本申請涉及軌道交通技術領域，尤其涉及一種軌道車輛控制系統(tǒng)及軌道車輛。

背景技術：

目前，軌道車輛通常通過分別與安裝在車體下方的集電靴連接的正負極母線，從供電軌接觸取電。并且為保證軌道車輛的可靠運行，軌道車輛中還配備有備用電池總成。

軌道車輛在運行過程中，控制中心的工作人員實時監(jiān)控電網(wǎng)狀態(tài)，當發(fā)現(xiàn)電網(wǎng)狀態(tài)異常時，即通過相關操作，將軌道車輛的供電來源切換至電池總成，由電池總成為軌道車輛供電。

但是這種控制方式，需要工作人員實時對電網(wǎng)狀態(tài)進行監(jiān)控，不僅對工作人員的技術水平要求高，并且要求工作人員有較快的反應速度，否則就會造成軌道車輛運行故障，可靠性和安全性較低。

技術實現(xiàn)要素：

本申請旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。

為此，本申請的第一個目的在于提出一種軌道車輛控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了根據(jù)電網(wǎng)電壓的狀態(tài)，自動切換牽引系統(tǒng)的供電來源，響應速度快，提高了軌道車輛的可靠性和安全性。

本申請的第二個目的在于提出一種軌道車輛。

為達上述目的，本申請第一方面實施例提出了一種軌道車輛控制系統(tǒng)，包括：高壓配電箱、電池總成及控制器；

所述高壓配電箱中包括電壓傳感器及第一接觸器；

所述電壓傳感器的兩個輸入端分別與電網(wǎng)正母線和電網(wǎng)負母線及負載負極供電端連接；

所述第一接觸器的一端與所述電壓傳感器的一端及所述正母線連接，所述第一接觸器的另一端與負載正極供電端連接；

所述電池總成中包括電池組件及與所述電池組件的正輸出端和負載正極供電端連接的第二接觸器；

所述電壓傳感器的輸出端與所述控制器的第一輸入端連接，所述控制器用于：

根據(jù)所述電壓傳感器的輸出值，控制所述第一接觸器和所述第二接觸器的工作狀態(tài)。

本申請實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)，包括高壓配電箱、電池總成和控制器，其中高壓配電箱中包括用于監(jiān)控電網(wǎng)電壓的電壓傳感器和用于斷開電網(wǎng)與軌道車輛用電負載連接的第一接觸器，電池總成中包括電池組件及連接電池組件和用電負載的第二接觸器，控制器根據(jù)電壓傳感器的輸出值，控制第一接觸器和第二接觸器的工作狀態(tài)。由此，實現(xiàn)了根據(jù)電網(wǎng)電壓的狀態(tài)，自動切換軌道車輛的供電來源，響應速度快，提高了軌道車輛的可靠性和安全性。

為達上述目的，本申請第二方面實施例提出了一種軌道車輛，包括：牽引系統(tǒng)及如上所述的軌道車輛控制系統(tǒng)。

本申請實施里提供的軌道車輛，包括軌道車輛控制系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)，且軌道車輛控制系統(tǒng)中包括高壓配電箱、電池總成及控制器，其中，高壓配電箱中包括用于監(jiān)控電網(wǎng)電壓的電壓傳感器和用于斷開電網(wǎng)與軌道車輛用電負載連接的第一接觸器，電池總成中包括電池組件及連接電池組件和用電負載的第二接觸器，控制器可以根據(jù)電壓傳感器的輸出值，控制第一接觸器和第二接觸器的工作狀態(tài)。由此，實現(xiàn)了根據(jù)電網(wǎng)電壓的狀態(tài)，自動切換牽引系統(tǒng)的供電來源，響應速度快，提高了軌道車輛的可靠性和安全性。

附圖說明

本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)結(jié)構示意圖；

圖2是本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)中電池總成結(jié)構示意圖；

圖3本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)中高壓配電箱結(jié)構示意圖；

圖4為本申請一個實施例的軌道車輛結(jié)構示意圖。

附圖標記說明：

高壓配電箱-1； 電池總成-2； 控制器-3；

電壓傳感器-11； 第一接觸器-12； 電網(wǎng)正母線-L1；

電網(wǎng)負母線-L2； 負載正極供電端-V+； 電池組件-21；

第二接觸器-22； 計時器-4； 電容-23；

第三接觸器-24； 第一電阻-25； 電壓變換器-26；

第四接觸器-13； 第二電阻-14； 電流傳感器-15

第一電流傳感器-16； 軌道車輛控制系統(tǒng)-41；

牽引系統(tǒng)-42； 空調(diào)系統(tǒng)-43； 照明系統(tǒng)-44；

電壓變換器-45。

具體實施方式

下面詳細描述本申請的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本申請，而不能理解為對本申請的限制。

