一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，包括輸入濾波模塊、110V模塊、24V模塊、監(jiān)控模塊、機車車輛配電模塊；所述110V模塊、24V模塊的RS-485通訊口并聯(lián)連接至監(jiān)控模塊RS-485通訊口，形成以監(jiān)控模塊為中心的RS-485通訊網(wǎng)絡，確保各模塊間運行狀態(tài)、模塊運行參數(shù)設置等數(shù)據(jù)實時交互。還包括機車車輛電器負載切換開關和保護器件、電池管理采集模塊和鋰電池組。所述監(jiān)控模塊集電源管理、電池管理為一體。本實用新型主要用于鐵路機車車輛：110V電器負載供電、24V電器負載供電、鋰電池組充電、鋰電池充放電管理、機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源和機車車輛電器負載切除和保護。
【專利說明】—種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及鋰電池儲能系統(tǒng)【技術領域】，尤其是一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，主要用于鐵路機車車輛:110V電器負載供電、24V電器負載供電、鋰電池組充電、鋰電池充放電管理、機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源和機車車輛電器負載切除和保護。
【背景技術】
[0002]目前，鐵路機車車輛上使用的控制電源柜IlOV電源輸入側故障率高、輸出電壓紋波大、模塊間均流特性差、不具備鋰電池管理功能、技術冗余性差，上述技術缺陷導致原有機車車輛上的控制電源柜不適合應用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)，因此有必要研究一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜。
[0003]經(jīng)檢索，現(xiàn)有技術中，申請?zhí)枮?01310053834.4的發(fā)明公開了一種電力系統(tǒng)中鋰電池儲能式直流電源控制系統(tǒng)，包括接入切換單元、儲能斬波單元、電池均衡器、雙向逆變器、儲能鋰電池組及系統(tǒng)控制器，所述接入切換單元的一路控制接點依次與雙向逆變器、用電切換單元相連，用電切換單元分別與供電網(wǎng)、用電負載及系統(tǒng)控制器相連；系統(tǒng)控制器中的系統(tǒng)電腦通過Profibus-DP及Modbus現(xiàn)場總線分別與接入切換單元、雙向逆變器、儲能斬波單元、電池均衡器、電池溫度檢測單元及用電切換單元相連構成網(wǎng)絡智能控制系統(tǒng)。申請?zhí)枮?01110208988.7的發(fā)明公開了一種變電站用直流電源系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括集中監(jiān)控模塊、直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊和磷酸鐵鋰儲能模塊。直流電源系統(tǒng)的各個模塊通過繼電開關接入公共直流母線，并每種模塊采用多子模塊并聯(lián)到公共直流母線的方式實現(xiàn)冗余備份。直流電源系統(tǒng)的模塊都通過CAN通信總線與集中監(jiān)控模塊相連，集中監(jiān)控模塊收集每個模塊的運行狀態(tài)信息，并對系統(tǒng)的各個模塊進行統(tǒng)一管理，通過智能的協(xié)調(diào)控制對電池實現(xiàn)淺充淺放，并實現(xiàn)電池的在線自動維護。申請?zhí)枮?01310032677.9的發(fā)明公開了一種車載電源機柜的兩級智能控制系統(tǒng)及其實現(xiàn)方法，控制系統(tǒng)包括控制組合、為系統(tǒng)供電的交流電與蓄電池組、控制面板及直供組合、逆變組合和充電組合?？刂平M合為主控單元，負責收集和轉發(fā)各組合信息，并通過控制面板實現(xiàn)狀態(tài)顯示及操作。各組合自主控制、獨立工作?？刂平M合包括主控制器，與主控制器連接的按鍵、交流檢測模塊、溫度檢測模塊、狀態(tài)顯示模塊、溫度顯示模塊、固態(tài)控制模塊和通信接口轉換模塊。本系統(tǒng)的方法主要針對控制組合主程序、輸出控制子程序、狀態(tài)檢測子程序和串行通信子程序等進行編程實現(xiàn)。以上現(xiàn)有技術，都不是針對機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，不能為鐵路機車車輛提供IlOV電器負載供電、24V電器負載供電、鋰電池組充電、鋰電池充放電管理、機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源切除。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其能實現(xiàn)為鐵路機車車輛提供IlOV電器負載供電、24V電器負載供電。[0005]本實用新型的技術方案是:所述用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜包括輸入濾波模塊、IlOV模塊、24V模塊和機車車輛配電模塊；所述IlOV模塊連接輸入濾波模塊，所述機車車輛配電模塊連接IIOV模塊，所述24V模塊連接IIOV模塊和機車車輛配電模塊。
