列车蓄电池剩余电能的监测方法、系统、设备及存储介质

技术领域

本发明涉及轨道交通技术领域，特别是涉及一种列车蓄电池剩余电能的监测方法、系统、设备及存储介质。

背景技术

列车辅助蓄电池的功能是为车辆激活启车提供电能，在无高压供电时为列车提供紧急供电，是列车上重要的辅助供电设备，因此，蓄电池的剩余电量对于蓄电池的应用意义重大，司机可以看到监测的蓄电池剩余电量，在蓄电池电量低的情况下及时做出相应的处理措施，例如及时开启蓄电池的充电，从而避免紧急情况下蓄电池馈电影响行车安全，以及避免蓄电池过度放电影响蓄电池寿命。

蓄电池电量的单位为安时(Ah)，无法通过车载测量设备直接测得蓄电池的剩余电量值。由于蓄电池的电压、电流、温度与蓄电池的剩余电量存在一定的非线性关系，目前所用的蓄电池电量监测方式均是通过测量蓄电池的电压、电流、温度，从而推导出蓄电池的剩余电量。

目前常用的蓄电池剩余电量的测量方式有两种。其一是通过测量电压、电流、温度值，通过蓄电池试验曲线查找该条件下的蓄电池剩余电量值。这样的方式简单易操作，但是精度不高，特别是在实际应用中，在蓄电池充放电的过程中，电压、电流值会由于负载变化出现突变，使得这样的方式监测出的蓄电池剩余电量值也会随之发生跳变。还有的方式是单独加装一套车载蓄电池在线监测系统，通过监测系统中的一系列电压，电流、温度等传感器，测得蓄电池相应的参数，再根据一定的算法推导计算出蓄电池的剩余电量，这样的方式测得的蓄电池剩余电量较为精确，但由于该监测方式需要另外加装设备，因此提高了成本，并且也增加了新的故障点，同时也不利于车下设备的布置与安装。

综上所述，如何在不加装一套车载蓄电池在线监测系统的基础上，提高对于蓄电池剩余电量监测的准确度，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种列车蓄电池剩余电能的监测方法、系统、设备及存储介质，以在不加装一套车载蓄电池在线监测系统的基础上，提高对于蓄电池剩余电量监测的准确度。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种列车蓄电池剩余电能的监测方法，包括：

在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；

从所述初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量；

在列车运行过程中，将所述初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

优选的，所述在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量，包括：

将列车启动了x秒之后的时刻作为初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；x为正整数。

优选的，x的取值为2。

优选的，所述在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量，包括：

在列车启动之后的初始时刻，通过检测出的所述初始时刻的蓄电池温度以及所述初始时刻的蓄电池的电流值，从预设的数据库中确定出对应的放电曲线；

基于确定出的所述放电曲线以及检测出的所述初始时刻的蓄电池的电压值，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

优选的，所述初始时刻的蓄电池温度，所述初始时刻的蓄电池的电流值以及所述初始时刻的蓄电池的电压值均由列车辅助控制单元检测出。

优选的，在将所述初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比之后，还包括：

通过列车的人机交互界面显示当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

优选的，还包括：

判断当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比是否低于预设的告警阈值；

如果是，输出第一告警提示信息。

一种列车蓄电池剩余电能的监测系统，包括：

初始容量确定单元，用于在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；

容量变化量确定单元，用于从所述初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量；

蓄电池剩余电能监测单元，用于在列车运行过程中，将所述初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

优选的，所述初始容量确定单元，具体用于：

将列车启动了x秒之后的时刻作为初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；x为正整数。

优选的，所述初始容量确定单元，具体用于：

在列车启动之后的初始时刻，通过检测出的所述初始时刻的蓄电池温度以及所述初始时刻的蓄电池的电流值，从预设的数据库中确定出对应的放电曲线；

基于确定出的所述放电曲线以及检测出的所述初始时刻的蓄电池的电压值，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

提心吊胆，所述初始时刻的蓄电池温度，所述初始时刻的蓄电池的电流值以及所述初始时刻的蓄电池的电压值均由列车辅助控制单元检测出。

优选的，还包括：

第一输出单元，用于通过列车的人机交互界面显示当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

优选的，还包括：

第一输出单元，用于判断当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比是否低于预设的告警阈值；如果是，输出第一告警提示信息。

一种列车蓄电池剩余电能的监测设备，包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行所述计算机程序以实现上述一项所述的列车蓄电池剩余电能的监测方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述的列车蓄电池剩余电能的监测方法的步骤。

