道车辆行驶至下一站台，因此，无需更换电池。
53.在一些实施例中，理论上来说，如果轨道车辆剩余总电量对应的行驶里程正好等于轨道长度，则无需更换电池。但是大多数情况下，为了防止误差，此时从安全角度着想，实际上最好对低电量的电池进行更换。
54.在一些实施例中，当轨道车辆剩余总电量对应的行驶里程小于轨道长度，则表示轨道车辆剩余总电量无法满足轨道车辆运行到下一个站台，因此，需要将轨道车辆的电池组中，低电量的电池更换，以使轨道车辆的电池电量满足从轨道车辆当前位置运行至下一站台的需求。
55.其中，轨道车辆为电池组供电，当其中一块电池电量用完或者电量低于预设阈值时，可以切换到下一块电池进行供电，每块电池通过不同的电池仓安放，因此，当轨道车辆需要更换电量低的电池时，可以直接从相应的电池仓内进行更换即可。需要说明的是，这里的预设阈值，一般指电池电量低到难以维持轨道车辆正常运行，但并未耗尽的一个阈值。
56.在一些实施例中，当轨道车辆检测到电池组中的一块电池电量用完或者电量低于预设阈值时，则发出电池更换指令，使用满电量的电池将该电池进行替换，以保证轨道车辆的电池组的电量状态。
57.在另一些实施例中，上述实施例都是从获取轨道车辆剩余总电量，由轨道车辆剩余总电量获取轨道车辆可以行驶的行驶里程，将行驶里程与轨道车辆距离下一站台的轨道长度进行对比。通过这点，可以想到另一种实施方式，即获取轨道车辆距离下一站台的轨道长度，通过该轨道长度，推算出轨道车辆运行完这段轨道长度所需要的电池电量，将该电池电量与轨道车辆剩余总电量进行对比。
58.当该电池电量大于轨道车辆剩余总电量，则说明轨道车辆无法完成相应轨道长度
的运行，需要更换电池；当该电池电量小于或者等于轨道车辆剩余总电量，则说明轨道车辆的剩余总电量足以支撑完成相应轨道长度的运行，因此无需更换电池。
59.在一些实施例中，当根据上述实施例的轨道车辆电池更换方法，完成对轨道车辆电池组中，低电量的电池全部更换为满电量的电池，但检测结果依旧是无法满足运行至下一站台的行驶里程需求时，则会发出报警，此时需要由维护人员进行检修，排查是电池问题还是列车动力系统或者其他系统故障。
60.通过上述实施例的轨道车辆电池更换方法，无需轨道车辆停留在站台充电，只需要将轨道车辆上的电量不足的电池进行更换，更换下来的电池在轨道车辆到站时，放在站台进行充电即可，极大提高了轨道车辆的运行效率。且在轨道车辆电池出现故障时，既可以切换其他电池供电，还在切换其他电池供电后，将该故障电池进行更换，保证了轨道车辆的运行安全。
61.如图7所示，本发明还提供了一种轨道车辆电池更换系统100， 轨道车辆电池更换系统100包括：车载控制器10、电池更换装置20，其中，车载控制器10，获取轨道车辆电池组的剩余总电量；根据剩余总电量确定轨道车辆的行驶里程；获取轨道车辆与下一站台的轨道长度；比较行驶里程和轨道长度； 若行驶距离小于轨道长度，则发出电池更换指令，以根据单个电池电量由低至高，依次更换轨道车辆电池组中的电池，直至剩余总电量可运行的行驶里程满足轨道长度；电池更换装置20，用于根据电池更换指令，更换电池。
62.在一些实施例中，电池更换装置20的实现方式具有多种，例如弹射式的电池更换装置20，可以将电池弹出，从而进行更换；还包括抓取式的电池更换装置20，可以将电池抓取出来，从而进行更换。因此，这里对电池更换装置20的具体结构不做过多赘述。
63.在一些实施例中，车载控制器10获取轨道车辆电池组的剩余总电量，车载控制器10获取到剩余总电量之后，根据剩余总电量，可以计算出剩余总电量可以支持轨道车辆运行的行驶里程。车载控制器10还可以获取轨道车辆与下一站台的轨道长度。当车载控制器10得到轨道车辆的行驶里程和轨道车辆与下一站台的轨道长度后，即可将二者进行对比，若行驶里程小于轨道长度，则代表轨道车辆的剩余总电量无法维持轨道车辆运行至下一站台，此时，车载控制器10发出电池更换指令，设置在轨道车辆上或者站台上的电池更换装置20，在接收到车载控制器10发送的电池更换指令后，根据电池更换指令，根据单个电池电量由低至高，依次更换轨道车辆电池组中的电池，直至剩余总电量可运行的行驶里程大于或者等于轨道长度。
64.本发明的轨道车辆电池更换系统100，通过车载控制器10和电池更换装置20之间的通信配合，可以将轨道车辆上的电量不足的电池进行更换，更换下来的电池在轨道车辆到站时，放在站台进行充电即可，极大提高了轨道车辆的运行效率。
65.在一些实施例中，轨道车辆电池组中的电池，具有电池温度脚，可以通过电池温度脚来监测电池的温度，防止电池在充放电时，由于温度过高，引起故障或者爆炸。
66.在一些实施例中，车载控制器10还用于获取轨道车辆电池组的各个电池剩余电量；根据各个电池剩余电量，获取轨道车辆电池组的剩余总电量。
