轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备及轨道交通车辆的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其是涉及一种轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备及轨道交通车辆。

背景技术：

目前，轨道交通车辆上面都存在镍铬(ni-cd)蓄电池，以用于车辆的启动控制及紧急状况下的使用，为整车的直流负载提供电源，其功能状态的好坏关系到列车能否安全运行。在车辆运行过程中，会实时存在充电和放电的过程，但当前车辆对于ni-cd蓄电池的使用过程未实施实时安全监控设备，存在电池过热带来极大风险，从而对于车辆运行会造成极大的隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、可靠性的轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备及轨道交通车辆。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备，包括控制芯片以及分别与所述控制芯片连接的液位检测单元、温度传感器、电压电流检测单元、显示单元和远程管理终端，

所述液位检测单元为红外液位检测单元，

所述控制芯片依次通过rs485通讯口和mcu采集芯片分别连接液位检测单元和温度传感器，

所述远程管理终端通过无线网络与控制芯片连接，

所述控制芯片根据液位检测单元、温度传感器和电压电流检测单元的采集结果获得镍铬蓄电池的实时容量，将所述采集结果及实时容量传输至显示单元和远程管理终端。

进一步地，所述液位检测单元包括多组对应镍铬蓄电池不同液位高度的液位检测组件，每一液位检测组件均包括主红外收发传感器和辅助红外收发传感器。

进一步地，所述电压电流检测单元包括电压传感器、电流传感器和模数转换器，所述模数转换器分别连接电压传感器、电流传感器和控制芯片。

进一步地，所述模数转换器还连接有超声波传感器。

进一步地，所述控制芯片通过4g或者wlan网络与远程管理终端连接。

进一步地，所述显示单元包括电压显示区、电流显示区、充放电状态显示区和系统容量显示区。

进一步地，所述控制芯片连接有扬声器。

进一步地，所述控制芯片通过维护以太网或列车控制网与远程管理终端连接。

进一步地，所述控制芯片采用以cortex-a53/cortex-m4处理器为核心的芯片。

本发明还提供一种轨道交通车辆，包括所述的轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明针对镍铬蓄电池设计安全检测设备，能够实时获取蓄电池液位、温度和容量等信息，采集信息全面，可实时蓄电池运行状态的可靠检测，提高轨道交通列车的运行安全性。

2、本发明结构简单，使用方便。

3、本发明液位检测采用非接触式方式检测，极大方便了电池组的使用，能够适应老旧蓄电池升级，新蓄电池组安装等，不影响其他线路和使用方式。

4、本发明可采用总线方式实现接线，现场施工简单。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明数据采集与显示的电路示意图；

图3为本发明液位检测单元的设置示意图；

图4为本发明显示单元示意图；

图5为本发明的工作流程示意图；

图6为本发明液位检测流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图2所示，本实施例提供一种轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备，包括控制芯片1以及分别与控制芯片1连接的液位检测单元2、温度传感器3、电压电流检测单元4、显示单元5和远程管理终端6，液位检测单元2为红外液位检测单元，控制芯片1依次通过rs485通讯口和mcu采集芯片分别连接液位检测单元2和温度传感器3，远程管理终端6通过无线网络与控制芯片1连接，控制芯片1根据液位检测单元2、温度传感器3和电压电流检测单元4的采集结果获得镍铬蓄电池的实时容量，将采集结果及实时容量传输至显示单元5和远程管理终端6。该检测设备能够通过前端对蓄电池温度、液位以及充电、放电的电流和电压的检测，实时获取蓄电池状态，确保蓄电池使用的安全。

控制芯片1采用以cortex-a53/cortex-m4处理器为核心的cpu，具有存储、计算、时针、usb等功能，其接口包括uart、以太网、gpio，4g/wlan、rs485等。

控制芯片1通过4g或者wlan网络与远程管理终端6连接，同时通过维护以太网或列车控制网与远程管理终端6连接。本实施例中，远程管理终端6为bms管理平台。远程管理终端6获取相关数据后，通过图形化的方式，呈现当前电池的温度、液位、充放电、容量等信息，并可以设置阈值，提供自动预警功能。

液位检测单元2和温度传感器3连接于每一节单节电芯上。

如图3所示，液位检测单元2包括多组对应镍铬蓄电池不同液位高度的液位检测组件，每一液位检测组件均包括主红外收发传感器和辅助红外收发传感器。主红外收发传感器和辅助红外收发传感器设置一定位置偏差，以减小由于蓄电池材质原因带来的测量误差，提高液位检测可靠性。

红外收发传感器包含一个红外线发光二极管和一个光电接收器，发光二极管所发出的光被导入蓄电池。如果没有电解液液体，则发光二极管发出的光直接从容器器壁反射回接收器，当电解液液位超过检测传感器时，则光折射到液体中，从而使接收器收不到或只能接收到少量光线。

如图6所示，液位检测过程包括：

1)设备启动，初始化，并自检；

2)主红外收发传感器工作，发送并接收红外信号；

3)根据接收的红外光强判断是否触发液位信号传输，若是，则执行液位信号，若否，则执行步骤4)；

4)辅红外收发传感器工作，发送并接收红外信号；

5)根据接收的红外光强判断是否触发液位信号传输，若是，则执行液位信号。

电压电流检测单元4包括电压传感器、电流传感器和模数转换器adc，模数转换器分别连接电压传感器、电流传感器和控制芯片1。本实施例中，蓄电池电压通过采样电阻来获取，设置4路电压输入电路，实际使用过程中，能够抽检蓄电池的4个节点电压做监控。电流通过霍尔传感器获取模拟电压后，通过adc来读取，然后传输到控制芯片1。

显示单元5可采用lcd显示或led显示。本实施例中，显示单元5通过8位数码显示管实现，如图4所示，包括电压显示区51、电流显示区52、充放电状态显示区53和系统容量显示区54，显示直观。

控制芯片1连接有扬声器，实现音频功能。

控制芯片1连接有电源管理模块7，该电源管理模块7包括开关充电器。

在另一实施例中，模数转换器还连接有超声波传感器，控制芯片还通过i2c接口连接另一温度传感器。该超声波传感器和温度传感器可用于生产线上蓄电池液位和温度的检测。

如图5所示，上述轨道交通车辆用镍铬蓄电池安全检测设备的工作过程如下：

1)设备上电后进行uart、以太网、gpio、4g/wlan、rs485等初始化工作，然后创建多个线程。

2)rs485总线与cpu进行数据通信，如果接收到数据则根据通信协议解析数据包，从而判断是命令还是数据，如果是数据则存放在内存缓存里；如果是控制命令则释放信号量，从而一直处于睡眠态的控制线程会因为得到信号量而得以运行，实现相关的控制。控制命令如液位查询命令，cpu发送液位查询命令，液位板的mcu接收到此命令后，会发送当前液位数据给cpu。

cpu按照定时器中断，进行周期性的电压电流数据采集。

3)cpu获取当前采集数据后，计算蓄电池容量，通过网络协议，传输到远端监控平台。容量计算根据镍镉电池的充放电特性使用安时法：

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由本发明所确定的保护范围内。