車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)。該車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)包括電池監(jiān)測單元、通信單元、傳感監(jiān)測單元、示警單元、通信線及列車線。電池監(jiān)測單元用于測量車輛電池的工況參數(shù)發(fā)送至通信單元，由通信單元經(jīng)通信線傳輸至示警單元。傳感監(jiān)測單元用于檢測車輛電池所處工作環(huán)境的環(huán)境物理量并經(jīng)由列車線傳輸至示警單元。示警單元根據(jù)接收到的環(huán)境物理量和工況參數(shù)生成并輸出示警信息。本發(fā)明的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，在采樣環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)和示警環(huán)節(jié)均設(shè)計(jì)了異種結(jié)構(gòu)容錯機(jī)制，能夠可靠地監(jiān)測到電池存在故障或故障風(fēng)險的情況并及時報警，顯著提高電池安全監(jiān)測的可靠性，保障了車輛及乘客在應(yīng)急情況下的安全。
【專利說明】車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的很多軌道交通車輛，其都裝有蓄電池，用于提供后備供電。設(shè)備正常運(yùn)行 時，車輛從接觸網(wǎng)引入交流或直流電源，進(jìn)而由牽引系統(tǒng)產(chǎn)生牽引動力，由輔助逆變系統(tǒng)產(chǎn) 生輔助電源，例如直流110V的輔助電源。當(dāng)接觸網(wǎng)斷電或列車輔助逆變系統(tǒng)發(fā)生故障而無 法為列車提供直流供電時，蓄電池將為列車提供可靠的后備電源，用以支持車廂緊急照明、 空調(diào)應(yīng)急通風(fēng)、列車控制和通訊系統(tǒng)正常工作。因此，蓄電池的可靠工作已成為車輛尤其是 列車安全運(yùn)營的基本保障，直接關(guān)系乘員人身安全和行車安全，需要可靠地保持高可用度。
[0003] 以城市軌道交通列車為例，列車蓄電池故障可能會使得輸出電壓偏低，提供電量 不足，進(jìn)而導(dǎo)致列車受電弓無法升起，列車無法正常運(yùn)行，直接影響線路運(yùn)能。當(dāng)列車在地 下隧道中行駛時，如果接觸網(wǎng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障，列車失去外部電力輸入，只能依靠列車蓄 電池為車廂提供應(yīng)急照明和通風(fēng)。如果列車蓄電池存在失電故障，則應(yīng)急照明和通風(fēng)的持 續(xù)時間輕則縮短，重則直接喪失。在沒有應(yīng)急照明的情況下，乘客難以有效快速疏散廂，而 繼續(xù)停留在車廂中，由于沒有足夠的通風(fēng)，乘客還有窒息死亡的風(fēng)險。從另一方面來看，若 列車蓄電池自身存在局部短路故障，會產(chǎn)生緩慢發(fā)熱的現(xiàn)象，熱量聚集到一定程度可能引 起列車起火燃燒，造成重大人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此，需要有效提升車載蓄電池的可用 度，強(qiáng)化對其的安全監(jiān)測水平，提高行車安全性，特別是在應(yīng)急情況下的安全性。如果能夠 配備有效的蓄電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，將顯著改善這一問題。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中，在軌道交通車輛蓄電池領(lǐng)域已有若干涉及安全監(jiān)測的專利。申請 號CN201310235495的發(fā)明描述了一種基于GPRS模塊的鋰電池組安全監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 含：采樣模塊，其設(shè)置于電池組系統(tǒng)中；網(wǎng)關(guān)，其連接采樣模塊輸出端；GPRS模塊，其通過 CAN總線連接網(wǎng)關(guān)，并通過GPRS系統(tǒng)遠(yuǎn)程輸出；電池組管理系統(tǒng)，其連接電池組進(jìn)行實(shí)時監(jiān) 測，并與網(wǎng)關(guān)通過CAN總線連接；監(jiān)控中心服務(wù)器，其遠(yuǎn)程通信連接GPRS模塊；顯示終端， 其連接網(wǎng)關(guān)的輸出端接收監(jiān)控信息。該發(fā)明能夠使得維護(hù)管理人員實(shí)時了解電池組系統(tǒng)的 各參數(shù)及運(yùn)行狀態(tài)，減少了工作量并提高了工作效率，提高了鋰電池組系統(tǒng)的安全可靠性。
