电动公铁两用车电源管理装置以及供电系统的制作方法

本实用新型涉及蓄电池供电技术领域，具体涉及一种电动公铁两用车电源管理装置以及供电系统。

背景技术：

公铁两用车是一种既能在轨道上行走，又能在公路上行走的工程车辆。由于国家对环保的要求越来越高，很多工厂使用电动公铁两用车替代内燃机车进行牵引。电动公铁两用车采用蓄电池组供电，由于电动公铁两用车通常需要在铁路线路差、牵引工况复杂、频繁启动、牵引质量大的情况下进行作业，要求蓄电池组的续航时间长、充电时间短，因而为电动公铁两用车提供稳定可靠的蓄电池组极为重要。现有技术中，电动公铁两用车经常出现电量不足继续使用的情况，导致蓄电池组寿命缩短，影响电动公铁两用车作业。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的是电动公铁两用车经常出现电量不足继续使用导致蓄电池组寿命缩短的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种电动公铁两用车电源管理装置，所述电动公铁两用车由蓄电池组供电，所述蓄电池组包括n个串联的蓄电池，第n个蓄电池的负极通过导电的连接条连接第n+1个蓄电池的正极，第一个蓄电池的正极连接正电源线，第n个蓄电池的负极连接负电源线，1≤n≤n-1，n为不小于2的整数，其特征在于，所述电源管理装置包括电压采集模块、温度采集模块、电流采集模块、电量计算模块、控制器以及显示器；

所述电压采集模块用于采集每个蓄电池的输出电压，获得电压采样数据；

所述温度采集模块用于采集一个以上蓄电池的温度，获得温度采样数据；

所述电流采集模块用于采集所述蓄电池组的输出电流，获得电流采样数据；

所述电量计算模块与所述电压采集模块、所述温度采集模块以及所述电流采集模块连接，用于根据所述电压采样数据、所述温度采样数据以及所述电流采样数据，计算所述蓄电池组的剩余电量；

所述控制器与所述电量计算模块和所述显示器连接，用于控制所述显示器显示所述蓄电池组的剩余电量。

可选的，所述电压采集模块包括第一采样导线、第二采样导线以及n-1条第三采样导线，所述第一采样导线连接所述正电源线，所述第二采样导线连接所述负电源线，每条第三采样导线对应连接一个连接条。

可选的，所述温度采集模块包括m个温度传感器，每个温度传感器对应连接一个连接条，m为整数且m≤n。

可选的，所述电流采集模块包括电流互感器，所述电流互感器用于感应流过所述正电源线的电流。

可选的，所述电量计算模块还用于根据所述电压采样数据、所述温度采样数据以及所述电流采样数据，计算所述蓄电池组的输出电压、所述蓄电池组的输出电流以及所述蓄电池组的温度；

所述控制器还用于控制所述显示器显示所述蓄电池组的输出电压、所述蓄电池组的输出电流以及所述蓄电池组的温度。

可选的，所述控制器为可编程逻辑控制器。

可选的，所述显示器为液晶显示器。

可选的，所述电动公铁两用车电源管理装置还包括蜂鸣器；

所述控制器还用于在所述蓄电池组的剩余电量小于第一预设电量时控制所述蜂鸣器发出第一报警信号，在所述蓄电池组的剩余电量小于第二预设电量时控制所述电动公铁两用车的牵引电机停止工作，在所述蓄电池组的剩余电量小于第三预设电量时控制所述蜂鸣器发出第二报警信号，所述第一预设电量大于所述第二预设电量，所述第二预设电量大于所述第三预设电量，所述第一报警信号的持续时间为第一预设时间，所述牵引电机停止工作的持续时间为第二预设时间。

基于同样的发明构思，本发明还提供一种电动公铁两用车供电系统，包括蓄电池组，所述蓄电池组包括n个串联的蓄电池，第n个蓄电池的负极通过导电的连接条连接第n+1个蓄电池的正极，第一个蓄电池的正极连接正电源线，第n个蓄电池的负极连接负电源线，1≤n≤n-1，n为不小于2的整数，所述供电系统还包括总闸开关、正接线盒、负接线盒、充电插座、第一dc-dc转换模块、第二dc-dc转换模块以及所述的电源管理装置；

