專利名稱：用于車載蓄電池組的溫度檢測與診斷報警的車載監(jiān)控裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種城軌車輛車載監(jiān)控裝置，尤其涉及一種用于車載蓄電池組 的車載監(jiān)控裝置。
背景技術：
隨著城市化進程和流動人口的劇增，軌道交通車輛是緩解不堪負重的地面交通 壓力的有效工具，由于它的快速、經(jīng)濟、舒適、準時等特點，倍受人們親睞，在許多國 家和城市得到廣泛的應用。但軌道交通車輛在快速運營中有一個潛在的安全問題，那就 是火災時有發(fā)生。軌道交通車輛火災極易引發(fā)群死群傷惡性事故，造成生命財產(chǎn)的巨大 損失，從而引起了人們的廣泛重視。在軌道交通車輛的火災事故中，由于車載輔助供電后備電源的蓄電池組的過溫 過熱而發(fā)生起火是火災事故的一個重要原因，在軌道交通車輛之一的磁懸浮列車的運營 中，由于車載蓄電池過溫過熱而引發(fā)起火更是火災事故的首要元兇。在現(xiàn)有技術中，為了確保地鐵、城軌列車、磁懸浮列車等軌道交通車輛工作的 可靠性，針對蓄電池模塊進行過溫保護以及超溫報警已經(jīng)成為一個成為一個亟待解決的 問題。通過安裝蓄電池車載監(jiān)控裝置，能夠實時有效地監(jiān)控蓄電池組充放電過程中的 溫度變化差異，能夠反映出各電池物理化學性能的差異，便于維修人員及時發(fā)現(xiàn)異常電 池，以便及時處理或更換，確保整個系統(tǒng)的可靠性。在我國，目前針對軌道交通車輛蓄電池組所安裝的溫度檢測和報警裝置尚屬少 數(shù)，通過串行數(shù)字型溫度傳感器集成多個溫度傳感器接口，同時具備溫度檢測、顯示以 及故障診斷、超溫報警的車載監(jiān)控裝置尚屬空白，在上海地鐵2號線使用80編組的FNC 262 MR型鎳鎘蓄電池中，僅設置了一個PT100溫度傳感器，采集單點的溫度無法對整個 蓄電池組進行實時有效的監(jiān)控，更無法對蓄電池個體進行長期的狀態(tài)跟蹤檢測和有效的 故障診斷。在實用新型專利《一種具有溫度檢測及顯示報警功能的密封蓄電池》(專利號 02225808.6)中，提到了一種采用集成耐酸堿、耐腐蝕的溫度傳感器密封式蓄電池，通過 安裝在蓄電池內(nèi)部的電極柱、電極板、蓄電池側面等多個部位進行溫度采樣，取得較高 準確性的溫度數(shù)據(jù)，然而針對蓄電池單體內(nèi)部采取的多點溫度數(shù)據(jù)所具有的準確度不盡 相同，是否能夠采用平均化取得代表性的溫度值尚缺乏理論依據(jù)，另該專利對于我國現(xiàn) 有的軌道交通城軌列車的實際情況來說并不適用，僅對于一個蓄電池單體的溫度采集就 需要安裝多個溫度傳感器以及同模擬溫度傳感器相配置的信號放大電路、信號報警電路 等，大大提高了蓄電池的成本，在施工和運營中不具可行性，并不適合軌道車輛現(xiàn)有堿 性蓄電池模塊的改裝工作。除此之外，密封性蓄電池不適于軌道交通車輛組建車載監(jiān)控 網(wǎng)絡，不具有發(fā)展性和可擴展性。所以設計一種用于車載蓄電池組的車載監(jiān)控裝置是技術人員需要解決的問題。發(fā)明內(nèi)容本實用新型需要解決的技術問題是提供了一種用于車載蓄電池組的溫度檢測與 診斷報警的車載監(jiān)控裝置，旨在解決上述的問題。為了解決上述技術問題，本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的本實用新型包括蓄電池組；在所述的蓄電池組中每個蓄電池的電極柱上固定 連接一密封安裝閥；在所述的密封安裝閥的上層空腔內(nèi)安置一溫度傳感器；所述的溫度 傳感器通過連線與車載控制器連接。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果是可真實地反映出車載蓄電池組中 每個蓄電池的溫度以及蓄電池組的平均溫度，并能夠針對蓄電池單體建立長期的狀態(tài)跟 蹤檢測，設定合適的報警閾值，并實時檢測蓄電池單體是否出現(xiàn)故障，便于及時維修和 更換。

圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是采用本實用新型的工作原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細描述由圖1可見本實用新型包括蓄電池組；在所述的蓄電池組中每個蓄電池1 的電極柱上固定連接一密封安裝閥2 ；在所述的密封安裝閥2的上層空腔內(nèi)安置一溫度傳 感器3 ；所述的溫度傳感器3通過連線4與車載控制器連接；所述的溫度傳感器是串行數(shù)字型溫度傳感器；密封安裝閥2通過與電極柱螺紋的緊密配合，旋轉擰緊固定在蓄電池電極柱 上，使得溫度傳感器探頭與電極柱金屬表面緊密接觸。由圖2可見車載控制器中設有車載控制與診斷軟件，能夠對溫度傳感器采集 到的溫度信號進行分析處理，車載軟件中的故障診斷模塊能夠存儲蓄電池組每個單體充 放電過程的溫度診斷表，該溫度診斷表由維護人員根據(jù)蓄電池單體一周內(nèi)充放電過程中 溫度隨充放電時間變化的大量數(shù)據(jù)，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立數(shù)學模型，獲得充放電隨采 樣時間變化的曲線，能夠較好地代表蓄電池單體的充放電特性，形成溫度表存儲在控制 器中。車載監(jiān)控軟件實時檢測蓄電池組的工作溫升并對蓄電池單體進行診斷，便于維護 人員及時發(fā)現(xiàn)異常電池，以便及時處理，確保整個系統(tǒng)工作的可靠性，控制器具有的報 警功能可隨時向外發(fā)出報警信息，便于即使及時處理出現(xiàn)的問題。該裝置適用于軌道交 通車輛所使用的所有蓄電池組，可用于對現(xiàn)有軌道交通車輛蓄電池模塊進行改裝，安裝 和拆卸過程非常方便，十分適合軌道交通車輛的實際工作狀況。除此之外，該車載監(jiān)控 軟件還具有CAN接口以及RS485接口，便于組建分布式車載監(jiān)控網(wǎng)絡，具有較強的實用 性和擴展性。在本實用新型中溫度傳感器采用數(shù)字溫度傳感器DS1820，根據(jù)其獨特的單總線 數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議向車載控制器發(fā)送溫度信號，其理論最小轉換時間可達到93.75ms，通過軟 件設置可實現(xiàn)溫度測控精度為o.rc。
4[0020]顯示模塊是一種攝氏溫度數(shù)字顯示器或者華氏溫度數(shù)字顯示器，通過顯示界面 和控制按鈕可以查看當前連接到蓄電池車載控制器的蓄電池單體個數(shù)、蓄電池單體ID 號、蓄電池單體的溫度、蓄電池單體工作溫度、蓄電池組的平均溫度以及是否發(fā)生故障 ^fn 息?？刂瓢粹o和指示燈主要包括上下左右方向按鍵、軟件重啟按鍵、返回、確認按 鍵，以及車載電源開關，車載指示燈主要包括正常工作指示燈(綠色顯示)和故障報警指 示燈(紅色顯示)。安裝閥由工程塑料(ABS或MBS)構成，其螺紋同蓄電池模塊的電極柱相配合， 上部空腔中密封保護溫度傳感器，并同蓄電池電極柱旋轉擰合，使得溫度傳感器探頭與 電極柱金屬表面緊密接觸，杜絕了外部環(huán)境的干擾，能夠有效地保護溫度傳感器以及蓄 電池電極柱免受雨水、潮濕天氣侵蝕以及異物撞擊?？