[0005] 申請?zhí)朇N201310429399的發(fā)明公開了一種高速列車蓄電池報警系統(tǒng)，包括數(shù)據(jù) 接口單元，所述數(shù)據(jù)接口單元的輸出端與控制處理單元的輸入端連接，所述控制處理單元 的輸出端分別與本地數(shù)據(jù)存儲單元，列車監(jiān)控顯示單元和數(shù)據(jù)判斷模塊連接，所述數(shù)據(jù)判 斷模塊的輸出端分別與列車監(jiān)控顯示單元和遠(yuǎn)程報警數(shù)據(jù)處理單元的輸入端連接，所述遠(yuǎn) 程報警數(shù)據(jù)處理單元的輸出端與GSM-R通信系統(tǒng)連接，所述GSM-R通信系統(tǒng)與地面控制中 心顯示終端連接。該發(fā)明的技術(shù)方案，有效的提高了蓄電池危險狀態(tài)的遠(yuǎn)距離報警的實(shí)時 性、低帶寬性、經(jīng)濟(jì)性，在占用較低資源的情況下，實(shí)現(xiàn)了危險的及時遠(yuǎn)距離傳輸聯(lián)動。
[0006] 申請?zhí)朇N201110375403的發(fā)明描述一種城軌列車蓄電池溫度監(jiān)測報警裝置及控 制方法，在蓄電池表面設(shè)置多處溫度采集點(diǎn)，在單片機(jī)軟件中設(shè)定超溫基準(zhǔn)，采集各點(diǎn)溫度 信號，與超溫基準(zhǔn)比較，同時判斷溫度信號是否正常，無溫度信號則判斷檢測系統(tǒng)或線路出 現(xiàn)故障并將故障記錄送入列車監(jiān)控系統(tǒng)，溫度信號正常則進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將各點(diǎn)實(shí)時溫度送 入列車監(jiān)控系統(tǒng)顯示、存儲。將蓄電池溫度值進(jìn)行記錄，如果超溫則通過列車監(jiān)控系統(tǒng)報 警，并切斷蓄電池充放電電路，以保證蓄電池的正常工作，提高蓄電池使用壽命。
[0007] 申請?zhí)朇N201320835396的發(fā)明公開了一種軌道交通列車電池管理系統(tǒng)，以對列 車上的電池組進(jìn)行管理并將管理信息發(fā)送到列車控制器，包括多個從控單元，從控單元控 制電池組的其中一個電池，以采集單體電池的電壓和溫度；一主控單元，主控單元與從控單 元的任一個均連接，用以采集電池組的總電壓和總電流；CAN總線，用于將從控單元和主控 單元連接，還包括一硬線故障電路和一硬線。該電池管理系統(tǒng)不僅能對電池組進(jìn)行實(shí)時監(jiān) 控，而且當(dāng)電池系統(tǒng)或列車其它部件出現(xiàn)嚴(yán)重故障需要緊急停車時，使用硬線故障是可靠 的方式。
[0008] 申請?zhí)朇N200710118054的發(fā)明描述了一種車載電池監(jiān)控系統(tǒng)，包括中央處理模 塊和若干檢測模塊，其直接連到中央處理模塊單片機(jī)的AD入口，溫度采集模塊輸出的數(shù)字 信號與中央處理模塊單片機(jī)的10 口直接相連進(jìn)行通訊，實(shí)時時間模塊的輸出用I2C總線 與其他器件通信，實(shí)時時間模塊的輸出和單片機(jī)的I2C總線接口相連，CAN通訊模塊直接與 單片機(jī)的CAN接口相連。中央處理模塊檢測電池溫度、電壓、電流，對電池充放電電量進(jìn)行 積分，估算電池剩余容量，當(dāng)電池剩余容量估算值低于門限值時，中央處理模塊發(fā)出告警信 肩、。
[0009] 申請?zhí)朇N201310370619的發(fā)明涉及一種動力電池安全監(jiān)控裝置，其特征在于在 一個ECU上分別連接有溫度檢測、氧氣濃度檢測、氫氣濃度檢測、氣壓檢測、GPS/GPRS通信 等電路，其與已有的動力電池管理系統(tǒng)結(jié)合起來使用，作為電池管理系統(tǒng)的重要補(bǔ)充，可以 檢測到動力電池的重大安全故障隱患并作出預(yù)警，同時可以依據(jù)設(shè)定的故障處理標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 故障處理。
