配电模块、列车配电系统及列车的制作方法

1.本技术涉及配电装置技术领域，具体而言涉及一种配电模块、列车配电系统及列车。


背景技术：

2.目前，配电柜(配电盒)等配电模块通常为柜体，其内部装配有继电器，通过外置空开，实现对单路电源的通断控制。
3.但是，这样的配电模块应用在列车上时会存在如下问题：
4.1、配电柜需要为每一路单路设置有继电器控制通断，这样在列车车厢数量较多时，会造成需要配置的继电器数量较多，且每节车厢均需要配置一个配电柜，整体体积较大并且重量及成本也很高。
5.2、配电柜配置有单路空开来对单路继电器进行控制，在某一路电源故障或者需要开闭时，需要人工到每节车厢手动对配电柜的空开进行操作才可以实现开闭，智能化程度不高，无法根据线路或模块状态实现自动控制。
6.因此需要进行改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

7.针对上述问题，本技术提供了一种配电模块、列车配电系统及列车。
8.根据本实用新型的第一方面，提供了一种配电模块，所述配电模块用于向至少一个受电模块供电，所述配电模块包括：
9.电源单元，与至少一个外部电源连接，用于从所述外部电源取电并对所述配电模块及至少一个所述受电模块进行供电；
10.输出单元，包括至少一个输出端口，每个所述输出端口连接一所述受电模块，所述电源单元通过所述输出端口向所述受电模块供电；
11.供电状态输入单元，用于获取各个所述输出端口的供电状态；
12.通讯单元，用于与至少一个外部设备通讯连接；
13.控制单元，与所述电源单元、所述供电状态输入单元、所述输出单元和所述通讯单元连接，用于接收自所述供电状态输入单元输入的各个所述输出端口的供电状态，并将所述供电状态和/或将对所述供电状态是否异常的判断结果通过所述通讯单元发送至所述外部设备，且，所述控制单元还用于通过所述通讯单元接收来自所述外部设备的控制指令，并根据所述控制指令，控制至少一个所述输出端口的开闭。
14.示例性地，所述通讯单元包括can收发芯片，所述通讯单元与所述外部设备通过can总线通讯连接。
15.示例性地，所述控制单元包括单片机。
16.示例性地，所述供电状态包括通断状态、电压状态、电流状态、频率状态中的一种或多种；
17.相应地，所述供电状态输入单元包括通断检测电路、电压采集电路、电流采集电路、频率采集电路中的一种或多种。
18.根据本实用新型的第二方面，提供了一种列车配电系统，所述列车配电系统包括列车控制与管理系统和如上所述的配电模块；
19.所述配电模块通过所述通讯单元与所述列车控制与管理系统通讯连接。
20.示例性地，所述外部电源包括蓄电池、锂电池中的一种或多种；且/或，
21.所述受电模块包括牵引模块、制动模块、灯光模块、空调模块、胎压模块中的一种或多种。
22.示例性地，所述列车控制与管理系统包括中央控制器和远程输入输出单元；
23.所述中央控制器与所述远程输入输出单元通过以太网通讯连接；
24.所述远程输入输出单元与至少一个所述配电模块通过can总线通讯连接。
25.示例性地，所述中央控制器包括分别设置在列车头部车厢和尾部车厢的第一中央控制器和第二中央控制器；
26.所述远程输入输出单元的数量为多个，多个所述远程输入输出单元分别设置在列车的各节车厢中，每节车厢中设置有至少一个所述远程输入输出单元；
27.连接所述第一中央控制器、所述第二中央控制器和多个所述远程输入输出单元的以太网为以太环网。
28.示例性地，所述列车控制与管理系统还包括显示单元和报警单元，所述显示单元和所述报警单元与所述中央控制器通讯连接；
29.所述显示单元用于显示所述供电状态输入单元获取的各个所述输出端口的所述供电状态，和/或，用于在判定所述供电状态异常时显示相应所述输出端口的故障信息；
30.所述报警单元用于在判定所述供电状态异常时，以声音、灯光、图像中一种或多种形式发出报警信息。
31.根据本实用新型的第三方面，提供了一种列车，所述列车包括如上所述的列车配电系统。
32.根据本实用新型的配电模块、列车配电系统及列车，可以能够实现对各个受电模块的供电情况的远程监测及控制，无需工作人员手动对配电模块进行操作，实现了智能化配电，且配电模块可以不设置继电器来控制通断，因此有效减少了体积，降低了成本。
附图说明
33.本技术的下列附图在此作为本技术的一部分用于理解本技术。附图中示出了本技术的实施例及其描述，用来解释本技术的装置及原理。在附图中，
34.图1为根据本实用新型一实施例的配电模块的结构示意图；
35.图2为根据本实用新型一实施例的列车配电系统的结构示意图；
36.图3为图2实施例的列车配电系统的工作流程示意图。
37.附图标记说明：
38.100-配电模块，10-电源单元，11-输出单元，12-供电状态输入单元，13-通讯单元，14-控制单元，200-受电模块，310-第一ccu，320-第二ccu，400-riom。
