技术摘要：
本发明涉及一种轨道交通用无网自行走蓄电池 辅助变流系统，包括两组钛酸锂电池组、电流采集监测模块和BMS电池管理系统；钛酸锂电池组储存电能，通过接触器对电能控制，通过总正总负传递给列车充放电控制双向DC/DC，通过列车控制进行无网自行走或对两组钛酸锂电池充电。  全部
背景技术：
轨道交通无网自行走蓄电池 辅助变流系统是将轨道交通供电技术与钛酸锂电池 储能技术结合起来，形成独立的系统安装在地铁或动车组车辆底部，安装方式为车底吊装。 地铁、动车等轨道交通以运量大、速度快、安全、环保和节约能源等特点，被认为是最绿色的 交通方式。由于运量大，车辆的供电系统显的尤为重要。而无网自行走的列车行走模式，可 谓车辆提供新的供电模式，更为以后多种供电模式列车自行走提供可能。此外，当出现车 SIV(辅助逆变器)故障、辅助蓄电池组故障等情况，钛酸锂电池组如果能够作为车辆自行走 的动力电源的同时又提供辅助电源，即增加了车辆可靠性，也可完全作为车辆的辅助电池 使用。其中轨道交通车辆用应急牵引及辅助蓄电池一般为铅酸和镉镍电池，而这些电池存 在寿命短、存在记忆效应等特点。所以，发明一种既安全可靠又环保的轨道交通用无网自行 走蓄电池 辅助变流系统显得非常迫切。 本发明经过国家标准试验验证，在各种情况下都不会发生爆炸和火灾，绝对安全 可靠。 本发明可实现列车的无网自行走和独立辅助供电，并且使用寿命在10000次以上。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种轨道交通用无网自行走 蓄电池 辅助变流系统，无网自行走蓄电池 辅助变流系统布置在轨道交通车辆底部，并将 电能经过处理转换后，储存在钛酸锂材料的电池包中，系统且包含与轨道交通车辆的对接 接口，可根据需要提供无网自行走和辅助供电需要的电能。 为达到以上目的，本发明采取的技术方案是： 一种轨道交通用无网自行走蓄电池 辅助变流系统，包括：1#钛酸锂电池组1、1#负 极熔断器2、1#正极熔断器3、1#断路器4、1#电流采集监测模块一5、1#电压采集监测模块一 6、1#单向DC/DC模块7、1#负极接触器8、1#预充电接触器9、1#应急充电熔断器10、1#正极接 触器11、1#预充电电阻12、1#电压采集监测模块二13、1#总负输出接口14、1#负极应急充电 接口15、1#通讯接口16、1#正极应急充电接口17、1#总正输出接口18、1#电流采集监测模块 二19、1#防相互充电二极管20、1#辅助电源输出熔断器21、1#辅助电源输出接触器22、1#电 池组并联连接器23、1#BMS电池管理系统24、辅助电源输出接口30、2#钛酸锂电池组31、2#负 极熔断器32、2#正极熔断器33、2#断路器34、2#电流采集监测模块一35、2#电压采集监测模 块一36、2#单向DC/DC模块37、2#负极接触器38、2#预充电接触器39、2#应急充电熔断器40、 2#正极接触器41、2#预充电电阻42、2#电压采集监测模块二43、2#总负输出接口44、2#负极 应急充电接口45、2#通讯接口46、2#正极应急充电接口47、2#总正输出接口48、2#电流采集 7 CN 111547078 A 说　明　书 2/10 页 监测模块二49、2#防相互充电二极管50、2#辅助电源输出熔断器51、2#辅助电源输出接触器 52、2#电池组并联连接器53和2#BMS电池管理系统54； 所述1#钛酸锂电池组1的负极与1#负极熔断器2的一端连接，1#负极熔断器2的另 一端与1#断路器4一极的一端连接，1#断路器4一极的另一端分别与1#负极接触器8的一端、 