[0010] 申請?zhí)朇N103633738A的發(fā)明公開了一種儲能系統(tǒng)的電池監(jiān)控信息傳輸方法，對 電池監(jiān)控信息進(jìn)行分類、分級和分層的處理：將電池監(jiān)控信息分兩類，即遙測信息和告警信 息；相對于遙測信息而言，給告警信息配置較高的優(yōu)先等級，在傳輸和處理的工程中，告警 信息都較遙測信息得到優(yōu)待；將電池監(jiān)控信息劃分為電池單體、電池模塊和電池堆級信息； 將電池監(jiān)控信息的傳輸路徑由下往上劃分為電池單體管理單元、電池模塊管理單元、電池 管理系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)的后臺監(jiān)控主機(jī)和上級主站監(jiān)控系統(tǒng)這五層；該發(fā)明既能滿足容量需 求又能有效提高電池監(jiān)控信息實(shí)時性。
[0011] 申請?zhí)朇N201210256401的發(fā)明描述了一種電池監(jiān)控及保護(hù)裝置及其系統(tǒng)與方 法，該電池監(jiān)控及保護(hù)裝置與一個電池模塊配合使用，電池監(jiān)控及保護(hù)裝置包含一個感測 模塊及一個電連接電池模塊及感測模塊的控制模塊。控制模塊根據(jù)其中至少一個感測單元 的感測結(jié)果控制電池模塊供電與否，并于發(fā)生異常時，及時切斷電池模塊的電力輸出的功 效。
[0012] 盡管上述現(xiàn)有技術(shù)均涉及對于電池的監(jiān)控并在一定程度上保障運(yùn)行狀態(tài)的正常， 然而應(yīng)當(dāng)注意的是，現(xiàn)有技術(shù)在對蓄電池進(jìn)行安全監(jiān)測時只要其中任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障 就會導(dǎo)致整個監(jiān)測系統(tǒng)失效。由于蓄電池本身的大部分作用就在于對于應(yīng)急情況的保障， 在這些應(yīng)急情況發(fā)生時，很難確保安全監(jiān)測中每一個環(huán)節(jié)涉及的設(shè)備都能正常工作，這就 使得現(xiàn)有的蓄電池安全監(jiān)測系統(tǒng)或者類似系統(tǒng)在實(shí)際使用中仍然難以保障蓄電池可靠地 能夠應(yīng)對應(yīng)急狀況的出現(xiàn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)對于蓄電池狀態(tài)的監(jiān)控在一些情 況下有可能失效，監(jiān)控的可靠性仍然不夠高，因而軌道車輛在緊急情況下需使用蓄電池時 仍存在較大故障風(fēng)險和安全隱患的缺陷，提出一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)。
[0014] 本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的：
[0015] 本發(fā)明提供了一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特點(diǎn)在于，包括：一電池監(jiān)測單元、 一通信單元、一傳感監(jiān)測單元、一示警單元、通信線及列車線。
[0016] 該電池監(jiān)測單元用于測量車輛電池的工況參數(shù)并將測得的工況參數(shù)發(fā)送至該通 信單元，工況參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一種：車輛電池的單體電壓、總電壓、電流、剩余電 量、絕緣電阻和溫度。
[0017] 該通信單元用于將接收到的工況參數(shù)通過通信線傳輸至該示警單元。
[0018] 該傳感監(jiān)測單元用于檢測車輛電池所處工作環(huán)境的環(huán)境物理量，并將檢測到的環(huán) 境物理量通過列車線傳輸至該示警單元，環(huán)境物理量包括以下參數(shù)中的至少一種：煙霧濃 度、溫度、電路中預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)處的電流。
[0019] 該示警單元用于根據(jù)接收到的環(huán)境物理量和電池的工況參數(shù)生成示警信息，并輸 出示警信息。
