[发明专利]轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法

说明书

本发明提供了一种轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法，包括：镍氢电池组、动力控制系统、电池管理系统和电解液循环系统，在镍氢电池组分别连接有进液管和出液管，电解液循环系统包括储液罐，在储液罐通过电动阀门连接进液管，在储液罐通过泵连接出液管；电池管理系统若检测到镍氢电池组充电过程中的电压达到预设的浮充电压，则开启电动阀门和泵，若检测到镍氢电池组充电过程中的充电电流停止，则关闭电动阀门，并延迟设定的时间关闭泵，动力控制系统控制镍氢电池组的放电端向用电设备放电的过程和充电电源为镍氢电池组的充电端充电的过程。本发明使镍氢电池组兼具贫液镍氢电池充放电效率高和富液镍氢电池可浮充的优点。

技术领域

本发明涉及轨道车辆辅助供电系统技术领域，更为具体地，涉及一种轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法。

背景技术

蓄电池作为轨道交通车辆的一个供能部件，其主要任务一是在主电源断供的情况下，确保车辆有足够的电能维持用电设备达到应急供电的时间要求，二是给车上照明、空调等低压用电设备供电。良好的电性能和安全性能是轨道交通用蓄电池的基本要求。

镍氢电池具有电压平台和镍镉电池一致的特性，使之成为一种可以替代镍镉电池作为轨道车辆用电源的很好的选择。镍氢电池分贫液镍氢电池和富液镍氢电池。由于轨道车辆辅助供电系统采用的恒压限流充电制度，直接应用镍氢电池供电，如果是应用的贫液镍氢电池，充放电效率较高，但在充电末期，正极产生大量氧气并扩散到负极，在负极与氢气化合生成水，释放大量热量，导致电池内部温度急剧升高，容易发生“热失控”和“电流失控”现象，造成安全隐患；如果是应用的富液镍氢电池，因为电芯长期浸泡在大量流动的电解液里面，充放电效率比较低，且电解液在里面，不容易观察，不便于维护保养。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种轨道车辆用镍氢电池组及其运行方法，使镍氢电池组兼具贫液镍氢电池充放电效率高和现有富液镍氢电池可浮充的优点，可以直接替换现有的镍镉电池，并满足轨道车辆供电系统的储能要求和寿命要求，实现充放电循环寿命超过3500次。

根据本发明的一个方面，提供了一种轨道车辆用镍氢电池组，包括：镍氢电池组、动力控制系统、电池管理系统和电解液循环系统，其中，在所述镍氢电池组分别连接有进液管的一端和出液管的一端；所述电解液循环系统包括储液罐，在所述储液罐下部的出液口通过电动阀门连接所述进液管的另一端，在所述储液罐上部的进液口通过泵连接所述出液管的另一端；所述镍氢电池组、所述电动阀门和所述泵均连接所述电池管理系统；所述电池管理系统实时检测所述镍氢电池组充电过程中的电压和充电电流，若检测到所述镍氢电池组充电过程中的电压达到预设的浮充电压，则所述电池管理系统开启所述电动阀门和所述泵，若检测到所述镍氢电池组充电过程中的充电电流停止，则所述电池管理系统关闭所述电动阀门，并延迟设定的时间关闭所述泵，所述电池管理系统控制所述镍氢电池组放电端和充电端的通断；所述动力控制系统分别连接所述镍氢电池组的放电端和用电设备，所述动力控制系统控制所述镍氢电池组的放电端向所述用电设备放电的过程，所述动力控制系统还分别连接所述镍氢电池组的充电端和充电电源，所述镍氢电池组的充电端为所述动力控制系统供电，所述动力控制系统控制所述充电电源为所述镍氢电池组的充电端充电的过程。

所述电池管理系统开启所述泵后，控制所述泵间歇性的关闭和开启，直到所述电池管理系统关闭所述电动阀门。

所述镍氢电池充电端和放电端分别连接有充电接触器和放电接触器，所述电池管理系统实时检测所述镍氢电池组放电和充电过程中的SOC，所述电池管理系统根据所述镍氢电池组放电过程中的SOC，控制所述放电接触器的通断，所述电池管理系统根据所述镍氢电池组充电过程中的SOC，控制所述充电接触器的通断。

在所述轨道车辆运行时，所述动力控制系统控制所述镍氢电池组向低压用电设备放电，所述动力控制系统将轨道车辆上高压电转换为低压直流电，向所述镍氢电池组充电；在所述轨道车辆停止运行时，所述动力控制系统控制所述镍氢电池组向应急供电系统放电，所述动力控制系统控制所述轨道车辆上高压电停止给镍氢电池组充电。