[0006]所述輸入濾波模塊，用于抑制機車車輛輸入電源有害諧波；
[0007]所述IlOV模塊，采用穩(wěn)壓方式，將三相交流440V電源變?yōu)橹绷鱅lOV電源，為機車車輛電器負載和鋰電池組提供IlOV電源；
[0008]所述24V模塊，采用穩(wěn)壓方式，將機車車輛上的直流IlOV電源變?yōu)橹绷?4V電源，為應急燈、儀表等設備提供電源；
[0009]所述機車車輛配電模塊，用于對輸出電的配電，實現(xiàn)機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源總切除等功能，并將IIOV直流控制電源和直流24V控制電源分別送往機車車輛上的各種電器設備。
[0010]所述用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜還包括監(jiān)控模塊；所述IlOV模塊、24V模塊的RS-485通訊口并聯(lián)連接至監(jiān)控模塊的RS-485通訊口，形成以監(jiān)控模塊為中心的RS-485通訊網(wǎng)絡。所述監(jiān)控模塊，用于對鋰電池組、IlOV模塊、24V模塊實時管理，確保鋰電池組和機車負載安全、可靠工作。
[0011]所述輸入濾波模塊包括位于交流輸入側的諧波濾波器。
[0012]所述用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜采用軟、硬件自主均流，通過監(jiān)控模塊調(diào)節(jié)各模塊輸出電流，實現(xiàn)各模塊自主均流；所述控制電源柜各模塊采用模塊化系統(tǒng)集成方法集成。
[0013]還包括集成在機車車輛配電模塊的機車車輛110V、24V機車車輛電器負載切換開關和保護器件。
[0014]所述IlOV模塊和24V模塊均采用穩(wěn)壓方式變壓供電。
[0015]還包括電池管理采集模塊和鋰電池組，所述監(jiān)控模塊與電池管理采集模塊實時數(shù)據(jù)交互，將鋰電池組采集到的數(shù)據(jù)轉換給監(jiān)控模塊，實現(xiàn)閉環(huán)控制管理。
[0016]所述監(jiān)控模塊包括電源管理和電池管理系統(tǒng)，所述監(jiān)控模塊集電源管理、電池管理為一體，所述電源管理通過各模塊RS-485并接形成電源模塊網(wǎng)絡化控制，電池管理通過與電池組采集模塊通訊實時監(jiān)控電池單體電壓、溫度。
[0017]控制電源柜內(nèi)部IIOV模塊、24V模塊兩種模塊的RS-485通訊口并聯(lián)連接至監(jiān)控模塊RS-485通訊口，形成以監(jiān)控模塊為中心的RS-485通訊網(wǎng)絡，確保各模塊間運行狀態(tài)、模塊運行參數(shù)設置等數(shù)據(jù)實時交互；監(jiān)控模塊CAN2.0與電池管理采集模塊實時數(shù)據(jù)交互，將鋰電池組CAN2.0采集到的數(shù)據(jù)轉換給監(jiān)控模塊，實現(xiàn)閉環(huán)控制管理，確保機車車輛電器安全、穩(wěn)定運行和鋰電池組安全充放電。
[0018]本實用新型主要用于為鐵路機車車輛提供IlOV電器負載供電、24V電器負載供電、鋰電池組充電、鋰電池充放電管理、機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源和機車車輛電器負載切除和保護。
[0019]本實用新型的優(yōu)點在于:
[0020]1、交流輸入側增加諧波濾波器，專用于抑制機車車輛輸入電網(wǎng)諧波，解決了 IlOV輸入側過壓、過流而帶來的故障；[0021]2、控制電源柜具備為機車車輛負載提供供電電源的功能；
[0022]3、控制電源系統(tǒng)采用軟、硬件自主均流，解決模塊間均流特性差的問題；
[0023]4、控制電源柜配備電池管理系統(tǒng)，有效管理鋰電池組充放電；
[0024]5、控制電源柜模塊具備良好的技術冗余特性；當監(jiān)控模塊出現(xiàn)故障退出管理或電源模塊與監(jiān)控模塊通訊中斷時，電源模塊工作應不受影響；