[0020] 其中，列車線為現(xiàn)有的列車中的用于傳遞相關(guān)電氣指令或信息的線路，列車線從 其功能來說只需要是導(dǎo)線即可，在此可以理解為列車中用于以電流的形式傳遞相關(guān)電氣控 制指令的特定導(dǎo)線。而通信線則允許采用某種現(xiàn)有的通信協(xié)議以數(shù)據(jù)的通信傳輸?shù)姆绞絺?輸信號或數(shù)據(jù)。通信線和列車線為獨(dú)立的兩類導(dǎo)線，并且其傳輸信號或數(shù)據(jù)的原理也存在 很大不同，這二者即構(gòu)成異構(gòu)冗余，這使得二者由于某些故障或某種環(huán)境的影響同時癱瘓 或失靈的可能性極小。舉例來說，可以采用串行數(shù)據(jù)通信的形式經(jīng)通信線將工況參數(shù)發(fā)送 至示警終端。在數(shù)據(jù)通信的具體實(shí)施上，本發(fā)明可以采用符合相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)或國家標(biāo)準(zhǔn)的 安全通信協(xié)議，從而能夠有效防御丟幀、錯碼、幀序錯等傳輸錯誤，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信傳輸。該 電池監(jiān)測單元可以是設(shè)于列車的電池附近，采集和電池工作狀態(tài)相關(guān)的參數(shù)。而傳感監(jiān)測 單元用于檢測車輛電池所處工作環(huán)境的環(huán)境物理量，具體來說，針對各個不同的物理量可 以設(shè)置不同的傳感器。
[0021] 在最理想的情況下，示警終端能夠獲得檢測得到的所有工況參數(shù)和所有環(huán)境物理 量，這樣就能夠全面掌握列車電池的狀態(tài)。但應(yīng)當(dāng)注意的是，基于這些參數(shù)或物理量中的一 個或者多個就能夠在一定程度上判斷列車電池能否正常工作。本發(fā)明能夠在數(shù)據(jù)通信發(fā)生 故障而喪失信息傳輸功能的情況下，仍能夠通過列車線將檢測得到的部分參數(shù)傳輸至示警 終端，基于這部分參數(shù)，仍然足以獲知列車電池的狀態(tài)是否正?；蛘哒f是否可用。因此，即 使在安全監(jiān)測系統(tǒng)的部分組件失靈或故障時，仍然能夠大體上正常工作實(shí)現(xiàn)對于電池的可 靠監(jiān)控。這樣的異構(gòu)容錯機(jī)制的設(shè)計(jì)，能夠基本完全杜絕在任何緊急情況下對于電池的安 全監(jiān)控出現(xiàn)失效狀況，因而對于保障列車的安全而言可靠性得到了大幅提高。
[0022] 較佳地，該電池監(jiān)測單元采用對電路模擬量的數(shù)值測量以得到工況參數(shù)，該傳感 監(jiān)測單元采用傳感技術(shù)檢測得到環(huán)境物理量。
[0023] 這樣，就在采樣環(huán)節(jié)同樣采用了異構(gòu)容錯機(jī)制，即由電池監(jiān)測單元實(shí)現(xiàn)模擬量采 集，可以監(jiān)測蓄電池的運(yùn)行，而傳感監(jiān)測單元實(shí)現(xiàn)例如煙霧、過熱、過流等客觀環(huán)境的傳感 測量。只要這兩類檢測不同時失效，本發(fā)明就能夠可靠地監(jiān)控列車電池。
[0024] 較佳地，該通信線用于利用數(shù)據(jù)通信傳輸工況參數(shù)，該傳感監(jiān)測單元包括傳感設(shè) 備和一處理單元，傳感設(shè)備用于檢測環(huán)境物理量并發(fā)送至該處理單元，該處理單元用于根 據(jù)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換規(guī)則將收到的環(huán)境物理量轉(zhuǎn)換為頻率電流脈沖、然后將頻率電流脈沖通過列 車線傳輸至該示警單元。該示警單元用于解析接收到的頻率電流脈沖的頻率特征，并根據(jù) 接收到的頻率電流脈沖和工況參數(shù)生成示警信息，并輸出示警信息。
[0025] 將環(huán)境物理量轉(zhuǎn)換為頻率電流脈沖不僅有利于列車線的傳輸，降低了對于列車線 的要求，還保證了較高的傳輸效率，對于示警單元而言，也能夠通過較為簡單的處理根據(jù)頻 率電流脈沖生成示警信息。同時該方式具有故障導(dǎo)向安全的能力，即傳感監(jiān)測單元故障時， 往往表現(xiàn)為輸出固定電流，沒有電流脈沖變化。因此，示警終端若接收到的列車線電流為固 定值而沒有脈沖變化，則能夠判斷出傳感監(jiān)測單元或列車線出現(xiàn)故障，即設(shè)備故障，發(fā)出設(shè) 備故障報警，以提醒司機(jī)或其他操作人員。如此，就避免了由于設(shè)備發(fā)生故障而操控人員又 難以知曉，導(dǎo)致故障未被及時排除從而發(fā)生電池過熱起火等事件，而危及人員安全。此外， 容易理解地，此處的轉(zhuǎn)換規(guī)則可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置。