具体实施方式
39.在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
40.应当理解的是，本技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本技术的范围完全地传递给本领域技术人员。
41.在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本技术的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
42.参照附图1对根据本实用新型一实施例的配电模块100进行示例性说明。
43.配电模块100包括电源单元10、输出单元11、供电状态输入单元12、通讯单元13和控制单元14，电源单元10、输出单元11、供电状态输入单元12和通讯单元13均与控制单元14连接，输出单元11与至少一个受电模块200连接，配电模块100通过输出单元11对受电模块200进行供电，通过控制对各个受电模块200的供电电路的通断，来实现配电。该受电模块200可以为需要用电的电子器件、装置、系统、功能模块等。当配电模块100用于列车上时，受电模块200可以为车辆上的牵引模块、制动模块、灯光模块、空调模块、胎压模块等等。
44.电源单元10与至少一个外部电源连接，用于从外部电源取电并对配电模块100及至少一个受电模块200进行供电。外部电源可以是蓄电池、锂电池中的一种或多种。在一些实施例中，外部电源也可以是高压供电线路。在一些实施例中，电源单元10包括升压电路、降压电路、稳压电路中的一个或多个，用于将外部电源的电压转换成配电模块100中其它单元及受电模块200所需的电压，来对配电模块100中的其它单元及受电模块200进行供电。
45.输出单元11包括至少一个输出端口，每个输出端口连接一受电模块200，电源单元10通过输出端口向受电模块200供电。该输出端口受控于控制单元14，可以在控制单元14的控制下打开或关闭，当输出端口打开时，配电模块100与受电模块200之间的供电电路导通，配电模块100对连接至该输出端口的受电模块200进行供电，当输出端口关闭时，配电模块100与受电模块200之间的供电电路断开，配电模块100停止对连接至该输出端口的受电模块200进行供电。
46.供电状态输入单元12用于获取各个输出端口的供电状态，供电状态可以包括通断状态、电压状态、电流状态、频率状态中的一种或多种，相应地，供电状态输入单元12包括通断检测电路、电压采集电路、电流采集电路、频率采集电路中的一种或多种。也即，供电状态输入单元12可以进行数字量采集和/或采集模拟量，通断状态可以为数字量，例如用0、1表示不同的通断状态，电压状态、电流状态和频率状态可以为模拟量。在一些实施例中，电压状态、电流状态和频率状态指的是当前电压值、当前电流值和当前频率值。供电状态输入单元12获取到各个输出端口的供电状态后，将上述供电状态输入至控制单元14。
47.通讯单元13与至少一个外部设备通讯连接，从而通过通讯单元13可以将配电模块100内部的信息向外部设备发送，也可以从外部设备接收对配电模块的控制指令。在本实施例中，通讯单元13包括can收发芯片，从而通讯单元13可以通过can总线与外部设备通讯连接。其它一些实施例中，通讯单元13也可以包括lin收发芯片或以太网芯片，用于通过lin总线或以太网与外部设备通讯连接。在其它一些实施例中，通讯单元13也可以包括无线通讯芯片，例如wifi芯片，用于通过无线网与外部设备通讯连接。
48.控制单元14可以为单片机，单片机也称微控制单元(micro control unit，mcu)，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器cpu、随机存储器ram、只读存储器rom、多种i/o口和中断系统、定时器/计数器等功能(还可以包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、a/d转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统。在本实施例中，控制单元14接收自供电状态输入单元12输入的各个输出端口的供电状态，然后判断供电状态是否异常，例如，判断供电端口是否在应当关闭情况下却处于打开状态，判断电压是否过压，判断电流是否过流等。在供电状态正常的情况下，控制单元14将供电状态通过通讯单元13发送至外部设备；在供电状态异常的情况下，控制单元14将对供电状态是否异常的判断结果(以及各个输出端口的供电状态)通过通讯单元13发送至外部设备。在其它一些实施例中，控制单元14可以在供电状态异常的情况下，将对供电状态是否异常的判断结果(以及各个输出端口的供电状态)通过通讯单元13发送至外部设备；在供电状态正常的情况下不向外发送信息。在其它一些实施例中，控制单元14可以不对供电状态进行判断，而是将供电状态发送至外部设备，由外部设备判断供电状态是否异常。进一步地，在本实施例中，控制单元14通过通讯单元13接收来自外部设备的控制指令，并根据所述控制指令，控制至少一个输出端口的开闭。