刂破髋c溫度傳感器接口通過密封的I/O擴展板連接，根據(jù)DS1820獨有的單總 線工作原理，可方便地進行級聯(lián)擴展，便于對軌道交通車輛蓄電池組的改裝。車載軟件中主要包括數(shù)據(jù)采集與通信模塊，故障診斷模塊以及溫度顯示模塊， 數(shù)據(jù)采集與通信模塊主要接收多個溫度傳感器采集到的溫度信號，對其進行處理，并將 蓄電池單體充放電的溫度值存儲起來，定時送到故障診斷模塊，當蓄電池閑置狀態(tài)下溫 度變化范圍很小，并長時間沒有顯著變化時，可認為蓄電池模塊沒有進行充放電工作， 狀態(tài)指示燈滅，故障指示燈滅，數(shù)據(jù)采集與通信模塊不將溫度值送入故障診斷模塊；除 此之外，若多個車載控制裝置級聯(lián)或者同上位機組建分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與通信模塊 還負責將采集到的溫度信號和報警信號傳遞給上位機；故障診斷模塊中存儲有每個連接 的蓄電池單體的充放電溫度表，通過實際溫度同溫度表中的正常溫度進行比較，判斷蓄 電池單體是否出現(xiàn)故障，若溫度變化異常，采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立的充放電模型還具有 一定的預測性，能夠提前若干時間進行溫度預警；溫度顯示模塊主要將蓄電池溫度信號 顯示在液晶屏上，便于工作人員進行查詢和維護。本實用新型與現(xiàn)階段軌道交通車輛所采用的單個模擬溫度傳感器相比，具有強 大的溫度檢測、顯示與故障診斷、超溫報警功能，彌補了軌道交通車輛蓄電池車載監(jiān)控 裝置的空白。本實用新型還具有CAN總線接口和RS485總線接口，具有較強的實用性和可擴 展性，便于軌道交通車輛組建分布式監(jiān)控系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集與通信模塊根據(jù)單總線協(xié)議接收多個數(shù)字溫度傳感器采集到的溫度信 號，每個數(shù)字溫度傳感器對應蓄電池單體ID，并對其進行處理，當蓄電池模塊進行充放 電時，蓄電池組的溫度發(fā)生變化，數(shù)據(jù)采集與通信模塊將蓄電池單體充放電的溫度值存 儲起來，并定時送到故障診斷模塊進行處理，此時正常工作指示燈亮(綠色)，故障指 示燈滅。當蓄電池閑置狀態(tài)下溫度變化范圍很小，并長時間沒有顯著變化時，可認為蓄 電池模塊沒有進行充放電工作，狀態(tài)指示燈滅，故障指示燈滅，數(shù)據(jù)采集與通信模塊不 將溫度值送入故障診斷模塊；除此之外，如果由若多個車載控制裝置級聯(lián)或者同上位機 組建分布式系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集與通信模塊還負責將采到的溫度信號和報警信號傳遞給上位 機。故障診斷模塊中存儲有每個連接的蓄電池單體的充放電溫度表，該溫度表由維護人員通過上位機取得車載監(jiān)控軟件每日的最新數(shù)據(jù)，通過大量正常充放電的數(shù)據(jù)進行 訓練，建立人工神經(jīng)網(wǎng)絡數(shù)學模型，獲得最接近蓄電池單體充放電的溫度曲線，形成溫 度隨采樣時間變化的溫度表，該溫度表具有較高的準確度。故障診斷模塊將實際溫度同 溫度表中的正常溫度進行比較，從而判斷蓄電池單體是否出現(xiàn)故障，若溫度變化異常， 采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡建立的充放電模型還具有一定的預測性，能夠提前若干時間進行溫度 預警。若蓄電池單體處于故障狀態(tài)，狀態(tài)指示燈滅，故障指示燈亮(紅色)。