1#电压采集监测模块一6的负极、1#单向DC/DC模块7的负极和1#负极应急充电接口15连接， 1#负极接触器8的另一端分别与1#电压采集监测模块二13的负极和1#总负输出接口14连 接； 所述1#钛酸锂电池组1的正极与1#正极熔断器3的一端连接，1#正极熔断器3的另 一端与1#断路器4另一极的一端连接，1#断路器4另一极的另一端与1#电流采集监测模块一 5的一端连接、1#电流采集监测模块一5的另一端分别与1#电压采集监测模块一6的正极、1# 单向DC/DC模块7的正极、1#预充电接触器9的一端、1#应急充电熔断器10的一端、1#电流采 集监测模块二19的一端和1#正极接触器11的一端连接，1#正极接触器11的另一端分别与1# 预充电电阻12的另一端、1#电压采集监测模块二13的正极和1#总正输出接口18连接； 所述1#预充电接触器9的另一端与1#预充电电阻12的一端连接，所述1#应急充电 熔断器10的另一端与1#正极应急充电接口17连接； 所述1#电流采集监测模块二19的另一端与1#防相互充电二极管20的阳极连接，1# 防相互充电二极管20的阴极与1#辅助电源输出熔断器21的一端连接，1#辅助电源输出熔断 器21的另一端与1#辅助电源输出接触器22的一端连接，1#辅助电源输出接触器22的另一端 与1#电池组并联连接器23的一端连接，1#电池组并联连接器23的另一端与辅助电源输出接 口30连接； 所述1#BMS电池管理系统24分别与1#钛酸锂电池组1、1#负极熔断器2、1#正极熔断 器3、1#电流采集监测模块一5、1#电压采集监测模块一6、1#负极接触器8、1#预充电接触器 9、1#正极接触器11、1#电压采集监测模块二13、1#通讯接口16、1#电流采集监测模块二19、 1#防相互充电二极管20、1#辅助电源输出熔断器21和1#辅助电源输出接触器22连接； 所述2#钛酸锂电池组31的负极与2#负极熔断器32的一端连接，2#负极熔断器32的 另一端与2#断路器34一极的一端连接，2#断路器34一极的另一端分别与2#负极接触器38的 一端、2#电压采集监测模块一36的负极、2#单向DC/DC模块37的负极和2#负极应急充电接口 45连接，2#负极接触器38的另一端分别与2#电压采集监测模块二43的负极和2#总负输出接 口44连接； 所述2#钛酸锂电池组31的正极与2#正极熔断器33的一端连接，2#正极熔断器33的 另一端与2#断路器34另一极的一端连接，2#断路器34另一极的另一端与2#电流采集监测模 块一35的一端连接，2#电流采集监测模块一35的另一端分别与2#电压采集监测模块一36的 正极、2#单向DC/DC模块37的正极、2#正极接触器41的一端、2#预充电接触器39的一端、2#应 急充电熔断器40的一端和2#电流采集监测模块二49的一端连接，2#正极接触器41的另一端 分别与2#预充电电阻42的另一端、2#电压采集监测模块二43的正极和2#总正输出接口48连 接； 所述2#预充电接触器39的另一端与2#预充电电阻42的一端连接， 所述2#应急充电熔断器40的另一端与2#正极应急充电接口47连接； 所述2#电流采集监测模块二49的另一端与2#防相互充电二极管50的阳极连接，2# 8 CN 111547078 A 说　明　书 3/10 页 防相互充电二极管50的阴极与2#辅助电源输出熔断器51的一端连接，2#辅助电源输出熔断 器51的另一端与2#辅助电源输出接触器52的一端连接，2#辅助电源输出接触器52的另一端 与2#电池组并联连接器53的一端连接，2#电池组并联连接器53的另一端与辅助电源输出接 口30连接； 