[0026] 較佳地，該處理單元存儲有各個環(huán)境物理量的取值范圍，該處理單元用于判斷收 到的環(huán)境物理量是否超出對應(yīng)的取值范圍，并根據(jù)預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)換規(guī)則將超出對應(yīng)數(shù)值 范圍的環(huán)境物理量轉(zhuǎn)換為頻率電流脈沖、然后將頻率電流脈沖通過列車線傳輸至該示警單 J Li 〇
[0027] 較佳地，該轉(zhuǎn)換規(guī)則或該第一轉(zhuǎn)換規(guī)則規(guī)定，每一環(huán)境物理量對應(yīng)頻率電流脈沖 的一個頻率。
[0028] 當(dāng)然，舉例來說，另一種設(shè)置方式也可以將不同的參數(shù)對應(yīng)于頻率電流脈沖的不 同幅度。此外，也可以將環(huán)境物理量和頻率電流脈沖的頻率之間的對應(yīng)關(guān)系或者說轉(zhuǎn)換規(guī) 則設(shè)置為以多個環(huán)境物理量的組合對應(yīng)于不同的頻率電流脈沖的頻率。
[0029] 較佳地，傳感設(shè)備包括煙霧傳感器、電流傳感器和感溫電纜，煙霧傳感器和電流傳 感器采用常閉接點(diǎn)和該處理單元相連。
[0030] 其中，煙霧傳感器、感溫電纜和電流傳感器均可設(shè)置為開關(guān)量輸出型傳感器的形 式。煙霧傳感器正常狀態(tài)下，輸出報警接點(diǎn)閉合。當(dāng)蓄電池產(chǎn)生煙霧濃度達(dá)到報警閾值時， 煙霧傳感器輸出報警接點(diǎn)斷開。感溫電纜正常狀態(tài)下，其中的兩根芯線處于斷開狀態(tài)。當(dāng) 蓄電池某處溫度達(dá)到報警閾值時，感溫電纜兩根芯線閉合。當(dāng)蓄電池總電流處于未超過報 警閾值時，電流傳感器輸出報警接點(diǎn)閉合。蓄電池總電流達(dá)到報警閾值時，電流傳感器輸出 報警接點(diǎn)斷開。這樣的具體設(shè)置，能夠避免在故障實(shí)際發(fā)生時，由于報警線路或信號傳輸線 路的斷開，致使報警單元一側(cè)或這側(cè)的人員誤以為電池一切正常，帶來安全隱患。
[0031] 較佳地，該示警單元還用于在一預(yù)設(shè)時長未接收到環(huán)境物理量或未接收到工況參 數(shù)的情況下輸出設(shè)備故障報警。
[0032] 較佳地，該示警單元包括用于輸出示警信息的一視覺報警器和一聽覺報警器。
[0033] 在符合本領(lǐng)域常識的基礎(chǔ)上，上述各優(yōu)選條件，可任意組合，即得本發(fā)明各較佳實(shí) 例。
[0034] 本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：
[0035] 本發(fā)明的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，在采樣環(huán)節(jié)、數(shù)據(jù)傳輸環(huán)節(jié)和示警環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)了 異種結(jié)構(gòu)容錯機(jī)制，在安全監(jiān)測中的各個環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的單一設(shè)備故障均不會導(dǎo)致本發(fā)明 的系統(tǒng)的安全監(jiān)測失效，在能夠可靠地監(jiān)測到電池存在故障或故障風(fēng)險的情況并及時發(fā)出 報警，顯著提高列車電池安全監(jiān)測的可靠性，能夠有效地監(jiān)控軌道交通車輛蓄電池的運(yùn)行 安全，防止發(fā)生蓄電池過熱、燃燒、無法供電等多種類型的事故，保障了車輛及乘客在應(yīng)急 情況下的安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)中傳感數(shù)據(jù)采集單元的示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038] 下面結(jié)合附圖給出本發(fā)明較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但并不因 此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0039] 參考圖1所示，本發(fā)明一較佳實(shí)施例的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)包括2個電池箱以 及位于兩端的兩個司機(jī)室，兩個示警終端分別位于兩個司機(jī)室內(nèi)，每個電池箱均設(shè)有一組 蓄電池。