車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型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)包括電池檢測單元、通信單元、傳感檢測單元、示警單元、通信線及列車線。電池檢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。傳感檢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。示警單元接收環(huán)境物理量和工況參數(shù)，并輸出示警信息。本實用新型的車輛電池安全監(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)計了異種結(jié)構(gòu)容錯機制，能夠可靠地檢測到電池存在故障或故障風(fēng)險的情況并及時報警，顯著提高電池安全檢測的可靠性，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]本實用新型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)備正常運行時，車輛從接觸網(wǎng)引入交流或直流電源，進而由牽引系統(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I1v的輔助電源。當接觸網(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，進而導(dǎo)致列車受電弓無法升起，列車無法正常運行，直接影響線路運能。當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，強化對其的安全檢測水平，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檢測的專利。申請?zhí)朇N201310235495的實用新型描述了一種基于GPRS模塊(GPRS即通用分組無線服務(wù)技術(shù)General Packet Rad1 Service的簡稱)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(即控制器局域網(wǎng)絡(luò)Controller Area Network的簡稱)連接網(wǎng)關(guān),并通過GPRS系統(tǒng)遠程輸出；電池組管理系統(tǒng)，其連接電池組進行實時檢測，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。該實用新型能夠使得維護管理人員實時了解電池組系統(tǒng)的各參數(shù)及運行狀態(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的實用新型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電流脈沖發(fā)生器的輸入端連接，所述控制電流脈沖發(fā)生器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)控顯示單元和遠程報警數(shù)據(jù)電流脈沖發(fā)生器的輸入端連接，所述遠程報警數(shù)據(jù)電流脈沖發(fā)生器的輸出端與GSM-R通信系統(tǒng)(即Global System for Mobile Communicat1ns - Railway,屬于專用移動通信的一種，專用于鐵路的日常運營管理，是專門為鐵路通信設(shè)計的綜合專用數(shù)字移動通信系統(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。該實用新型的技術(shù)方案，有效的提高了蓄電池危險狀態(tài)的遠距離報警的實時性、低帶寬性、經(jīng)濟性，在占用較低資源的情況下，實現(xiàn)了危險的及時遠距離傳輸聯(lián)動。
[0006]申請?zhí)朇N201110375403的實用新型描述一種城軌列車蓄電池溫度檢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，在單片機軟件中設(shè)定超溫基準，采集各點溫度信號，與超溫基準比較，同時判斷溫度信號是否正常，無溫度信號則判斷監(jiān)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)，溫度信號正常則進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換將各點實時溫度送入列車監(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的實用新型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)不僅能對電池組進行實時監(jiān)控，而且當電池系統(tǒng)或列車其它部件出現(xiàn)嚴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的實用新型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的AD(即將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號的電路)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的1 口(即輸入輸出口)直接相連進行通訊，實時時間模塊的輸出用I2C總線(即Inter — IntegratedCircuit總線，是一種用于連接微控制器及其外圍設(shè)備的兩線式串行總線，)與其他器件通信，實時時間模塊的輸出和單片機的I2C總線接口相連，CAN通訊模塊直接與單片機的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行積分，估算電池剩余容量，當電池剩余容量估算值低于門限值時，中央處理模塊發(fā)出告警信息。
[0009]申請?zhí)朇N201310370619的實用新型涉及一種動力電池安全監(jiān)控裝置，其特征在于在一個EOJ(即Electronic Control Unit,電子控制單元)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)定的故障處理標準進行故障處理。
