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动车组蓄电池管理系统设计

冯桂蕊  
【摘要】:伴随着高速铁路技术在我国的快速发展,高速铁路动车组运行的安全性日渐成为关注的焦点。为了动车组的安全运行,我们需要对动车组辅助电源装置进行实时监测,动车组供电系统一旦出现故障就需要及时投入辅助电源作为应急备用电源。动车组中辅助电源装置(Auxiliary Power Unit,APU)主要为照明、升降弓、通信信号、车门的控制以及驱动、制动等特别重要的负载提供电源,APU的供电可信度直接影响了动车组的安全运行。APU的后备电源一般采用蓄电池组,正常运行时由充电机浮充充电,一旦发生接触网电压缺失或变流器故障等情况时,由蓄电池组作为应急备用电源为上述重要负载供电。首先,本文对镍镉蓄电池的工作原理及其特点进行了介绍,通过分析镍镉蓄电池的体积小、重量轻、安全性高、充放电速率快、无记忆效应等诸多种优点,对其采用了放电实验算法完成对荷电状态(State Of Charge,SOC)的估测并用内阻法进行健康状态(Section Of Health,SOH)的评估。然后,根据动车组蓄电池管理系统(Battery Management System,BMS)装置的结构,详细介绍了动车组蓄电池管理系统硬件和软件等各个功能模块,只有软件与硬件的协调配合,才能充分体现出装置的结构优势和功能特点。另外,本文对动车组蓄电池管理系统每节蓄电池的单体电池电压、电流和温度的监测与合理控制方案等进行了深入研究。本文采用凌力尔特(Linear)公司的电池监测芯片LTC6803,采用了一种基于32位微控制器STM32的高性能蓄电池管理系统的设计方案,通过在实验室环境下进行实验调试和安装于时速350公里中国标准动车组进行现车实验。本文设计的蓄电池管理系统装置能够实现对动车组蓄电池进行在线监测,根据实时记录蓄电池组的单体电池电压、工作电流以及温度等相关信息,进行准确的实时采集和数据分析,然后估测电池的SOC和SOH值。如果蓄电池管理系统处于非正常状态时,就会及时进行预警或报警,从而会有效延长蓄电池的使用寿命,有力保障了动车组运行安全。


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