專利名稱：城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種蓄電池檢測(cè)裝置，特別涉及一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，屬于蓄電池技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
蓄電池作為列車啟動(dòng)時(shí)、列車應(yīng)急時(shí)的主要能量來源，其重要性不言而喻。當(dāng)蓄電池過量放電時(shí)，列車就無法正常啟動(dòng)，無法在車輛外部供電中斷的情況下確保車內(nèi)通風(fēng)，從而滿足車內(nèi)乘客舒適度的基本要求。因此，掌握蓄電池的實(shí)時(shí)容量就變的非常重要。但因?qū)Ｓ玫脑O(shè)備造價(jià)昂貴，且國內(nèi)外均沒有相似的運(yùn)用業(yè)績(jī)，所以在以往的地鐵項(xiàng)目中從未進(jìn)行過蓄電池容量的顯示。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型主要目的在于解決上述問題，提供了一種成本低，可以實(shí)時(shí)顯示蓄電池容量并實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，該裝置與蓄電池充電箱、蓄電池及負(fù)載電連接，包括電壓采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的放電電壓值；電流采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的充電電流和放電電流值；控制器，包括用于采集電壓值和電流值的采集單元、用于計(jì)算蓄電池容量的計(jì)算單元及用于將蓄電池容量狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的容量預(yù)警點(diǎn)進(jìn)行比較的預(yù)警單元，所述電壓采集單元和電流采集單元的輸出端接入所述控制器的輸入端；顯示器，與所述控制器的輸出端連接，用于蓄電池容量的顯示及報(bào)警提示。進(jìn)一步，所述電壓采集單元為電壓傳感器。進(jìn)一步，所述電流采集單元為雙向電流傳感器。進(jìn)一步，所述控制器與所述顯示器的通訊接口為RS232通訊接口。進(jìn)一步，所述控制器的型號(hào)為CompactRIO-9072。進(jìn)一步，所述計(jì)算單元采用對(duì)蓄電池充放電電流進(jìn)行積分的方式計(jì)算蓄電池容量。進(jìn)一步，所述預(yù)先設(shè)定的容量預(yù)警點(diǎn)分為多級(jí)。進(jìn)一步，所述采集單元中包括將采集的電壓值和電流值與預(yù)先設(shè)定的電壓參考值和電流參考值進(jìn)行比較進(jìn)而確定所述蓄電池初始容量的比較模塊。進(jìn)一步，所述蓄電池的初始容量設(shè)定為當(dāng)所述蓄電池充電電流低于所述電流參考值時(shí)為最大值99 %，及當(dāng)所述蓄電池放電電壓低于所述電壓參考值時(shí)為最小值1 %。進(jìn)一步，該裝置通過DC24V接線端子與所述蓄電池充電箱電連接，通過DCllOV接線端子與所述蓄電池和所述負(fù)載電連接。[0019]綜上內(nèi)容，本實(shí)用新型所述的一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，通過實(shí)時(shí)采集蓄電池充電電流和放電電流及電壓等信息，經(jīng)過控制器處理后，準(zhǔn)確及時(shí)地在顯示器上顯示，保證司機(jī)及時(shí)了解當(dāng)前蓄電池所處的狀態(tài)，防止意外事件的發(fā)生。同時(shí)可以根據(jù)不同的蓄電池容量點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)蓄電池容量的提前預(yù)警，從而可以及時(shí)提醒司機(jī)對(duì)列車進(jìn)行相應(yīng)的操控，從而最大程度避免列車出現(xiàn)不能上線或掉線清客等故障隱患，保證列車運(yùn)營(yíng)的安全和可靠。

圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。 如圖1所示，本裝置1，蓄電池充電箱2，蓄電池3，負(fù)載4，電壓傳感器5，雙向電流傳感器6，控制器7，顯示器8，采集單元9，計(jì)算單元10，預(yù)警單元11。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示，一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，與列車上的蓄電池充電箱2、蓄電池3及負(fù)載4電連接，蓄電池充電箱2的輸入端與車上電源連接，蓄電池充電箱2的輸出端與負(fù)載4及本裝置1連接，用于給整車DCllOV負(fù)載3供電，同時(shí)給本裝置1輸出DC24V 電源。