由于針對各個電池箱的電池安全監(jiān)測完全相同，因此以下僅針對一個電池箱的電 池安全監(jiān)測所涉及的設(shè)備進(jìn)行說明。該車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括電池監(jiān)測單元101、通 信單元102、傳感監(jiān)測單元、一路通信線401及兩路列車線402、403。其中，傳感監(jiān)測單元包 括傳感數(shù)據(jù)采集單元103、煙霧傳感器104、感溫電纜105和電流傳感器106。
[0040] 如圖1所示，在電池箱1內(nèi)，電池監(jiān)測單元101和通信單元102相連，煙霧傳感器 104、感溫電纜105、電流傳感器106分別和傳感數(shù)據(jù)采集單元103相連。示警終端301安裝 在列車前端司機(jī)室，另一示警終端安裝在列車后端司機(jī)室，傳感數(shù)據(jù)采集單元103通過列 車線402、403和示警終端相連。通信單元102則通過通信線401和示警終端相連。
[0041] 在電池箱內(nèi)，電池監(jiān)測單元101完成對蓄電池詳細(xì)的運(yùn)行參數(shù)的測量，本實(shí)施例 中，運(yùn)行參數(shù)包括單體電池電壓、蓄電池總電壓、蓄電池總電流、剩余電量、絕緣電阻和電池 溫度等。
[0042] 煙霧傳感器104裝于蓄電池上方，位置上對準(zhǔn)蓄電池的泄放閥或安全閥，用于探 測蓄電池產(chǎn)生的煙霧。煙霧傳感器104的輸出為開關(guān)量，設(shè)置為繼電器常閉接點(diǎn)，若蓄電池 過熱或陰燃而產(chǎn)生煙霧，從蓄電池泄放閥或安全閥或其他部位逸出，進(jìn)入煙霧傳感器104。 當(dāng)煙霧濃度達(dá)到煙霧傳感器104的報警閾值，則煙霧傳感器104的輸出報警接點(diǎn)斷開，向傳 感數(shù)據(jù)采集單元103發(fā)出煙霧報警信號。
[0043] 感溫電纜105纏繞于蓄電池外殼和輸出端子，完成蓄電池過熱檢測。感溫電纜105 是一類溫度敏感型的特制傳感器，當(dāng)電纜各處溫度均低于報警閾值時，其兩根芯線呈現(xiàn)開 路狀態(tài)；當(dāng)電纜某處受熱，溫度上升至報警閾值時，破壞芯線之間的絕緣材料，兩根芯線呈 現(xiàn)短路狀態(tài)。感溫電纜105纏繞于蓄電池外殼和輸出端子，可以監(jiān)測蓄電池本體是否過熱， 同時還可以監(jiān)測輸出端子是否過熱。由于蓄電池端子和導(dǎo)線連接，多采用螺栓固定。在列 車車載的頻繁振動環(huán)境下，螺栓容易松動。若螺栓松動，導(dǎo)致導(dǎo)線和端子接觸不良，接觸電 阻增大。在蓄電池總電流不變的情況下，根據(jù)電流做功的公式W= I2R可知，接觸面產(chǎn)生的 熱量增加，溫度上升，而溫度上升導(dǎo)致端子的電阻進(jìn)一步增大，發(fā)熱更加嚴(yán)重，形成正反饋。 這最終就會導(dǎo)致接觸面迅速發(fā)熱，甚至端子熔化。因此，感溫電纜105能夠有效監(jiān)測端子是 否發(fā)熱，在發(fā)熱早期即探測出此種故障隱患。
[0044] 電流傳感器106和傳感數(shù)據(jù)采集單元103連接，其電流測量端串聯(lián)在蓄電池主回 路，監(jiān)測流過的蓄電池的總電流，防止蓄電池過流損壞，并預(yù)防由于過流發(fā)熱引發(fā)蓄電池燃 燒等嚴(yán)重事故。電流傳感器106采用帶電流超限報警功能的電流傳感器，當(dāng)總電流過流時， 傳感器輸出報警常閉接點(diǎn)斷開，向傳感數(shù)據(jù)采集單元103發(fā)出過流報警信號。
[0045] 所述傳感數(shù)據(jù)采集單元103連接煙霧傳感器104、感溫電纜105和電流傳感器 106,感知蓄電池工況是否異常，并實(shí)時檢測煙霧傳感器104、電流傳感器105的連線是否完 好。傳感數(shù)據(jù)采集單元經(jīng)過所述列車線402和所述示警終端相連。
[0046] 如圖2所示，本實(shí)施例的傳感數(shù)據(jù)采集單元103主要由頻率可編程脈沖發(fā)生器、電 子開關(guān)和直流電源組成。頻率可編程脈沖發(fā)生器具有3個控制輸入，分別為控制輸入51、控 制輸入52和控制輸入53?？刂戚斎?1連接煙霧傳感器，控制輸入52連接感溫電纜，控制 輸入53連接電流傳感器。其中的頻率可編程脈沖發(fā)生器特性如表1所示。