所述正电源线依次通过所述总闸开关和所述正接线盒连接所述充电插座的正端、所述第一dc-dc转换模块的正端、所述第二dc-dc转换模块的正端、电机控制器的正端、转向泵电机的正端以及制动电机的正端；

所述负电源线通过所述负接线盒连接所述充电插座的负端、所述第一dc-dc转换模块的负端、所述第二dc-dc转换模块的负端、所述电机控制器的负端、所述转向泵电机的负端以及所述制动电机的负端；

所述第一dc-dc转换模块用于将所述蓄电池组的输出电压转换为控制回路和照明回路的电源电压，所述第二dc-dc转换模块用于将所述蓄电池组的输出电压转换为所述电源管理装置的电源电压。

可选的，每个蓄电池设置有透明盒盖，所述透明盒盖上设置有补水孔；

所述供电系统还包括导水管，所述导水管依次连接每个透明盒盖的补水孔。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型提供的电动公铁两用车电源管理装置以及供电系统，通过设置电压采集模块、温度采集模块以及电流采集模块，由所述电压采集模块采集每个蓄电池的输出电压，由所述温度采集模块采集一个以上蓄电池的温度，由所述电流采集模块采集所述蓄电池组的输出电流，并通过设置电量计算模块，由所述电量计算模块根据所述电压采集模块采集的电压采样数据、所述温度采集模块采集的温度采样数据以及所述电流采集模块采集的电流采样数据，计算所述蓄电池组的剩余电量，并由控制器控制显示器显示所述蓄电池组的剩余电量，可以对所述蓄电池组的剩余电量进行实时监测，方便操作人员知晓所述蓄电池组的剩余电量，在所述蓄电池组的剩余电量不足时，能够及时给所述蓄电池组充电，可保证所述蓄电池组的使用寿命和最佳充放电性能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例涉及的电动公铁两用车的蓄电池组的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的电动公铁两用车电源管理装置的电路结构示意图；

图3为本实用新型实施例对蓄电池组的电压和电流进行采集的电路结构示意图；

图4为本实用新型实施例的电动公铁两用车供电系统的电路结构示意图；

图5为本实用新型实施例涉及的充电器的电路结构示意图；

图6为本实用新型实施例的导水管的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

本实用新型实施例提供一种电动公铁两用车电源管理装置，所述电动公铁两用车由蓄电池组供电。图1为所述蓄电池组的结构示意图，所述蓄电池组包括n个串联的蓄电池11，第n个蓄电池11的负极通过导电的连接条12连接第n+1个蓄电池11的正极，第一个蓄电池11的正极连接正电源线l1，第n个蓄电池11的负极连接负电源线l2，1≤n≤n-1，n为不小于2的整数。在本实用新型实施例中，所述蓄电池组包括40个串联的蓄电池11，每个蓄电池11的额定电压为2v，所述蓄电池组的额定电压为80v。在一些应用场景中，受安装空间的限制，所述蓄电池组可以设置成多组放置在电动公铁两用车的车体上，例如，可以将40个串联的蓄电池11设置为三组：一组为24个蓄电池，另外两组分别为8个蓄电池。

图2是所述电动公铁两用车电源管理装置的电路结构示意图，所述电源管理装置包括电压采集模块21、温度采集模块22、电流采集模块23、电量计算模块24、控制器25以及显示器26。

所述电压采集模块21与所述蓄电池组连接，用于采集每个蓄电池11的输出电压，获得电压采样数据。参考图3，在本实用新型实施例中，所述电压采集模块21包括第一采样导线31、第二采样导线32以及n-1条第三采样导线33，所述第一采样导线31连接所述正电源线l1，所述第二采样导线32连接所述负电源线l2，每条第三采样导线33对应连接一个连接条12。通过从所述正电源线l1、所述负电源线l2以及所述连接条12引出采样导线，每两个相邻的采样导线之间的电压差即对应为一个蓄电池11的输出电压。