本裝置1通過DC24V接線端子與蓄電池充電箱2電連接，本裝置1通過DCl IOV接線端子與蓄電池3和負(fù)載4電連接。在車上電源正常供電時(shí)，蓄電池充電箱2給負(fù)載4供電同時(shí)給蓄電池3充電，當(dāng)車上電源不能正常供電時(shí)，蓄電池3先經(jīng)過本裝置1再給負(fù)載4供 H1^ ο本裝置1包括電壓采集單元、電流采集單元、CompactRIO-9072控制器7、顯示器8。 其中，電壓采集單元采用電壓傳感器5，用于檢測(cè)蓄電池3的放電電壓值。電流采集單元采用雙向電流傳感器6，用于檢測(cè)蓄電池3的充電電流和放電電流值。電壓采集單元及電流采集單元的輸出端與控制器7的輸入端連接，控制器7的輸出端與顯示器8連接。顯示器 8用于蓄電池3容量的顯示及報(bào)警提示。蓄電池充電箱2通過電纜203給整車DCllOV負(fù)載4供電，電纜203首先經(jīng)過該裝置中的雙向電流傳感器6，然后再經(jīng)過電壓傳感器5與蓄電池3連接。其中，雙向電流傳感器6可以判斷電流的走向，即可以判斷蓄電池3當(dāng)前的狀態(tài)是充電還是放電，從而為后期的蓄電池容量計(jì)算提供數(shù)據(jù)支持。在用蓄電池3為負(fù)載4供電時(shí)，電纜203從本裝置1接出后與列車母線相連接，作為列車DCllOV負(fù)載4的能量來源。本裝置1中的控制器7采集雙線電流傳感器6的電流信號(hào)作為判斷蓄電池3容量上升或減少的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)?？刂破?包括采集單元9、計(jì)算單元10及預(yù)警單元11。采集單元9用于采集由電壓傳感器5和雙向電流傳感器6檢測(cè)到的電壓值和電流值；計(jì)算單元10用于計(jì)算當(dāng)前蓄電池3的容量，并將容量信號(hào)輸出至顯示器8，在顯示器8上做出當(dāng)前容量的顯示；預(yù)警單元 11用于將蓄電池3的當(dāng)前容量狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定并保存在控制器7內(nèi)的容量預(yù)警點(diǎn)進(jìn)行比較，進(jìn)而將比較結(jié)果發(fā)送至顯示器8，并在顯示器8上做出報(bào)警提示。在采集單元9中還包括一比較模塊，用于將從電壓傳感器5和雙向電流傳感器6 檢測(cè)到的電壓值和電流值與預(yù)先設(shè)定存儲(chǔ)在采集單元9中的電壓參考值和電流參考值進(jìn)行比較，進(jìn)而確定蓄電池3初始容量。控制器7根據(jù)采集單元9采集的充放電電流值和放電電壓值與預(yù)先設(shè)定的電壓參考值和電流參考值進(jìn)行比較，設(shè)定蓄電池3容量數(shù)值的兩個(gè)初始值最大值和最小值。當(dāng)蓄電池3充電電流低于電流參考值時(shí)，將此時(shí)的蓄電池3容量設(shè)為99%;當(dāng)放電電壓低于電壓參考值時(shí)，將此時(shí)的蓄電池3容量設(shè)為1%。這樣就避免了最初值人為設(shè)定不準(zhǔn)確的弊端。其中，電流參考值和電壓參考值根據(jù)不同的電池型號(hào)的特性參考值也不同。由于蓄電池3的固有特性決定了其非線性關(guān)系(兩端變化非?？欤虚g變化很慢)，所以用充電電電流或放電電壓都不能準(zhǔn)確表示其實(shí)際容量。為此，根據(jù)蓄電池3容量的原始定義，本實(shí)施例中，采用對(duì)蓄電池3充放電電流進(jìn)行積分的方式記錄容量，即以蓄電池3初始容量在放電過程中每單位時(shí)間減去其即時(shí)放電電流值，在充電過程中加上其即時(shí)充電電流值，這樣得到的蓄電池容量比較貼近其實(shí)際容量。即P (η) = Ρ(η-1)+Ι(η)其中η為某一時(shí)間(秒)，如果需要提高精度，可以取更小的時(shí)間單位；η-1為上一時(shí)間；P(η)為當(dāng)前容量，轉(zhuǎn)換成與η同一時(shí)間單位；P(η-1)為上一時(shí)間容量；Ι(η)為當(dāng)前電流值，充電時(shí)為正值，放電時(shí)為負(fù)值；計(jì)算結(jié)果再折算成Ah即可?？刂破?根據(jù)以上的計(jì)算方法，將計(jì)算的結(jié)果通過RS232通訊方式傳輸至顯示器 8進(jìn)行顯示，保證司機(jī)及時(shí)了解當(dāng)前蓄電池所處的狀態(tài)，防止意外事件的發(fā)生。同時(shí)，在控制器7中，根據(jù)實(shí)際需要，預(yù)先設(shè)定好蓄電池3容量預(yù)警點(diǎn)，一般可以設(shè)置多個(gè)級(jí)別的預(yù)警點(diǎn)，如可以設(shè)定10<%、20%、30%等預(yù)警點(diǎn)，預(yù)警點(diǎn)與通過計(jì)算單元10計(jì)算出來的蓄電池3現(xiàn)有的容量進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的實(shí)際結(jié)果，通過控制器7與顯示器8 之間的通訊，將當(dāng)前的狀態(tài)傳輸至顯示器8中，顯示器8根據(jù)傳輸?shù)膬?nèi)容實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示或進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)警提示。