[0047] 表1頻率可編程脈沖發(fā)生器功能示意表
[0048]
【權(quán)利要求】
1. 一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括：一電池監(jiān)測單元、一通信單元、一 傳感監(jiān)測單元、一示警單元、通信線及列車線； 該電池監(jiān)測單元用于測量車輛電池的工況參數(shù)并將測得的工況參數(shù)發(fā)送至該通信單 元，工況參數(shù)包括以下參數(shù)中的至少一種：車輛電池的單體電壓、總電壓、電流、剩余電量、 絕緣電阻和溫度； 該通信單元用于將接收到的工況參數(shù)通過通信線傳輸至該示警單元； 該傳感監(jiān)測單元用于檢測車輛電池所處工作環(huán)境的環(huán)境物理量，并將檢測到的環(huán)境物 理量通過列車線傳輸至該示警單元，環(huán)境物理量包括以下參數(shù)中的至少一種：煙霧濃度、溫 度、電路中預(yù)設(shè)節(jié)點(diǎn)處的電流； 該示警單元用于根據(jù)接收到的環(huán)境物理量和工況參數(shù)生成示警信息，并輸出示警信 息。
2. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該電池監(jiān)測單元采用對 電路模擬量的數(shù)值測量以得到工況參數(shù)，該傳感監(jiān)測單元采用傳感技術(shù)檢測得到環(huán)境物理 量。
3. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該通信線用于利用數(shù)據(jù) 通信傳輸工況參數(shù)，該傳感監(jiān)測單元包括傳感設(shè)備和一處理單元，傳感設(shè)備用于檢測環(huán)境 物理量并發(fā)送至該處理單元，該處理單元用于根據(jù)預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)換規(guī)則將收到的環(huán)境物理量轉(zhuǎn) 換為頻率電流脈沖、然后將頻率電流脈沖通過列車線傳輸至該示警單元； 該示警單元用于解析接收到的頻率電流脈沖的頻率特征，并根據(jù)接收到的頻率電流脈 沖和工況參數(shù)生成示警信息，并輸出示警信息。
4. 如權(quán)利要求3所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該處理單元存儲有各個 環(huán)境物理量的取值范圍，該處理單元用于判斷收到的環(huán)境物理量是否超出對應(yīng)的取值范 圍，并根據(jù)預(yù)設(shè)的第一轉(zhuǎn)換規(guī)則將超出對應(yīng)數(shù)值范圍的環(huán)境物理量轉(zhuǎn)換為頻率電流脈沖、 然后將頻率電流脈沖通過列車線傳輸至該示警單元。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該轉(zhuǎn)換規(guī)則或該第一 轉(zhuǎn)換規(guī)則規(guī)定，每一環(huán)境物理量對應(yīng)頻率電流脈沖的一個頻率。
6. 如權(quán)利要求3或4所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，傳感設(shè)備包括煙霧傳 感器、電流傳感器和感溫電纜，煙霧傳感器和電流傳感器采用常閉接點(diǎn)和該處理單元相連。
7. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該示警單元還用于在一 預(yù)設(shè)時長未接收到環(huán)境物理量或未接收到工況參數(shù)的情況下輸出設(shè)備故障報警。
8. 如權(quán)利要求1所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該示警單元包括用于輸 出示警信息的一視覺報警器和一聽覺報警器。
【文檔編號】G01R19/165GK104215823SQ201410394911
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】周巧蓮, 沈拓, 畢艷祥, 金碧筠, 鄧奇, 韋樂香 申請人:上海申通地鐵集團(tuán)有限公司, 上海申通軌道交通研究咨詢有限公司
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