一种轨道交通用集成电源

技术领域

本发明应用于轨道交通备用电源背景，名称是一种轨道交通用集成电源。

背景技术

随着轨道交通行业的快速发展，与之配套的电源技术也在飞速发展，目前动车上的车底配套电源用于每节车厢的临时供电，为了满足长续航的要求，电源开始从传统电池向锂电池进行转变，以适应行业发展的需求。

然而电池安全性成为锂电快速发展的关键因素之一，因此，有关电池安全性研究日益增多，而针对电池热失控机理的研究一直是热点，在滥用条件下，电池内部会发生副反应并产生大量气体，导致电池壳体发生膨胀变形，进一步可能导致电池燃烧爆炸，现阶段没有一种电源可以实时对锂电池表面膨胀程度的测量和评估，进而确定电池爆炸的临界状态，从而减少电池爆炸风险，提高电池安全性，同时动车用电源的使用环境较差，长期处于震动状态，也会对膨胀的电池产生负面作用，降低电池的使用寿命。

故，有必要提供一种轨道交通用集成电源，可以达到根据电源的使用情况实时测量和评估电池状态的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轨道交通用集成电源，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种轨道交通用集成电源，包含电源检测装置和安全检测系统，所述电源检测装置包括电池箱，所述电池箱的内部滑动连接有托盘，所述托盘的一侧焊接侧板，所述侧板的外端焊接有把手，所述托盘的内部放置有两组锂电池，且所述托盘和锂电池的中间设置有重量感应器，两组所述锂电池的中间设置有隔板，所述隔板与托盘的底部焊接，两组所述锂电池串联且设置有充电头，所述充电头与托盘的一侧固定，所述托盘的一侧固定有横杆，所述横杆为伸缩结构，所述横杆的上端固定有安装座，所述安装座的中间固定有充电座，所述充电座与充电头相配合并用于锂电池的充电工作。

在一个实施例中，所述侧板的内侧内部固定有风扇和测温计，所述侧板的内侧固定有摄像头，所述摄像头正对托盘与锂电池之间的缝隙，所述托盘的底部固定有立杆，所述立杆为伸缩结构，所述立杆位于锂电池的一侧，所述立杆的上方固定有检测座，所述检测座的一侧固定有多组检测杆，多组所述检测杆为伸缩结构，多组所述检测杆的末端设置有压力感应器且与锂电池的表面贴近。

在一个实施例中，所述安全检测系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能运行模块，所述智能控制模块、智能检测模块和智能运行模块分别通过无线电连接；

所述智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和时间控制模块，所述智能检测模块包括震动检测模块、鼓包检测模块和温度检测模块，所述智能运行模块包括充电控制模块、排风散热模块和检测控制模块；

所述震动检测模块与摄像头电连接，所述鼓包检测模块与压力感应器电连接，所述温度检测模块与测温计电连接，所述充电控制模块与横杆电连接，所述排风散热模块与风扇电连接，所述检测控制模块与立杆、检测杆电连接。

在一个实施例中，所述安全检测系统的运行包含以下步骤：

S1、锂电池进行充电的全程中启动安全检测系统，此时控制充电头和充电座(11)结合进行充电；

S2、利用震动检测模块实时采集锂电池的震动信息，并且每隔一段时间利用鼓包检测模块采集锂电池充电时的鼓包状态信息，利用重量检测模块采集锂电池的质量信息，连同安全检测系统的初始数据，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块对检测的结果进行计算，并利用逻辑判断模块确定锂电池的鼓包高度临界状态和面积比值；

S4、利用温度检测模块采集锂电池充电时的温度信息，并结合鼓包的面积比值，确定锂电池的安全等级；

S5、根据确定的安全等级，采取相应的策略以防止安全事故的发生。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过设置有电源检测装置和安全检测系统，可以实现在锂电池充电的过程中，实时的检测其表面的鼓包和充电温度，并能根据车辆在行驶中的晃动情况，智能选择充电策略，保证锂电池充电的顺利和安全。

附图说明

下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。

在附图中：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的整体结构爆炸示意图；

图3是本发明的电池箱整体结构示意图；

图4是本发明的托盘处结构示意图；

图5是本发明的A处局部结构示意图；

图6是本发明的B处局部结构示意图；

图7是本发明的各模块相互关系示意图；

图中：1、电池箱；2、摄像头；3、侧板；4、把手；5、托盘；6、锂电池；7、隔板；8、安装座；9、横杆；10、充电头；11、充电座；12、立杆；13、检测座；14、检测杆；15、风扇；17、箱盖；18.水冷组件；19、散热孔；20、通风帽；21、感应弹簧；22、盖体。