[0010]申請?zhí)朇N103633738A的實用新型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)控主機和上級主站監(jiān)控系統(tǒng)這五層；該實用新型既能滿足容量需求又能有效提高電池監(jiān)控信息實時性。
[0011]申請?zhí)朇N201210256401的實用新型描述了一種電池監(jiān)控及保護裝置及其系統(tǒng)與方法，該電池監(jiān)控及保護裝置與一個電池模塊配合使用，電池監(jiān)控及保護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?？刂颇K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行狀態(tài)的正常，然而應(yīng)當注意的是，現(xiàn)有技術(shù)在對蓄電池進行安全檢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，很難確保安全檢測中每一個環(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)。
實用新型內(nèi)容
[0013]本實用新型要解決的技術(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]本實用新型是通過下述技術(shù)方案來解決上述技術(shù)問題的:
[0015]本實用新型提供了一種車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特點在于，包括:一電池檢測單元、一通信單元、一傳感檢測單元、一示警單元、通信線及列車線。
[0016]該電池檢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。
[0017]該傳感檢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)點處的電流。該示警單元用于接收環(huán)境物理量和工況參數(shù)，并輸出示警信息。
[0018]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)姆绞絺鬏斝盘柣驍?shù)據(jù)。通信線和列車線為獨立的兩類導(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)通信的具體實施上，本實用新型可以采用符合相關(guān)國際標準或國家標準的安全通信協(xié)議，從而能夠有效防御丟幀、錯碼、幀序錯等傳輸錯誤，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的可信傳輸。該電池檢測單元可以是設(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)。而傳感檢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。
[0019]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。本實用新型能夠在數(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現(xiàn)對于電池的可靠監(jiān)控。這樣的異構(gòu)容錯機制的設(shè)計，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。
[0020]較佳地，該電池檢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)，該傳感檢測單元采用傳感技術(shù)檢測得到環(huán)境物理量。
[0021]這樣，就在采樣環(huán)節(jié)同樣采用了異構(gòu)容錯機制，即由電池檢測單元實現(xiàn)模擬量采集，可以檢測蓄電池的運行，而傳感檢測單元實現(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，本實用新型就能夠可靠地監(jiān)控列車電池。
[0022]較佳地，該通信線用于采用數(shù)據(jù)通信方式傳輸工況參數(shù)，該傳感檢測單元包括傳感設(shè)備和一電流脈沖發(fā)生器，傳感設(shè)備用于檢測環(huán)境物理量并發(fā)送至該電流脈沖發(fā)生器，該電流脈沖發(fā)生器用于接收環(huán)境物理量、并通過列車線輸出頻率電流脈沖至該示警單元。該示警單元用于接收頻率電流脈沖和工況參數(shù)，并輸出示警信息。
[0023]將以頻率電流脈沖的形式傳輸信號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。該方式還具有故障導(dǎo)向安全的能力，即傳感檢測單元故障時，往往表現(xiàn)為輸出固定電流，沒有電流脈沖變化。因此，基于示警終端收到的列車線電流是為固定值還是有脈沖的變化，操控人員能夠容易地判斷出傳感檢測單元或列車線出現(xiàn)故障，以提醒司機或其他操作人員。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。
[0024]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和該電流脈沖發(fā)生器相連。
[0025]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，輸出報警接點閉合。當蓄電池產(chǎn)生的煙霧濃度較高時，煙霧傳感器感應(yīng)到煙霧，其輸出報警的接點斷開。感溫電纜正常狀態(tài)下，其中的兩根芯線處于斷開狀態(tài)。當蓄電池某處溫度較高且被感溫電纜感應(yīng)到時，感溫電纜兩根芯線閉合。當蓄電池總電流正常時，電流傳感器輸出報警接點閉合。當蓄電池總電流高到一定程度而被電流傳感器感應(yīng)到時，電流傳感器對應(yīng)的輸出報警接點斷開。
[0026]以上具體設(shè)置，能夠避免在故障實際發(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，顯著提高了安全監(jiān)控的效果。
[0027]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。