[0025]6、控制電源柜各模塊采用模塊化系統(tǒng)集成方法；系統(tǒng)根據(jù)各模塊特性，實行功能模塊化、結構模塊化；
[0026]7、監(jiān)控模塊集電源管理、電池管理為一體。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1是本實用新型用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜工作原理示意圖。【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對實用新型作進一步說明。
[0029]如圖1所示，所述用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜包括輸入濾波模塊、IlOV模塊、24V模塊、監(jiān)控模塊、機車車輛配電模塊。在機車三相440V交流電輸入側增加諧波濾波器，并采用模塊化系統(tǒng)集成方法集成輸入濾波模塊。所述IlOV模塊、24V模RS-485通訊口并聯(lián)后連接到監(jiān)控模塊。
[0030]當機車三相440V交流電輸入時，通過輸入濾波模塊抑制機車車輛輸入電源有害諧波；通過Iiov模塊，采用穩(wěn)壓方式，將三相交流440V電源變?yōu)橹绷鱅lOV電源，為機車車輛電器負載和鋰電池組提供IlOV電源；通過24V模塊，采用穩(wěn)壓方式，將機車車輛上的直流IlOV電源變?yōu)橹绷?4V電源，為應急燈、儀表等設備提供電源。通過監(jiān)控模塊，對鋰電池組、IlOV模塊、24V模塊實時管理，確保鋰電池組和機車負載安全、可靠工作；通過機車車輛配電模塊，對輸出電的配電，實現(xiàn)機車車輛庫內(nèi)充電轉換、輸出電源總切除等功能，并將IIOV直流控制電源和直流24V控制電源通過柜門上的開關分別送往機車車輛上的各種電器設備。
[0031]控制電源柜內(nèi)部IIOV模塊、24V模塊兩種模塊的RS-485通訊口并聯(lián)連接至監(jiān)控模塊RS-485通訊口，形成以監(jiān)控模塊為中心的RS-485通訊網(wǎng)絡，確保各模塊間運行狀態(tài)、模塊運行參數(shù)設置等數(shù)據(jù)實時交互；監(jiān)控模塊CAN2.0與電池管理采集模塊實時數(shù)據(jù)交互，將鋰電池組CAN2.0采集到的數(shù)據(jù)轉換給監(jiān)控模塊，實現(xiàn)閉環(huán)控制管理，確保機車車輛電器安全、穩(wěn)定運行和鋰電池組安全充放電。
[0032]本實用新型將機車車輛110V、24V機車車輛電器負載切換開關和保護器件集成在控制電源柜機車車輛配電模塊部分。所述用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜具備給機車車輛負載電器提供電源、切換和保護功能。
[0033]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，包括輸入濾波模塊、1lOV模塊、24V模塊和機車車輛配電模塊；所述1lOV模塊連接輸入濾波模塊，所述機車車輛配電模塊連接1lOV模塊，所述24V模塊連接1lOV模塊和機車車輛配電模塊。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，還包括監(jiān)控模塊；所述110V模塊、2價模塊的1?-485通訊口并聯(lián)連接至監(jiān)控模塊的1?-485通訊口，形成以監(jiān)控模塊為中心的RS-485通訊網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，所述輸入濾波模塊包括位于交流輸入側的諧波濾波器。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，還包括集成在機車車輛配電模塊的機車車輛110V、24V機車車輛電器負載切換開關和保護器件。
5.根據(jù)權利要求1所述的用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，還包括電池管理采集模塊和鋰電池組。
6.根據(jù)權利要求2所述的用于機車車輛鋰電池儲能系統(tǒng)的控制電源柜，其特征是，所述監(jiān)控模塊包括電源管理和電池管理系統(tǒng)。
【文檔編號】H02J7/02GK203522292SQ201320678323
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權日:2013年10月31日
【發(fā)明者】謝成昆 申請人:株洲高新技術產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)壹星科技有限公司