具体实施方式

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本申请的不同结构。为了简化本申请的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本申请。此外，本申请可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本申请提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

请参阅图1-5，本发明提供技术方案：一种轨道交通用集成电源，包含电源检测装置和安全检测系统，电源检测装置包括电池箱1，电池箱1的内部滑动连接有托盘5，托盘5的一侧焊接侧板3，侧板3的外端焊接有把手4，托盘5的内部放置有两组锂电池6，且托盘5和锂电池6的中间设置有重量感应器，两组锂电池6的中间设置有隔板7，隔板7与托盘5的底部焊接，两组锂电池6串联且设置有充电头10，充电头10与托盘5的一侧固定，托盘5的一侧固定有横杆9，横杆9为伸缩结构，横杆9的上端固定有安装座8，安装座8的中间固定有充电座11，充电座11与充电头10相配合并用于锂电池6的充电工作；

电池箱1安装于车辆的底部，用于车厢的临时供电，一般每节车厢设置两组，用于交替供电，因此充电可能发生在行驶途中；

当锂电池6放电完毕后，需要对其进行充电，此时横杆9开始收缩，带动安装座8向内运动，从而带动充电座11与充电头10进行结合，开始进行充电，充电完成后，横杆9向外运动，使充电座11与充电头10分离，隔板7用于分隔两组锂电池6，提高安全性；

侧板3的内侧内部固定有风扇15和测温计，侧板3的内侧固定有摄像头2，摄像头2正对托盘5与锂电池6之间的缝隙，托盘5的底部固定有立杆12，立杆12为伸缩结构，立杆12位于锂电池6的一侧，立杆12的上方固定有检测座13，检测座13的一侧固定有多组检测杆14，多组检测杆14为伸缩结构，多组检测杆14的末端设置有压力感应器且与锂电池6的表面贴近；

在锂电池6长期使用后会逐渐的老化，充电时间变长，温度升高，表面还会出现鼓包，因此需要实时检测，确定锂电池6的状态，利用测温计实时采集充电时的温度状态，同时立杆12每隔一段时间上下移动一次，利用压力感应器采集锂电池6的表面鼓包情况，因为车辆运动时也会充电，而在车辆运动时，会引起锂电池6的晃动，如果表面出现鼓包，有可能会与托盘5的侧壁一直碰撞，从而产生危险，因此，利用摄像头2采集锂电池6与托盘5侧壁的实时距离，保证充电时的安全，同时摄像头2还可以用来观察锂电池6充电状态的指示灯，确定是否充电完成；

安全检测系统包括智能控制模块、智能检测模块和智能运行模块，智能控制模块、智能检测模块和智能运行模块分别通过无线电连接；

智能控制模块包括数据记录模块、数据运算模块、逻辑判断模块和时间控制模块，智能检测模块包括震动检测模块、鼓包检测模块和温度检测模块，智能运行模块包括充电控制模块、排风散热模块和检测控制模块；

震动检测模块与摄像头2电连接，鼓包检测模块与压力感应器电连接，重量检测装置与重量感应器电连接，温度检测模块与测温计电连接，充电控制模块与横杆9电连接，排风散热模块与风扇15电连接，检测控制模块与立杆12、检测杆14电连接；

数据记录模块用于记录实时采集的各种数据，包括安全检测系统的预设值，数据运算模块用于对记录数据进行计算，逻辑判断模块用于对计算结果的分析判断，确定锂电池的充电策略，时间控制模块用于检测过程中的时间控制，震动检测模块用于采集车辆运行时，锂电池的震动信息，鼓包检测模块用于采集锂电池充电时的鼓包状态信息，重量检测模块用于实时采集锂电池的质量信息，温度检测模块用于采集锂电池充电时的温度信息，充电控制模块用于控制充电头10和充电座11的结合和脱离，排风散热模块用于根据充电温度状态，调整散热的策略，检测控制模块用于立杆12升降和检测杆14伸缩；

安全检测系统的运行包含以下步骤：

S1、锂电池6进行充电的全程中启动安全检测系统，此时控制充电头10和充电座11结合进行充电；

S2、利用震动检测模块实时采集锂电池6的震动信息，并且每隔一段时间利用鼓包检测模块采集锂电池6充电时的鼓包状态信息，利用重量检测模块采集锂电池6的质量信息，连同安全检测系统的初始数据，一起存储在数据记录模块中；