[0028]較佳地，該視覺報警器包括一顯示屏，該聽覺報警器包括一蜂鳴器。
[0029]較佳地，該示警單元還包括兩個觸發(fā)器，該兩個觸發(fā)器分別用于在通信線斷開和列車線斷開時觸發(fā)設(shè)備故障報警。
[0030]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，即得本實用新型各較佳實例。
[0031]本實用新型的積極進步效果在于:
[0032]本實用新型的車輛電池安全監(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)計了異種結(jié)構(gòu)容錯機制，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)致本實用新型的系統(tǒng)的安全監(jiān)測失效，在能夠可靠地檢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檢測的可靠性，能夠有效地監(jiān)控軌道交通車輛蓄電池的運行安全，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】
[0033]圖1為本實用新型一較佳實施例的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為本實用新型一較佳實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。

【具體實施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖給出本實用新型較佳實施例，以詳細說明本實用新型的技術(shù)方案，但并不因此將本實用新型限制在所述的實施例范圍之中。
[0036]參考圖1所示，本實用新型一較佳實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室，兩個示警終端分別位于兩個司機室內(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檢測完全相同，因此以下僅針對一個電池箱的電池安全檢測所涉及的設(shè)備進行說明。該車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)還包括電池檢測單元101、通信單元102、傳感檢測單元、一路通信線401及兩路列車線402、403。其中，傳感檢測單元包括傳感數(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。
[0037]如圖1所示，在電池箱I內(nèi)，電池檢測單元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室，另一示警終端安裝在列車后端司機室，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。
[0038]在電池箱內(nèi)，電池檢測單元101完成對蓄電池詳細的運行參數(shù)的測量，本實施例中，運行參數(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。
[0039]煙霧傳感器104裝于蓄電池上方，位置上對準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，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，進入煙霧傳感器104。當煙霧濃度被煙霧傳感器104感應(yīng)到，則煙霧傳感器104的輸出報警接點斷開，向傳感數(shù)據(jù)采集單元103發(fā)出煙霧報警信號。
[0040]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。當電纜某處受熱溫度上升時，高溫會破壞芯線之間的絕緣材料，進而使得兩根芯線呈現(xiàn)短路狀態(tài)。因此，纏繞于蓄電池外殼和輸出端子的感溫電纜105，能夠檢測處蓄電池本體是否過熱，同時還可以檢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)致端子的電阻進一步增大，發(fā)熱更加嚴重，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能夠有效檢測端子是否發(fā)熱，在發(fā)熱早期即探測出此種故障隱患。
[0041]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，檢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)蓄電池燃燒等嚴重事故。電流傳感器106檢測總電流的過流現(xiàn)象，當檢測到過流現(xiàn)象時傳感器的常閉接點斷開，向傳感數(shù)據(jù)采集單元103發(fā)出過流報警信號。
[0042]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。
[0043]如圖2所示，本實施例的傳感數(shù)據(jù)采集單元103主要由電流脈沖發(fā)生器、電子開關(guān)和直流電源組成。電流脈沖發(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，電流脈沖發(fā)生器通過電路設(shè)計將其特性調(diào)整為如表I所示。
[0044]表I電流脈沖發(fā)生器功能示意表
[0045]
控制輸入51 控制輸入52 控制輸入53 頻率輸出
(開路觸發(fā))(閉合觸發(fā))(開路觸發(fā))__
閉合__jm__1?^__f0
開路__jm____fi
閉合__^____η
閉合__jm____B
開路__^__1?^__f4
開路__nm____fs
閉合__^__jm__f6
開路閉合Jfg各f7
[0046]電流脈沖發(fā)生器的輸出驅(qū)動電子開關(guān)，其輸出為高電平時，電子開關(guān)導(dǎo)通，直流電源經(jīng)過電子開關(guān)、列車線402和示警終端構(gòu)成閉合回路，產(chǎn)生電流。而當其輸出為低電平時，電子開關(guān)斷開，直流電源被禁止向外輸出，列車線402和示警終端均無電流。電流脈沖發(fā)生器輸出f0?f7共計8種頻率脈沖控制電子開關(guān)導(dǎo)通或截止，將直流電源的輸出電流調(diào)制成相應(yīng)頻率脈沖，經(jīng)列車線傳送至示警終端。