应用本发明实施例所提供的技术方案，首先在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量，得到了初始容量之后，本申请从初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量，可以看出，由于得到的持续更新的容量变化量是通过积分确定的，因此有利于降低检测参数的瞬时跳变对精度的影响。在列车运行过程中，将初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果便可以作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比，即司机可以得知当前的蓄电池电量剩余情况。而本申请的方案不需要额外加装一套车载蓄电池在线监测系统，利用既有设备便可以实现，因此也保障了方案的实施成本。综上所述，本申请的方案在不增加成本的前提下，提高了列车蓄电池剩余电能监测的准确性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中一种列车蓄电池剩余电能的监测方法的实施流程图；

图2为一种具体型号的蓄电池在20℃下的不同放电电流下的不同放电曲线示意图；

图3为本发明中一种列车蓄电池剩余电能的监测系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种列车蓄电池剩余电能的监测方法，在不增加成本的前提下，提高了列车蓄电池剩余电能监测的准确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明中一种列车蓄电池剩余电能的监测方法的实施流程图，该列车蓄电池剩余电能的监测方法可以包括以下步骤：

步骤S101：在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

在实际应用中，可以将列车上电启动的时刻作为列车启动之后的初始时刻。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，考虑到列车上电启动的时刻检测出的蓄电池的电压和电流可能不稳定，从而导致得到的初始容量误差过大，因此，可以将列车上电启动的短暂延迟之后的时刻作为初始时刻。即，在本发明的一种具体实施方式中，步骤S101可以具体为：

将列车启动了x秒之后的时刻作为初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；x为正整数。

x为正整数，具体数值可以根据实际需要进行设定和调整，通常无需设置地太大，只要保障列车上电启动了x秒之后，检测到的蓄电池的电压和电流已经稳定即可。例如在一种具体场合中，根据理论分析并且结合实际数据，x的取值设置为2。后续的描述中，便均以x＝2为例进行说明。

在列车上电启动了2秒之后，将此时作为初始时刻，便可以确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

蓄电池额定电量是已知的参数，而蓄电池初始电量可以通过检测值进行确定。通常可以基于检测到的初始时刻的蓄电池温度，初始时刻的蓄电池的电流值以及初始时刻的蓄电池的电压值进行确定。

即在本发明的一种具体实施方式中，步骤S101可以具体包括以下两个步骤：

步骤一：在列车启动之后的初始时刻，通过检测出的初始时刻的蓄电池温度以及初始时刻的蓄电池的电流值，从预设的数据库中确定出对应的放电曲线；

步骤二：基于确定出的放电曲线以及检测出的初始时刻的蓄电池的电压值，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

对于一个具体型号的蓄电池而言，蓄电池的剩余电量与蓄电池的放电电压，电流以及当前温度存在着对应关系，通常可以由蓄电池厂家提供。例如图2为一种具体型号的蓄电池在20℃下的不同放电电流下的不同放电曲线。当然，图2中在20℃下，仅画出了6条放电曲线，分别对应6种放电电流，在其他实施方式中，可以有更多数量的放电曲线，并且可以理解的是，放电电流划分的越精细，据此确定出的蓄电池初始电量就越精确，当然，这样数据库中需要保存的数据量越多。同样的，图2中仅仅示出了20℃下的不同的放电曲线，数据库中同样需要存储其他温度下的不同的放电曲线，并且可以理解的是，温度划分的越精细，据此确定出的蓄电池初始电量就越精确。

图2的纵轴为蓄电池的电压，横轴为蓄电池放出电量占蓄电池额定电量的百分比，而例如0.2C

可以看出，检测出初始时刻的蓄电池温度以及初始时刻的蓄电池的电流值便可以确定出对应的放电曲线，再利用该放电曲线以及初始时刻的蓄电池的电压值，便可以确定出在初始时刻，蓄电池已放出的电量占蓄电池额定电量的百分比，将1减去该百分比，便得到了蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比。为了便于描述，本申请将初始时刻的蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比称为初始容量，表示为C

在本发明的一种具体实施方式中，初始时刻的蓄电池温度，初始时刻的蓄电池的电流值以及初始时刻的蓄电池的电压值均由列车辅助控制单元检测出。

该种实施方式中，考虑到目前的车载蓄电池的充电电机均具备监测蓄电池实时温度、电压、电流的功能，并且会反馈给列车辅助控制单元，例如可以由电流传感器实时监测蓄电池的电流值，由电压传感器实时监测蓄电池的电压值，由蓄电池内的温度传感器监测蓄电池温度值，并且均实时反馈至列车辅助控制单元。因此，本申请的该种实施方式中，初始时刻的蓄电池温度，初始时刻的蓄电池的电流值以及初始时刻的蓄电池的电压值均由列车辅助控制单元检测出，使得本申请的方案无需额外增加监测器件，即本申请的方案在原有的列车设备的基础上便可以实施，成本较低。