司機(jī)根據(jù)顯示器8顯示的內(nèi)容可以方便了解當(dāng)前蓄電池3的狀態(tài)， 從而保證車輛的正常運(yùn)行。如上所述，結(jié)合附圖所給出的方案內(nèi)容，可以衍生出類似的技術(shù)方案。但凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，該裝置與蓄電池充電箱、蓄電池及負(fù)載電連接， 其特征在于，包括電壓采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的放電電壓值；電流采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的充電電流和放電電流值；控制器，包括用于采集電壓值和電流值的采集單元、用于計(jì)算蓄電池容量的計(jì)算單元及用于將蓄電池容量狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的容量預(yù)警點(diǎn)進(jìn)行比較的預(yù)警單元，所述電壓采集單元和電流采集單元的輸出端接入所述控制器的輸入端；顯示器，與所述控制器的輸出端連接，用于蓄電池容量的顯示及報(bào)警提示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述電壓采集單元為電壓傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述電流采集單元為雙向電流傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述控制器與所述顯示器的通訊接口為RS232通訊接口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述控制器的型號(hào)為 CompactRI0-9072。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述計(jì)算單元采用對(duì)蓄電池充放電電流進(jìn)行積分的方式計(jì)算蓄電池容量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述預(yù)先設(shè)定的容量預(yù)警點(diǎn)分為多級(jí)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述采集單元中包括將采集的電壓值和電流值與預(yù)先設(shè)定的電壓參考值和電流參考值進(jìn)行比較進(jìn)而確定所述蓄電池初始容量的比較模塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于所述蓄電池的初始容量設(shè)定為當(dāng)所述蓄電池充電電流低于所述電流參考值時(shí)為最大值99 %，及當(dāng)所述蓄電池放電電壓低于所述電壓參考值時(shí)為最小值1%。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，其特征在于該裝置通過 DC24V接線端子與所述蓄電池充電箱電連接，通過DCllOV接線端子與所述蓄電池和所述負(fù)載電連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種城軌車輛蓄電池狀態(tài)監(jiān)控裝置，與蓄電池充電箱、蓄電池及負(fù)載電連接，包括電壓采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的放電電壓值；電流采集單元，用于檢測(cè)蓄電池的充電電流和放電電流值；控制器，包括用于采集電壓值和電流值的采集單元、用于計(jì)算蓄電池容量的計(jì)算單元及用于將蓄電池容量狀態(tài)與預(yù)先設(shè)定的容量預(yù)警點(diǎn)進(jìn)行比較的預(yù)警單元，電壓采集單元和電流采集單元的輸出端接入控制器的輸入端； 顯示器，與控制器的輸出端連接，用于蓄電池容量的顯示及報(bào)警提示。本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確及時(shí)地在顯示器上顯示蓄電池的當(dāng)前容量，同時(shí)可以根據(jù)不同的蓄電池容量點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)蓄電池容量的提前預(yù)警，保證列車運(yùn)營(yíng)的安全和可靠。
文檔編號(hào)G01R31/36GK202330665SQ20112044802
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者劉泰, 單保強(qiáng), 吳冬華, 車聰聰 申請(qǐng)人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司