所述2#BMS电池管理系统54分别与2#钛酸锂电池组31、2#负极熔断器32、2#正极熔 断器33、2#电流采集监测模块一35、2#电压采集监测模块一36、2#负极接触器38、2#预充电 接触器39、2#正极接触器41、2#电压采集监测模块二43、2#通讯接口46、2#电流采集监测模 块二49、2#防相互充电二极管50、2#辅助电源输出熔断器51和2#辅助电源输出接触器52连 接； 所述1#钛酸锂电池组1通过1#总负输出接口14和1#总正输出接口18与车载充放电 DC/DC连接，2#钛酸锂电池组31通过2#总负输出接口44和2#总正输出接口48与车载充放电 DC/DC连接，所述1#钛酸锂电池组1用于存储电能，通过1#总负输出接口14和1#总正输出接 口18为列车直流母线供电进行无网自行走，所述2#钛酸锂电池组31用于存储电能，通过2# 总负输出接口44和2#总正输出接口48为列车直流母线供电进行无网自行走；所述1#钛酸锂 电池组1和2#钛酸锂电池组31还用于通过辅助电源输出接口30给列车的辅助电源供电； 所述1#总负输出接口14和1#总正输出接口18用于为列车直流母线供电，还用于为 1#钛酸锂电池组1充电； 所述2#总负输出接口44和2#总正输出接口48用于为列车直流母线供电，还用于为 2#钛酸锂电池组31充电； 所述1#负极应急充电接口15和1#正极应急充电接口17用于对1#钛酸锂电池组1进 行紧急充电，所述2#负极应急充电接口45和2#正极应急充电接口47用于对2#钛酸锂电池组 31进行紧急充电； 所述1#负极熔断器2、1#正极熔断器3、1#应急充电熔断器10、1#辅助电源输出熔断 器21、2#负极熔断器32、2#正极熔断器33、2#应急充电熔断器40和2#辅助电源输出熔断器51 用于对无网自行走蓄电池 辅助变流系统的电路进行过载和短路保护； 所述1#断路器4和2#断路器34用于对无网自行走蓄电池 辅助变流系统的电路进 行过载和短路保护，同时检修时隔离钛酸锂电池组电压，保证人身安全，手动切断对外输 出； 所述1#电流采集监测模块一5和1#电流采集监测模块二19用于将1#钛酸锂电池组 1高压与采样电源低压进行隔离，对1#钛酸锂电池组1的充放电电流进行采样，将电流数据 传送给1#BMS电池管理系统24； 所述2#电流采集监测模块一35和2#电流采集监测模块二49用于将2#钛酸锂电池 组31高压与采样电源低压进行隔离，对2#钛酸锂电池组31的充放电电流进行采样，将电流 数据传送给2#BMS电池管理系统54； 所述1#电压采集监测模块一6和1#电压采集监测模块二13用于对1#钛酸锂电池组 1的内总压和外总压进行采样，并将电压数据传送给1#BMS电池管理系统24； 所述2#电压采集监测模块一36和2#电压采集监测模块二43用于对2#钛酸锂电池 组31的内总压和外总压进行采样，并将电压数据传送给2#BMS电池管理系统54； 所述1#单向DC/DC模块7用于将1#钛酸锂电池组1的电压调整为适应1#BMS电池管 9 CN 111547078 A 说　明　书 4/10 页 理系统24和列车辅助负载工作的电压；在列车辅助供电无法提供的情况下，1#BMS电池管理 系统24投入工作，投入工作的1#BMS电池管理系统24用于控制1#钛酸锂电池组1通过1#总负 输出接口14和1#总正输出接口18输出电能，使列车在无辅助供电的情况下正常工作； 所述2#单向DC/DC模块37用于将2#钛酸锂电池组31的电压调整为适应2#BMS电池 管理系统54和列车辅助负载工作的电压；在列车辅助供电无法提供的情况下，2#BMS电池管 