步骤S102：从初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量。

从初始时刻开始，就需要持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，得到蓄电池变化电量，可以用公式表示为

而蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比可以用公式表示为

此外需要说明的是，蓄电池的电流值I需要指定正方向，通常是指定充电时为正，放电时为负。并且，在实际应用中，在列车到达了终点，结束运行之后，可以断开蓄电池的供电电路，并且停止进行蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比的更新。

步骤S103：在列车运行过程中，将初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比可以用C表示，C的计算公式则可以表示为：

监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比C需要显示给工作人员，在实际应用中，可以通过列车的人机交互界面显示当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。列车的人机交互界面可以为列车原有的人机交互界面HMI，使得本申请的方案无需增加额外的显示器件。

进一步的，在本发明的一种具体实施方式中，考虑到蓄电池剩余电量较低时，工作人员未必能够及时注意到该情况，因此，还可以包括：

判断当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比是否低于预设的告警阈值；如果是，输出第一告警提示信息，第一告警提示信息通常可以是基于声音的第一告警提示信息，或者是通过等闪烁等方式实现的较为明显的第一告警提示信息，使得工作人员能够及时注意到蓄电池剩余电量较低的情况。

应用本发明实施例所提供的技术方案，首先在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量，得到了初始容量之后，本申请从初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量，可以看出，由于得到的持续更新的容量变化量是通过积分确定的，因此有利于降低检测参数的瞬时跳变对精度的影响。在列车运行过程中，将初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果便可以作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比，即司机可以得知当前的蓄电池电量剩余情况。而本申请的方案不需要额外加装一套车载蓄电池在线监测系统，利用既有设备便可以实现，因此也保障了方案的实施成本。综上所述，本申请的方案在不增加成本的前提下，提高了列车蓄电池剩余电能监测的准确性。

相应于上面的方法实施例，本发明实施例还提供了一种列车蓄电池剩余电能的监测系统，可与上文相互对应参照。

参见图3所示，为本发明中一种列车蓄电池剩余电能的监测系统的结构示意图，包括：

初始容量确定单元301，用于在列车启动之后的初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；

容量变化量确定单元302，用于从初始时刻开始，通过持续监测蓄电池的电流值并且按照时间进行积分，确定出蓄电池变化电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的持续更新的容量变化量；

蓄电池剩余电能监测单元303，用于在列车运行过程中，将初始容量与当前的容量变化量进行叠加，得到的结果作为当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

在本发明的一种具体实施方式中，初始容量确定单元301，具体用于：

将列车启动了x秒之后的时刻作为初始时刻，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量；x为正整数。

在本发明，初始容量确定单元301，具体用于：

在列车启动之后的初始时刻，通过检测出的初始时刻的蓄电池温度以及初始时刻的蓄电池的电流值，从预设的数据库中确定出对应的放电曲线；

基于确定出的放电曲线以及检测出的初始时刻的蓄电池的电压值，确定出蓄电池初始电量占蓄电池额定电量的百分比，作为得到的初始容量。

在本发明的一种具体实施方式中，初始时刻的蓄电池温度，初始时刻的蓄电池的电流值以及初始时刻的蓄电池的电压值均由列车辅助控制单元检测出。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一输出单元，用于通过列车的人机交互界面显示当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比。

在本发明的一种具体实施方式中，还包括：

第一输出单元，用于判断当前监测出的蓄电池剩余电量占蓄电池额定电量的百分比是否低于预设的告警阈值；如果是，输出第一告警提示信息。

相应于上面的方法和系统实施例，本发明实施例还提供了一种列车蓄电池剩余电能的监测设备以及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一实施例中的列车蓄电池剩余电能的监测方法的步骤，可与上文相互对应参照。这里所说的计算机可读存储介质包括随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质。

该列车蓄电池剩余电能的监测设备可以包括：

存储器，用于存储计算机程序；

处理器，用于执行计算机程序以实现上述任一实施例中的列车蓄电池剩余电能的监测方法的步骤。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

本文中应用了具体个例对本发明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发明的技术方案及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。