下面參考附圖描述本申請實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)及軌道車輛。

圖1是本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)結(jié)構示意圖。

如圖1所示，該軌道車輛控制系統(tǒng)包括：高壓配電箱1、電池總成2及控制器3。

其中，所述高壓配電箱1中包括電壓傳感器11及第一接觸器12。

所述電壓傳感器11的兩個輸入端分別與電網(wǎng)正母線L1和電網(wǎng)負母線L2及負載負極供電端連接；

所述第一接觸器12的一端與所述電壓傳感器11的一端及所述正母線L1連接，所述第一接觸器12的另一端與負載正極供電端V+連接；

所述電池總成2中包括電池組件21及與所述電池組件21的正輸出端和負載正極供電端V+連接的第二接觸器22；

所述電壓傳感器11的輸出端與所述控制器3的第一輸入端連接，所述控制器3用于：

根據(jù)所述電壓傳感器11的輸出值，控制所述第一接觸器12和所述第二接觸器22的工作狀態(tài)。

具體的，本申請各實施例中的控制器3，即可以指專門用于在電網(wǎng)異常時，控制電池為軌道車輛供電的控制裝置，或者也可以為軌道車輛控制系統(tǒng)中的列車管理和控制系統(tǒng)(TCMS)的一部分、或者也可以為TCMS和電池管理系統(tǒng)(BMS)中的一部分，本實施例對此不作限定。

具體實現(xiàn)時，為了簡化軌道車輛的控制系統(tǒng)結(jié)構，可以根據(jù)軌道車輛的接線方式，將控制器3中的功能分別配置在TCMS和BMS中，以使TCMS和BMS通過配合，實現(xiàn)根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)，控制軌道車輛的供電來源。

其中，本申請各實施例中的接觸器僅是示意性說明，實際使用時，可以根據(jù)需要，利用相同電流等級的其他開關器件替換接觸器，本實施例對此不作限定。

如圖1所述，電網(wǎng)電壓處于正常狀態(tài)時，第一接觸器12處于閉合狀態(tài)，第二接觸器22處于斷開狀態(tài)，由電網(wǎng)為軌道車輛提供能量來源，控制軌道車輛行駛，此時在電網(wǎng)的正、負母線之間并聯(lián)的電壓傳感器11實時監(jiān)測電網(wǎng)輸出的電壓值，控制器3即可根據(jù)電壓傳感器11的輸出值，準確判斷電網(wǎng)電壓是否異常，當控制器3根據(jù)電壓傳感器11的輸出值，確定電網(wǎng)電壓異常時，即可控制第一接觸器12斷開，第二接觸器22閉合，從而將軌道車輛從電網(wǎng)中斷開，而改由電池為軌道車輛提供能量。

具體的，可以在控制器3中設置一個預設范圍，當確定電網(wǎng)電壓超出該預設范圍時，即可認為電網(wǎng)電壓異常。預設范圍的大小，可以根據(jù)電網(wǎng)電壓的正常輸出范圍、軌道車輛供電端允許的電壓波動范圍及電壓傳感器11的測量誤差確定。比如，若電網(wǎng)電壓正常狀態(tài)時輸出的電壓值為504伏(V)，軌道車輛供電端允許的波動范圍為4V，那么預設范圍可以為：500V-508V，從而在根據(jù)電壓傳感器的輸出，確定電網(wǎng)電壓超出500V-508V時，即可確定電網(wǎng)電壓異常，從而即可控制第一接觸器12斷開，第二接觸器22閉合。

進一步地，需要說明的是，在實際使用時，若電網(wǎng)電壓僅出現(xiàn)了瞬間的波動，不會影響軌道車輛的正常使用，因此，本申請實施例中，軌道車輛控制系統(tǒng)中，還可以包括：計時器4；

相應的，控制器，還用于：

在確定所述電網(wǎng)的電壓超出預設范圍時，控制所述計時器開始計時；

若確定在所述計時器的計時制達到第一預設值的時間段內(nèi)，所述電網(wǎng)的電壓一直超出所述預設范圍，則控制所述第一接觸器斷開、第二接觸器閉合。

其中，第一預設值的大小，可以根據(jù)軌道車輛可承受的異常電壓的時間確定。

需要說明的是，由于軌道車輛承受的異常電壓，包括超出電網(wǎng)電壓的高壓或者低于電網(wǎng)電壓的低壓，因此，本申請實施例中還可以根據(jù)異常電壓的情況，設置不同的第一預設值。

比如，對于電網(wǎng)電壓過高的情況，一般超過3毫秒(ms)或者5ms，就會燒壞軌道車輛中的用電設備，那么本實施例中的第一預設值可以為3ms，或者，對于電網(wǎng)電壓過低的情況，比如超過10ms會造成用電設備的損壞，那么本實施例中的第一預設值可以為10ms。

具體的，控制器3在根據(jù)電壓傳感器11的輸出至，確定電網(wǎng)電壓異常時，即可控制計時器31，開始計時，同時監(jiān)控電壓傳感器11的輸出值，若在計時器計時值到10s之前，根據(jù)電壓傳感器11的輸出值，確定電網(wǎng)電壓已恢復正常，那么即可控制軌道車輛繼續(xù)從電網(wǎng)得電；相應的，若在計時值到10s，電網(wǎng)電壓仍然超出預設范圍，即可控制第一接觸器12斷開，第二接觸器22閉合，將軌道車輛與電網(wǎng)斷開，而利用電池總成2為軌道車輛供電。