理系统54投入工作，投入工作的2#BMS电池管理系统54用于控制2#钛酸锂电池组31通过2# 总负输出接口44和2#总正输出接口48输出电能，使列车在无辅助供电的情况下正常工作； 所述1#负极接触器8和1#正极接触器11用于通断1#钛酸锂电池组1的充放电回路； 所述2#负极接触器38和2#正极接触器41用于通断2#钛酸锂电池组31的充放电回 路； 所述1#预充电接触器9和1#预充电电阻12用于对1#钛酸锂电池组1进行预充电； 所述2#预充电接触器39和2#预充电电阻42用于对1#钛酸锂电池组31进行预充电； 所述1#通讯接口16为1#BMS电池管理系统24对外信息交互与控制接口，列车网络 发送指令到1#通讯接口16，1#BMS电池管理系统24用于响应指令控制无网自行走蓄电池 辅 助变流系统，1#BMS电池管理系统24还用于通过1#通讯接口16给列车发送蓄电池状态信息； 所述2#通讯接口46为2#BMS电池管理系统54对外信息交互与控制接口，列车网络 发送指令到2#通讯接口46，2#BMS电池管理系统54用于响应指令控制无网自行走蓄电池 辅 助变流系统，2#BMS电池管理系统54还用于通过2#通讯接口46给列车发送蓄电池状态信息； 所述1#防相互充电二极管20和2#防相互充电二极管50用于防止1#钛酸锂电池组1 和2#钛酸锂电池组31相互充放电； 所述1#辅助电源输出接触器22用于通断1#钛酸锂电池组1的放电回路； 所述2#辅助电源输出接触器52用于通断2#钛酸锂电池组31的放电回路； 所述1#电池组并联连接器23和2#电池组并联连接器53用于将1#钛酸锂电池组1的 正极和2#钛酸锂电池组31的正极并联到一起； 所述1#BMS电池管理系统24用于采集1#钛酸锂电池组1、1#负极熔断器2、1#正极熔 断器3、1#电流采集监测模块一5、1#电压采集监测模块一6、1#负极接触器8、1#预充电接触 器9、1#应急充电熔断器10、1#正极接触器11、1#预充电电阻12、1#电压采集监测模块二13、 1#通讯接口16、1#电流采集监测模块二19、1#防相互充电二极管20、1#辅助电源输出熔断器 21、1#辅助电源输出接触器22和2#BMS电池管理系统54的信息，并将信息处理，然后进行控 制、保护、报警灯动作；同时1#BMS电池管理系统24还用于控制1#负极接触器8、1#预充电接 触器9、1#正极接触器11和1#辅助电源输出接触器22的通断；同时1#BMS电池管理系统24还 用于将无网自行走蓄电池 辅助变流系统的报警信息和状态信息反馈给列车网络； 所述2#BMS电池管理系统54用于采集2#钛酸锂电池组31、2#负极熔断器32、2#正极 熔断器33、2#电流采集监测模块一35、2#电压采集监测模块一36、2#负极接触器38、2#预充 电接触器39、2#应急充电熔断器40、2#正极接触器41、2#预充电电阻42、2#电压采集监测模 块二43、2#通讯接口46、2#电流采集监测模块二49、2#防相互充电二极管50、2#辅助电源输 出熔断器51、2#辅助电源输出接触器52和1#BMS电池管理系统24的信息，将信息处理，然后 进行控制、保护、报警灯动作；同时2#BMS电池管理系统54还用于控制2#负极接触器38、2#预 充电接触器39、2#正极接触器41和2#辅助电源输出接触器52的通断；同时2#BMS电池管理系 10 CN 111547078 A 说　明　书 5/10 页 统54还用于将无网自行走蓄电池 辅助变流系统的报警信息和状态信息反馈给列车网络。 在上述技术方案的基础上，所述1#钛酸锂电池组1和2#钛酸锂电池组31采用能量 密度高、倍率高、没有记忆效应、且低温性能和安全性能好的钛酸锂电池组。 