[0047]具體地，當蓄電池工作正常時，所述煙霧傳感器104報警常閉接點閉合，且所述感溫電纜105開路，且所述電流傳感器106報警常閉接點閉合。同時，所述傳感數(shù)據(jù)采集單元103工作正常，且煙霧傳感器104至傳感數(shù)據(jù)采集單元連接導(dǎo)線完好，且電流傳感器106至傳感數(shù)據(jù)采集單元連接導(dǎo)線完好，在這樣的情況下，傳感數(shù)據(jù)采集單元103輸出f0頻率的電流脈沖，經(jīng)過所述列車線傳遞至所述示警終端。若蓄電池產(chǎn)生煙霧，觸發(fā)所述煙霧傳感器報警常閉接點斷開，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率fI電流脈沖；若蓄電池過熱，觸發(fā)所述感溫電纜短路，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f2電流脈沖；若蓄電池過電流，觸發(fā)所述電流傳感器，其常閉接點會斷開，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f3電流脈沖；若煙霧傳感器和感溫電纜同時被觸發(fā)，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f4電流脈沖；若煙霧傳感器和電流傳感器同時被觸發(fā)，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f5電流脈沖；若感溫電纜和電流傳感器同時被觸發(fā)，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f6電流脈沖；若煙霧傳感器、感溫電纜和電流傳感器同時被觸發(fā)，則傳感數(shù)據(jù)采集單元發(fā)送頻率f7電流脈沖。
[0048]所述示警終端解析接收的串行通信數(shù)據(jù)，顯示電池各項參數(shù)，并決定是否觸發(fā)報警。示警終端和通信單元102直接的串行通信采用安全通信協(xié)議，也具有故障導(dǎo)向安全的特征。當通信單元102工作正常時，定時向示警終端301發(fā)送測量數(shù)據(jù)。示警終端301若在規(guī)定時間內(nèi)未收到通信單元102、202的數(shù)據(jù)，則視為通信單元102故障或通信線401斷開，將提示設(shè)備故障，請司乘人員注意。
[0049]若列車線402、403完好，且傳感數(shù)據(jù)采集單元均工作正常，則示警終端能接收到f0頻率的電流脈沖，提示無報警，設(shè)備正常。若接收到fl?f7頻率的電流脈沖，則示警終端發(fā)出相應(yīng)報警。若列車線402、403中斷，示警終端無法接收到電流脈沖，則提示設(shè)備故障。
[0050]示警終端采用聲光組合示警。本實施例采用的實施方式是將LCD液晶顯示器、LED報警指示燈等視覺器件和蜂鳴器等聽覺器材進行組合。采用聲光兩種組合構(gòu)成冗余，當其中一種器材失效時，只要另一種示警器材未同時失效，則示警終端仍能維持示警功能。根據(jù)可靠性理論，兩種器材同時失效的概率遠小于一種器材的失效概率。因此所述的聲光組合示警有效地提高了示警單元的可靠性。
[0051]雖然以上描述了本實用新型的【具體實施方式】，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解，這些僅是舉例說明，本實用新型的保護范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下，可以對這些實施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本實用新型的保護范圍。
【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:一電池檢測單元、一通信單元、一傳感檢測單元、一示警單元、通信線及列車線； 該電池檢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； 該傳感檢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)點處的電流； 該示警單元用于接收環(huán)境物理量和工況參數(shù)，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，該電池檢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)，該傳感檢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，該通信線用于采用數(shù)據(jù)通信方式傳輸工況參數(shù)，該傳感檢測單元包括傳感設(shè)備和一電流脈沖發(fā)生器，傳感設(shè)備用于檢測環(huán)境物理量并發(fā)送至該電流脈沖發(fā)生器，該電流脈沖發(fā)生器用于接收環(huán)境物理量、并通過列車線輸出頻率電流脈沖至該示警單元； 該示警單元用于接收頻率電流脈沖和工況參數(shù)，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，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和該電流脈沖發(fā)生器相連。
5.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。
6.如權(quán)利要求5所述的車輛電池安全監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，該視覺報警器包括一顯示屏，該聽覺報警器包括一蜂鳴器。
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，該示警單元還包括兩個觸發(fā)器，該兩個觸發(fā)器分別用于在通信線斷開和列車線斷開時觸發(fā)設(shè)備故障報警。
【文檔編號】G01K1/02GK204008826SQ201420453914
【公開日】2014年12月10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:上海申通地鐵集團有限公司, 上海申通軌道交通研究咨詢有限公司