S3、利用数据运算模块对检测的结果进行计算，并利用逻辑判断模块确定锂电池6的鼓包高度临界状态和面积比值；

S4、利用温度检测模块采集锂电池6充电时的温度信息，并结合鼓包的面积比值，确定锂电池6的安全等级；

S5、根据确定的安全等级，采取相应的策略以防止安全事故的发生；

S2中数据采集的方法如下：

S21、锂电池6和托盘5的侧壁留有一定的间隙，在车辆行驶中，锂电池6底部固定，上端会随着震动一起摆动，当摆动幅度大的时候，会缩短与托盘5侧壁的距离，利用摄像头2实时采集锂电池6和托盘5的侧壁的最小距离；

设定第i次充电过程中，锂电池6和托盘5侧壁的最小距离为

S21、在锂电池6充电的过程中，其表面会产生鼓包，利用鼓包检测模块采集锂电池6端面的数据，因为锂电池6整体材质均匀，可以用端面的数据间接的反应侧面的鼓包情况，在检测初始阶段，检测座13位于最底部，此时多组检测杆14一起伸出，直到所有检测杆14端部的压力感应器都采集到压力值时，停止伸出，此时利用立杆12通过检测座13，带动检测杆14上下运动一个周期，记录所有压力感应器采集的压力值，从而间接的确定锂电池6表面鼓包的大小；

设定鼓包检测的初始周期为T

通过对采集数据参数的设定，方便后续计算和分析的量化；

S3中高度临界状态的确定方法如下：

随着锂电池6的长期使用，表面不仅会产生鼓包，同时其质量也会不断的下降，而因为其质量的下降，机车急停或启动时，锂电池6的稳定状态更容易被改变，其晃动的幅度会增大；

当

当

其中M

S3中面积临界状态的确定方法如下：

当锂电池6处于安全状态时，虽然没有被碰撞的危险，但如果鼓包太多，也会造成锂电池6性能下降，导致充电时间过长而产生高温，同样会造成危险，此时利用鼓包检测模块采集锂电池6上鼓包的面积分布；

因为立杆12升降运动的速度恒定，当压力感应器接触到鼓包时，压力数值会经历一次从小到大，然后再从大到小的过程，采集此过程的时间，同时结合压力感应器的数量和面积，可以估算鼓包的面积，然后与侧面总面积进行对比，确定锂电池6鼓包的面积比值；

设定第i次充电过程中，鼓包面积与侧面总面积的比值为γ

其中A为锂电池6侧面的宽度，B为锂电池6的高度，T

S4中锂电池6安全等级的确定方法如下：

锂电池6充电时的安全温度为50℃，充电时超过该温度就存在一定的安全风险，根据充电过程中锂电池6的鼓包状态和温度，确定锂电池6安全系数；

S41、当γ

S42、当5％<γ

A、当t

B、当t

其中t

S43、当γ

S5中的处理策略如下：

S51、当安全等级为I级和II级时，按照正常充电，不处理；

S52、当安全等级为III级时，需要增加风扇15的功率，加强散热，并缩短检测的周期，其中风扇15的散热功率增加一倍，检测周期缩短一半；

S53、当安全等级为IV级时，直接断开充电插头并报警；

S52中的中断充电的时机如下：

当t

电池箱1的侧面紧固有箱盖17，箱盖17的上端设有散热孔19，散热孔19的上端紧固有通风帽20，通风帽20的上端紧固有感应弹簧21，感应弹簧21的上端紧固有盖体22，箱盖17的内部设有水冷组件；

风扇15散发的热量通过散热孔19.并通过通风帽20排出；

当遇到阴雨天气时，雨水落在盖体22上，并对感应弹簧21产生一定的压力，使得感应弹簧压缩，从而盖体22向下运动，使得盖体22与通风帽20的间距变小，防止雨水进入箱盖损坏里面的电器元件，并且雨水越大，体22向下运动向下运动的幅度越大，从而可以根据雨量的大小，针对性的防止雨水进入箱盖；

同时，阴雨天气时，由于盖体22与通风帽20的间距变小，会影响散热的效果：

当安全等级为I级和II级时，正常充电下因为发热量不大，可以不予处理；

当安全等级为III级时，由于发热量增大，正常的风冷已不能达到冷却的效果，此时安全检测系统控制水冷组件启动，对电池箱1内部采用水冷辅助散热。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的。

以上对本申请实施例所提供的一种清洗装置进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。