[發明專利]動車組蓄電池充電控制系統及方法

有效

• 申請號: 201710705413.3
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107458230B
• 公開（公告）日: 2019-05-10
• 發明（設計）人: 韓冰;楊東軍;張利軍;朱友遠;莊曦;遲久鳴;李海洋;張云龍;沙琮田;時軍偉;林鵬
• 申請（專利權）人: 中車青島四方車輛研究所有限公司
• 主分類號: B60L1/00
• 分類號: B60L1/00;B60L53/24;B60L58/13
• 代理公司: 青島清泰聯信知識產權代理有限公司 37256
• 代理人: 劉雁君

動車組蓄電池充電控制系統，包括電流傳感器以及控制器，控制器獲取蓄電池充電電流信息并可控制蓄電池與充電機之間充電電流的數值大小，包括：充電電流斜率計算單元：用以根據設定的時間間隔內的電流變化計算時間間隔內充電電流變化斜率；充電電流閾值設定及調整單元：用以設定初始充電電流閾值，或，調整設定充電電流的閾值。動車組蓄電池充電控制方法，設定初始充電電流閾值，啟動為蓄電池的充電，并獲取充電電流I；設定充電電流下降斜率參考值k_c，計算電流下降斜率k，若k<k_c，則報警。本發明提出的系統和方法可防止電池自身故障狀況的進一步惡化，為一種安全系數高的蓄電池充電控制系統和方法。

技術領域

本發明屬于蓄電池充電控制技術領域，涉及一種動車組蓄電池充電控制系統及充電控制方法。

背景技術

動車組整車直流供電系統(DC110V)主要由充電機和蓄電池組成，充電機的功能是將車輛從電網變換而來的交流電變換為直流電(3AC440V變換為DC110V)，給整車直流負載供電(照明用電、控制用電、應急用電等)，供電的同時給車載蓄電池充電。動車組蓄電池由多節電池單體組成(以CRH3型動車組為例，蓄電池包括168節蓄電池單體)，功能是在整車尚未升起受電弓、充電機尚未啟動時，由蓄電池給整車提供啟動時所需要的控制電。充電機的輸出端和蓄電池的電源接口在電氣連接上是直連的，充電機同時通過NTC溫度傳感器采集蓄電池箱體內部的溫度，進行保護和電壓調節，動車組充電機及蓄電池系統的電氣框圖如圖1所示。

在動車組尚未升起受電弓前，動車組的所有DC110V供電均由蓄電池提供，電池放電，能量減少，電壓慢慢降低。在動車組升起受電弓，由動車組輔助變流器給充電機提供3AC440V后，充電機開始工作，充電機將輸入的3AC440V變換為穩定的DC110V，一方面替代蓄電池給動車組整車DC110V電壓等級的負載供電，另一方面給蓄電池充電。

目前，充電機給蓄電池充電的控制方法如下。

1、充電機采用恒壓限流方法給蓄電池充電，設定蓄電池充電的最大充電電流閾值，只有在充電電流大于充電電流閾值時，才采取充電調整策略。

2、設計不同的充電補償曲線，以控制實現不同的輸出充電升壓，充電機通過NTC溫度傳感器檢測蓄電池箱內的溫度，并實時監測充電電流，結合蓄電池內的溫度以及蓄電池的充電電流來進行充電補償策略的更換，調整充電電壓。

然而，在動車組的實際運用中，車載蓄電池內部的電池電解液需要經常進行檢查維護，對于電解液不足的電池要進行電解液加注，當因電池自身缺陷導致電解液蒸發過快或電解液不足時，電池單體的內阻將增大，充電過程中此電池單體發熱嚴重，具有電池逐步燒毀的風險，而當蓄電池箱內部的NTC溫度傳感器檢測到蓄電池箱內部超溫時，此時蓄電池箱內部電池單體已經部分或全部燒毀，對整車或充電機來說無法提前預判保護，2016年～2017年曾發生過兩起此類故障，因內部電池單體逐個燒毀，電壓下降，導致整個蓄電池箱的充電電流持續50A左右長時間充電，動車組蓄電池箱內部的84節電池單體燒毀。

發明內容

本發明的目的在于針對動車組蓄電池充電過程中充電電流異常、長時間充電電流數值不下降帶來的充電安全問題，提供一種安全系數高的動車組蓄電池充電控制系統及充電控制方法。

本發明的內容為：動車組蓄電池充電控制系統，包括用以檢測蓄電池充電電流的電流傳感器、檢測蓄電池電壓的電壓傳感器、檢測蓄電池箱體內部溫度的溫度傳感器，以及控制器，所述控制器獲取蓄電池充電電流信息、電壓信息、溫度信息，并可控制蓄電池與充電機之間充電電流的數值大小，所述控制器包括：

充電電流斜率計算單元：用以根據設定的時間間隔內的電流變化計算時間間隔內充電電流變化斜率；

充電電流閾值設定及調整單元：用以設定初始充電電流閾值，并根據充電電流值，或，根據充電電流變化斜率，調整設定充電電流的閾值。