49.从而，对于本技术的配电模块100，其可以将供电状态和/或将对供电状态是否异常的判断结果向外部设备发送，以及根据来自外部设备的控制指令，控制输出端口的开闭，从而可以通过外部设备远程监测配电模块100的配电情况，以及远程对配电模块100的配电情况进行控制，无需工作人员手动对配电模块100进行操作，实现了智能化配电。
50.需要说明的是，本技术发明点并不在于控制单元14如何判断供电状态是否异常、控制单元14如何向外发送信息以及如何接收外部指令对输出端口进行控制，这些控制方法、信息传输方法及其涉及的计算机程序等均为本领域技术人员已知的。本技术发明点的实质是在配电模块中设置上述的电源单元10、供电状态输入单元12、输出单元11、通讯单元13和控制单元14，通过上述硬件单元的设置可以使配电模块能够将自身的配电情况向外发送，以及根据接收的外部指令来对输出端口的开闭进行控制。
51.参见附图2对根据本实用新型一实施例的列车配电系统进行示例性说明。
52.列车配电系统，包括列车控制与管理系统(train control and management system，tcms)和如上所述的配电模块100，配电模块100通过其通讯单元13与列车控制与管理系统通讯连接。
53.列车控制与管理系统包括中央控制器(central control unit，ccu，后续简写为ccu)和远程输入输出单元400(remote input/output module，riom,后续简写为riom)，ccu与riom400通过以太网通讯连接，riom400与至少一个所述配电模块通过can总线通讯连接。具体地，ccu包括分别设置在列车头部车厢和尾部车厢的第一ccu310和第二ccu320，
riom400的数量为多个，多个riom400分别设置在列车的各节车厢中，每节车厢中设置有至少一个riom400，ccu与riom400通过以太网通讯连接，形成以太环网。形成以太环网的优点在于，环网中任意一个节点故障都不会影响其它节点的正常运行，从而提升了系统的稳定性。每个riom400与至少一个配电模块100通过can总线通讯连接，配电模块100与牵引模块、制动模块、灯光模块、空调模块、胎压模块中的一个或多个连接，用于对上述模块进行供电。
54.进一步地，列车控制与管理系统还包括显示单元和报警单元，显示单元和报警单元与中央控制器通讯连接，显示单元可以为显示屏，其显示配电模块100的供电状态输入单元12获取的各个所述输出端口的供电状态，也即牵引模块、制动模块、灯光模块、空调模块、胎压模块中一个或多个模块的供电状态。显示单元还可以在供电状态异常时，显示相应输出端口的故障信息(该故障信息例如过压、过流等)。报警单元可以包括扬声器、指示灯、显示屏中的一种或多种，在判定供电状态异常时，报警单元以声音、灯光、图像中一种或多种形式发出报警信息，以便工作人员及时对故障情况进行处理。在一些实施例中，报警单元和显示单元为同一显示屏，该显示屏显示各个所述输出端口的供电状态，在供电状态异常时，在显示屏上以红色闪烁的形式显示相应输出端口的故障信息。
55.参见附图3对上述实施例的列车配电系统的工作流程进行说明。
56.列车配电系统的工作流程包括以下步骤：
57.s10：ccu接收到指令后通过以太网发送给riom400，该指令用于打开或关闭一个或多个输出端口的控制指令。具体地，操作人员可以通过列车上的人机交互模块向ccu发出打开或关闭一个或多个输出端口的控制指令，ccu接收到该指令后通过以太网发送给riom400。在一些实施例中，该指令也可以由ccu根据特定的控制程序自动生成。
58.s12：riom400通过can总线将指令发送到配电模块100的通讯单元13。具体地，riom400将自以太网接收的指令转换为can信号的指令，通过can总线发送至配电模块100的通讯单元13。
59.s13：通讯单元13将指令发送到控制单元14。具体地，通讯单元13中的can收发芯片接收该指令，并将该指令发送至控制单元14。
60.s14：控制单元14根据该指令控制输出单元11的相应输出端口打开或关闭。
61.列车配电系统的工作流程还包括以下步骤：
62.s20：配电模块100的供电状态输入单元12采集各输出端口的电压电流状态(该电压电流状态可以包括当前电压值和当前电流值)发送至控制单元14。