所述温度采集模块22与所述蓄电池组连接，用于采集一个以上蓄电池11的温度，获得温度采样数据。在本实用新型实施例中，所述温度采集模块22包括m个温度传感器，每个温度传感器对应连接一个连接条12，m为整数且m≤n。所述m个温度传感器的数量以及每个温度传感器连接的具体位置根据实际应用场景进行设置，本实用新型实施例对此不进行限定。

所述电流采集模块23与所述蓄电池组连接，用于采集所述蓄电池组的输出电流，获得电流采样数据。参考图3，在本实用新型实施例中，所述电流采集模块23包括电流互感器ta101，所述电流互感器ta101与所述正电源线l1耦接，用于感应流过所述正电源线l1的电流，流过所述正电源线l1的电流即为所述蓄电池组的输出电流。

所述电量计算模块24与所述电压采集模块21、所述温度采集模块22以及所述电流采集模块23连接，用于根据所述电压采样数据、所述温度采样数据以及所述电流采样数据，计算所述蓄电池组的剩余电量。在本实用新型实施例中，所述电量计算模块24采用bms-a20-s101模块。本领域技术人员知晓采用bms-a20-s101模块如何计算所述蓄电池组的剩余电量，在此不再赘述。所述电量计算模块24获得所述蓄电池组的剩余电量后，可以通过can网线等通信线路将所述蓄电池组的剩余电量发送给所述控制器25。

所述控制器25与所述电量计算模块24和所述显示器26连接，用于从所述电量计算模块24接收所述蓄电池组的剩余电量，并控制所述显示器26显示所述蓄电池组的剩余电量。在本实用新型实施例中，所述控制器25为可编程逻辑控制器，例如可以采用epec3724，所述显示器26可以为液晶显示器。

在一种可选实现方式中，所述电量计算模块24还用于根据所述电压采样数据、所述温度采样数据以及所述电流采样数据，计算所述蓄电池组的输出电压、所述蓄电池组的输出电流以及所述蓄电池组的温度，所述控制器25还用于控制所述显示器26显示所述蓄电池组的输出电压、所述蓄电池组的输出电流以及所述蓄电池组的温度。

本实用新型实施例提供的电动公铁两用车电源管理装置，通过设置所述电压采集模块21、所述温度采集模块22以及所述电流采集模块23，由所述电压采集模块21采集每个蓄电池11的输出电压，由所述温度采集模块22采集一个以上蓄电池11的温度，由所述电流采集模块23采集所述蓄电池组的输出电流，并通过设置所述电量计算模块24，由所述电量计算模块24根据所述电压采集模块21采集的电压采样数据、所述温度采集模块22采集的温度采样数据以及所述电流采集模块23采集的电流采样数据，计算所述蓄电池组的剩余电量，并由所述控制器25控制所述显示器26显示所述蓄电池组的剩余电量，可以对所述蓄电池组的剩余电量进行实时监测，方便操作人员知晓所述蓄电池组的剩余电量，在所述蓄电池组的剩余电量不足时，能够及时给所述蓄电池组充电，可保证所述蓄电池组的使用寿命和最佳充放电性能。

在一种可选实现方式中，所述电源管理装置还包括蜂鸣器27。所述控制器25还用于将所述蓄电池组的剩余电量与预设电量进行比较，在所述蓄电池组的剩余电量小于第一预设电量时控制所述蜂鸣器27发出第一报警信号，在所述蓄电池组的剩余电量小于第二预设电量时控制所述电动公铁两用车的牵引电机停止工作，在所述蓄电池组的剩余电量小于第三预设电量时控制所述蜂鸣器27发出第二报警信号，所述第一预设电量大于所述第二预设电量，所述第二预设电量大于所述第三预设电量，所述第一报警信号的持续时间为第一预设时间，所述牵引电机停止工作的持续时间为第二预设时间。