溫度顯示模塊主要將蓄電池溫度信號顯示在液晶屏上，并具有上下左右方向 盤、確認、返回、軟件重啟等按鈕，便于工作人員進行查詢和維護，除此之外，溫度顯 示模塊通過狀態(tài)指示燈以及故障指示燈顯示當前蓄電池組的工作狀態(tài)，便于進行蓄電池 過溫過熱報警。若蓄電池車載監(jiān)控裝置發(fā)生故障，維護人員通過電源開關關閉車載監(jiān)控 裝置電源，可進行拆卸修復。數(shù)字溫度傳感器根據(jù)單總線協(xié)議同車載控制器相連，車載控制器I/O擴展板位 于密封的控制器殼體下方，便于防水，同時提高車載裝置工作的可靠性，連接線通過固 定在蓄電池模塊上的防水電纜分組引出，再分別安裝在每個蓄電池單體的電極柱上，通 過安全閥的緊密擰合，溫度傳感器的探頭同電極柱的表面完美結合，密封安全閥更提供 了良好的防護效果，避免外界環(huán)境的干擾，從而提高溫度傳感器工作的準確性。 上述結構中的電路連接部分可采用現(xiàn)有技術中已經(jīng)廣泛應用的電子電路，不再 給出詳細描述。 預留的CAN總線接口和RS485總線接口還使得車載監(jiān)控裝置具有較強的可擴 展性和實用性，便于組建軌道交通車輛的車載監(jiān)控網(wǎng)絡，全面提高機車運行的安全性和 可靠性。綜上所述，具備溫度檢測、顯示以及故障診斷、超溫報警功能的蓄電池車載監(jiān) 控裝置成本很低，卻具有強大的溫度檢測與報警功能，同時還具有較好的創(chuàng)新性、可行 性、實用性和擴展性，它能夠長期而有效地反映出蓄電池單體以及蓄電池組充放電的工 作溫度，為監(jiān)測運行、延長電池使用壽命和及時發(fā)現(xiàn)電池的失效提供良好依據(jù)，也為整 體軌道交通車輛的可靠運行提供良好保障，大大提高了蓄電池本身的溫度檢測與報警功 能，具有良好的社會和經(jīng)濟效益。
權利要求1.一種用于車載蓄電池組的溫度檢測與診斷報警的車載監(jiān)控裝置，包括蓄電池 組；其特征在于在所述的蓄電池組中每個蓄電池的電極柱上固定連接一密封安裝閥； 在所述的密封安裝閥的上層空腔內(nèi)安置一溫度傳感器；所述的溫度傳感器通過連線與車 載控制器連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于車載蓄電池組的溫度檢測與診斷報警的車載監(jiān)控裝置， 其特征在于所述的溫度傳感器是串行數(shù)字型溫度傳感器。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于車載蓄電池組的溫度檢測與診斷報警的車載監(jiān)控裝置， 其特征在于密封安裝閥通過與電極柱螺紋的緊密配合，旋轉擰緊固定在蓄電池電極柱 上，使得溫度傳感器探頭與電極柱金屬表面緊密接觸。
專利摘要本實用新型涉及一種用于車載蓄電池組的溫度檢測與診斷報警的車載監(jiān)控裝置，包括蓄電池組；在所述的蓄電池組中每個蓄電池的電極柱上固定連接一密封安裝閥；在所述的密封安裝閥的上層空腔內(nèi)安置一溫度傳感器；所述的溫度傳感器通過連線與車載控制器連接；本實用新型的有益效果是可真實地反映出車載蓄電池組中每個蓄電池的溫度以及蓄電池組的平均溫度，并能夠針對蓄電池單體建立長期的狀態(tài)跟蹤檢測，設定合適的報警閾值，并實時檢測蓄電池單體是否出現(xiàn)故障，便于及時維修和更換。
文檔編號H01M10/48GK201804980SQ20102023266
公開日2011年4月20日 申請日期2010年6月22日 優(yōu)先權日2010年6月22日
發(fā)明者馮娟, 周巧蓮, 皇甫小燕, 郭其一 申請人:上海申通軌道交通研究咨詢有限公司