67.在一些实施例中，车载控制器10还用于获取轨道车辆行驶距离与电池电量的映射关系；根据剩余总电量和映射关系，确定轨道车辆的行驶里程。轨道车辆的行驶距离可以与
轨道车辆的电池电量建立映射关系，这里的映射关系为轨道车辆每行驶一定距离消耗电池电量值。
68.在一些实施例中，可以通过历史数据库来建立轨道车辆的行驶距离与轨道车辆的电池电量之间的映射关系。通过历史运行数据，得到轨道车辆所处位置和下一站台之间，历史数据中，轨道车辆行驶距离与电池电量之间的映射关系。这样得到的映射关系，由于是同一路段，因此对当前轨道车辆的剩余总电量可以运行的距离，可以得到一个较为精准的数据。
69.在另一些实施例中，由于随着电池的不断使用，其放电能力会降低，例如，刚买来的新电池的可放电比例为95％，随着不断使用放电比例逐渐降低。或者说，随着轨道车辆的老化，其耗电量也越来越多。因此，需要以最近的预设时间段内的电池电量与行驶距离的映射关系为参照，从而可以得到更准确的所需电量。例如以当前时刻为终点，往前推一定的预设时间，以这段时间内的电池电量和行驶距离来建立映射关系。由于这段时间是距离当前时刻最近的一个时间段，因此电池充放电效率问题几乎可以忽略不计，从而也可以通过这个映射关系得到当前电池剩余总电量可以支持的运行距离的较为精确的数据。
70.在一些实施例中，车载控制器10还用于获取轨道车辆所在的第一位置和下一站台所在的第二位置；根据第一位置和第二位置，确定轨道长度。
71.其中，车载控制器10确定轨道长度，还可以通过以下步骤进行实现：根据第一位置和第二位置，获取第一位置和第二位置之间的至少两条进路排列；根据该至少两条进路排列中，筛选出轨道长度最短的进路排列作为从第一位置到第二位置的进路，即确定了最小的轨道长度。
72.在一些实施例中，由于轨道车辆从一个地点到另一个地点，在不影响其他轨道车辆运行的前提下，可以排列的进路选择不止一条，因此，在多条进路中，轨道车辆上车载控制器10优先选取轨道长度最短的进路排列，作为轨道车辆的行驶路线，从而当在轨道车辆故障情况下，使轨道车辆尽快抵达站台进行检修。
73.轨道车辆电池更换系统100实现的功能，在上述轨道车辆电池更换方法中已有详细说明，这里就不多做赘述。
74.在一些实施例中，如图8所示，本发明提供了一种车载控制器10，包括接收器101、存储器102、处理器103、发送器104以及存储在存储器102中并可在处理器103上运行的计算机程序，处理器103执行计算机程序时实现上述实施例中的轨道车辆电池更换方法中的任一步骤。
75.在一些实施例中，提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中轨道车辆电池更换方法中的任一步骤。
76.根据本发明实施例的轨道车辆电池更换方法和系统的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
77.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可
包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（rom）、可编程rom（prom）、电可编程rom（eprom）、电可擦除可编程rom（eeprom）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（ram）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram（sram）、动态ram（dram）、同步dram（sdram）、双数据率sdram（ddrsdram）、增强型sdram（esdram）、同步链路（synchlink） dram（sldram）、存储器总线（rambus）直接ram（rdram）、直接存储器总线动态ram（drdram）、以及存储器总线动态ram（rdram）等。
78.所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
79.以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
80.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
81.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨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，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。