63.s21：控制单元14根据电压电流状态判断是否过压过流。具体的，控制单元14将自供电状态输入单元12输入的电压电流状态与预设的电压阈值、电流阈值比较，当有一个或多个输出端口的电压或电流超出相应阈值时，判定存在过压或过流。当判定存在过压或过流时，进行步骤s22。当判定不存在过压或过流时，进行步骤s20。
64.s22：控制单元14将过压过流的判断结果通过通讯单元13发送到riom400。具体地，控制单元14将过压过流的判断结果(包括过压过流的输出端口及对应的过压过流状态)通过通讯单元13转换成can信号发送至riom400。在一些实施例中，控制单元14将过压过流的判断结果和其它正常输出端口的供电信息通过通讯单元13发送到riom400。
65.s23：riom400将判断结果发送至ccu，ccu对其进行状态显示及报警。具体地，riom400将判断结果转换成以太网信号，通过以太网发送至ccu，ccu通过显示单元对输出端
口及其相应的故障状态(过压过流状态)进行显示，并通过报警单元发出报警信息，以提醒工作人员尽快对其进行处理。
66.在其它一些实施例中，在步骤s21中，当判定不存在过压或过流时，进行步骤s24-s25；
67.s24：控制单元14将各个端口的供电状态通过通讯单元13发送到riom400；
68.s25：riom400将各个端口的供电状态发送至ccu，ccu通过显示单元对其进行显示。
69.在其它一些实施例中，在步骤s20之后，进行步骤，s26-s28；
70.s26：控制单元14将各个端口的供电状态通过通讯单元13发送到riom400；
71.s27：riom400将各个端口的供电状态发送至ccu；
72.s28：ccu对各个端口的供电状态进行显示，并判断各个端口是否存在过压过流，当判定存在过压或过流时，通过显示单元对相应端口的故障状态(过压或过流状态)进行显示，并通过报警单元进行报警。
73.从而，本实用新型的列车配电系统不需要操作人员前往各车厢手动对配电模块进行操作，能够自动监测各个受电模块的供电状态，及时发现故障并报警，整个配电过程由配电模块及列车控制与管理系统自动进行，自动化程度高，能够对列车上的模块进行智能配电，且配电模块可以不设置继电器来控制通断，因此配电模块体积较小，成本较低，接线简单，适合列车车载使用。
74.本实用新型还提供了一种列车，其包括如上所述列车配电系统。
75.尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本技术的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本技术的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本技术的范围之内。
76.在本技术所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个设备，或一些特征可以忽略，或不执行。
77.在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本技术的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
78.类似地，应当理解，为了精简本技术并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在对本技术的示例性实施例的描述中，本技术的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本技术的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本技术要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本技术的单独实施例。
79.本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要
求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。
80.此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本技术的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
81.应该注意的是上述实施例对本技术进行说明而不是对本技术进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。本技术可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。