在上述技术方案的基础上，所述1#负极接触器8、1#预充电接触器9、1#正极接触器 11、1#辅助电源输出接触器22、2#负极接触器38、2#预充电接触器39、2#正极接触器41和2# 辅助电源输出接触器52均为铁路用宽范围、大容量，具有双向灭弧能力，且主触点不区分正 负极的接触器。 在上述技术方案的基础上，所述1#BMS电池管理系统24和2#BMS电池管理系统54采 用轨道交通专用BMS。 在上述技术方案的基础上，在没有外部提供辅助供电电源时，1#BMS电池管理系统 24收到1#正极接触器11、1#负极接触器8闭合指令后，1#BMS电池管理系统24使用1#单向DC/ DC模块7为1#BMS电池管理系统24提供辅助电源； 2#BMS电池管理系统54收到2#正极接触器41、2#负极接触器38闭合指令后，2#BMS 电池管理系统54使用2#单向DC/DC模块37为2#BMS电池管理系统54提供辅助电源。 在上述技术方案的基础上，列车在辅助电池组未能正常投入的情况下，所述辅助 电源输出接口30直接为列车SIV辅助逆变器提供供电电源，激活列车辅助供电系统。 在上述技术方案的基础上，当列车SIV辅助逆变器故障时，所述1#单向DC/DC模块7 和2#单向DC/DC模块37为列车提供辅助供电电源；无网自行走蓄电池 辅助变流系统替代原 SIV辅助逆变器 辅助蓄电池的形式，为原SIV辅助逆变器 辅助蓄电池的形式提供冗余的供 电模式。 在上述技术方案的基础上，所述1#钛酸锂电池组1、1#负极熔断器2、1#正极熔断器 3、1#断路器4、1#电流采集监测模块一5、1#电压采集监测模块一6、1#单向DC/DC模块7、1#负 极接触器8、1#预充电接触器9、1#应急充电熔断器10、1#正极接触器11、1#预充电电阻12、1# 电压采集监测模块二13、1#总负输出接口14、1#负极应急充电接口15、1#通讯接口16、1#正 极应急充电接口17、1#总正输出接口18、1#电流采集监测模块二19、1#防相互充电二极管 20、1#辅助电源输出熔断器21、1#辅助电源输出接触器22、1#电池组并联连接器23、1#BMS电 池管理系统24和辅助电源输出接口30能够构成一组独立的无网自行走蓄电池 辅助变流系 统； 所述2#钛酸锂电池组31、2#负极熔断器32、2#正极熔断器33、2#断路器34、2#电流 采集监测模块一35、2#电压采集监测模块一36、2#单向DC/DC模块37、2#负极接触器38、2#预 充电接触器39、2#应急充电熔断器40、2#正极接触器41、2#预充电电阻42、2#电压采集监测 模块二43、2#总负输出接口44、2#负极应急充电接口45、2#通讯接口46、2#正极应急充电接 口47、2#总正输出接口48、2#电流采集监测模块二49、2#防相互充电二极管50、2#辅助电源 输出熔断器51、2#辅助电源输出接触器52、2#电池组并联连接器53、2#BMS电池管理系统54 和辅助电源输出接口30能够构成另一组独立的无网自行走蓄电池 辅助变流系统。 本发明的有益技术效果如下： 本发明所述技术方案可以实现地铁、动车等的无网自走行、辅助变流器电源输入 供电、辅助变流器输出供电和代替辅助电池启动电源，电池采用钛酸锂电池，并配置了电池 管理系统(BMS)，BMS能实时监控轨道交通用应急牵引及辅助蓄电池系统的状态；不仅增加 11 CN 111547078 A 说　明　书 6/10 页 了辅助供电的可靠性，还增强了车辆的无网自走行能力。本发明适用于多种轨道交通车俩， 既安全，又可靠。 附图说明 本发明有如下附图： 图1本发明的结构图。