在本实用新型实施例中，所述第一预设电量为额定电量的30％，所述第二预设电量为额定电量的25％，所述第三预设电量为额定电量的20％，所述第一预设时间为5分钟，所述第二预设时间为10分钟。当所述蓄电池组的剩余电量小于额定电量的30％时，所述控制器25控制所述蜂鸣器27报警5分钟，提示操作人员给所述蓄电池组充电；当所述蓄电池组的剩余电量小于额定电量的25％时，所述控制器25控制所述牵引电机不工作，作业停止10分钟，提示操作人员给所述蓄电池组充电；当所述蓄电池组的剩余电量小于额定电量的20％时，所述控制器25控制所述蜂鸣器27持续报警，再次提示操作人员给所述蓄电池组充电。

基于同样的发明构思，本实用新型实施例还提供一种电动公铁两用车供电系统。图4是所述电动公铁两用车供电系统的电路结构示意图，所述电动公铁两用车供电系统包括蓄电池组、总闸开关sa101、正接线盒51、负接线盒52、充电插座53、第一dc-dc转换模块55、第二dc-dc转换模块56以及电源管理装置，所述电源管理装置为前述实施例描述的电源管理装置。所述蓄电池组的结构如图1所示，所述蓄电池组包括n个串联的蓄电池11，第n个蓄电池11的负极通过导电的连接条连12接第n+1个蓄电池11的正极，第一个蓄电池11的正极连接正电源线l1，第n个蓄电池11的负极连接负电源线l2，1≤n≤n-1，n为不小于2的整数。

由于所述蓄电池组的输出电流较大，因而需要所述正接线盒51和所述负接线盒52对外引出输出线。所述正电源线l1依次通过所述总闸开关sa101和所述正接线盒51连接所述充电插座53的正端、所述第一dc-dc转换模块55的正端、所述第二dc-dc转换模块56的正端、电机控制器54的正端、转向泵电机m1的正端以及制动电机m2的正端，所述负电源线l2通过所述负接线盒52连接所述充电插座53的负端、所述第一dc-dc转换模块55的负端、所述第二dc-dc转换模块56的负端、所述电机控制器54的负端、所述转向泵电机m1的负端以及所述制动电机m2的负端。在本实用新型实施例中，所述第一dc-dc转换模块55的正端、所述第二dc-dc转换模块56的正端、电机控制器54的正端、转向泵电机m1的正端以及制动电机m2的正端共用连接所述正接线盒51的第一输出线l3，所述第一dc-dc转换模块55的负端、所述第二dc-dc转换模块56的负端、所述电机控制器54的负端、所述转向泵电机m1的负端以及所述制动电机m2的负端共用连接所述负接线盒52的第二输出线l4。

所述充电插座53用于在对所述蓄电池组进行充电时与充电器连接，所述充电器的电路结构示意图如图5所示，所述充电器用于将来自工厂开关柜提供的380v交流电转换为80v直流电。所述电机控制器54用于将所述蓄电池组的输出电压转换为行走电机所需的工作电压。在所述电动公铁两用车中还设置有一些控制回路和照明回路，所述第一dc-dc转换模块55用于将所述蓄电池组的输出电压转换为控制回路和照明回路的电源电压。所述第二dc-dc转换模块56用于将所述蓄电池组的输出电压转换为所述电源管理装置的电源电压。需要说明的是，所述第一输出线l3和所述电机控制器54的正端之间、所述第一输出线l3和所述转向泵电机m1的正端之间、所述第一输出线l3和所述制动电机m2的正端之间还可以设置控制开关和保险丝。

所述蓄电池11如不及时补水，缺水部分铅板经过一段时间使用或存放，会出现表面硫化现象，影响所述蓄电池11的性能，降低使用寿命。在一种可选实现方式中，每个蓄电池11设置有透明盒盖，所述透明盒盖上设置有补水孔13。参考图6，所述供电系统还包括导水管71，所述导水管71依次连接每个透明盒盖的补水孔13。在一些应用场景中，受安装空间的限制，所述蓄电池组可以设置成多组放置在电动公铁两用车的车体上，相应地，所述导水管71可以设置成多段。由于每个蓄电池11采用透明盒盖设置，操作人员定期查看所述蓄电池11是否缺水时无需开盖，操作非常方便，保证所述蓄电池11时刻保持良好的状态运行。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。