本申請實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)，包括高壓配電箱、電池總成和控制器，其中高壓配電箱中包括用于監(jiān)控電網(wǎng)電壓的電壓傳感器和用于斷開電網(wǎng)與軌道車輛用電負載連接的第一接觸器，電池總成中包括電池組件及連接電池組件和用電負載的第二接觸器，控制器根據(jù)電壓傳感器的輸出值，控制第一接觸器和第二接觸器的工作狀態(tài)。由此，實現(xiàn)了根據(jù)電網(wǎng)電壓的狀態(tài)，自動切換軌道車輛的供電來源，響應速度快，提高了軌道車輛的可靠性和安全性。

通過上述分析可知，通過在電網(wǎng)電壓兩側(cè)并聯(lián)電壓傳感器，控制器根據(jù)電壓傳感器的輸出值即可確定電網(wǎng)電壓是否異常，并在電網(wǎng)電壓異常時，將軌道車輛的用電負載從電網(wǎng)中切除，改用電池供電。在具體實現(xiàn)時，為了盡量保證用電負載處輸入電壓的穩(wěn)定性，電網(wǎng)輸出端或者電池輸出端通常會并聯(lián)電容器，由于電容兩端的電壓突變時，電容相當于短路，這會使得和電容并聯(lián)的用電負載因短路而燒毀，因此為了上述情況出現(xiàn)，在軌道車輛控制系統(tǒng)中，還可以接入預充電電路，下面結(jié)合圖2，對本申請實施例提供的軌道車輛控制系統(tǒng)中的電池總成進行詳細說明。

圖2是本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)中電池總成結(jié)構示意圖。

如圖2所示，該電池總成，在上述圖1所示的基礎上，還包括：

電容23、第三接觸器24和第一電阻25。

其中，所述第三接觸器24與所述第一電阻25串聯(lián)連接后，與所述第二接觸器22并聯(lián)連接；

所述電容的23一端與所述第一電阻25的一端及所述第二接觸器22的一端連接，所述電容23的另一端與所述電池組件21的負輸出端連接。

相應的，所述控制器3，具體用于：

根據(jù)所述電壓傳感器11的輸出值，確定電網(wǎng)的電壓超出預設范圍時，控制所述第一接觸器12斷開、第三接觸器24閉合。

具體的，電容23的耐壓值及容量，可以根據(jù)電池組件21的輸出值、并考慮一定的余量確定，本實施例對此不作限定。且可以理解的是，電容23可以僅為一個電容器，也可以是多個并聯(lián)或者串聯(lián)的電容器的統(tǒng)稱。

本申請實施例中，控制器3在確定電網(wǎng)電壓異常時，即可首先控制第三接觸器24閉合，從而使得電池組件通過第一電阻25為電容23充電，由于第一電阻25的存在，限制了電路中的電流，從而有效防止了大電流對與電容23并聯(lián)的器件的沖擊，提高了電路的安全性和可靠性。

進一步地，由于第一電阻25的存在，會帶來極大的功率損耗，因此，本申請實施例中，在利用第一電阻25和第三接觸器24為電容23充電一段時間后，即可將第一電阻25從電路中切除，由于此時電容23兩端已有一定的電壓，即電容處于非短路狀態(tài)，從而不會再損壞電路中的電子器件。即控制器3，還用于：

判斷所述第三接觸器閉合后的預設時間段內(nèi)，所述電容兩端的電壓是否達到第二預設值；

若是，則控制所述第三接觸器斷開，第二接觸器閉合。

其中，預設時間段，可以根據(jù)第一電阻25的阻值及電容的特性確定。通常情況下，第一電阻25的阻值越小，電容23的電容值越小，充電速度越快，預設時間段越短。第二預設值可以根據(jù)電路的特征確定，比如根據(jù)與電容并聯(lián)的器件可承受的最大電流值等確定。

通常狀態(tài)下，若第三接觸器24正常閉合，那么在預設時間段后，電容兩端的電壓值即可達到第二預設值，此時將第一電阻25從電路中移除后，電路中的電流也不會發(fā)生突然變化，從而不會使后端的電子器件由于瞬態(tài)大電流而損壞；而若第三接觸器24未被可靠閉合，可能會導致預設時間段后，電容兩端電壓值仍較小，此時若將第一電阻25從電路中移除，電路中仍會產(chǎn)生大的沖擊電流，因此，本實施例中，在控制第三繼電器24閉合后，經(jīng)過預設時間段后，再判斷電容兩端的電壓是否達到第二預設值，若已達到，則可以控制第三接觸器24斷開，第二接觸器22閉合。

需要說明的是，若在預設時間段后，電容23兩端的電壓值仍低于第二預設值，則說明第三接觸器24未被可靠閉合，此時，控制器3即可控制所述第三接觸器24斷開后，再重新進行閉合。

進一步地，若第三接觸器24被再次閉合后的預設時間段內(nèi)，電容23兩端的電壓值仍達不到第二預設值，此時可以再次控制第三接觸器24進行重新閉合，直至在其閉合后的預設時間段內(nèi)，電容23兩端的電壓值達到第二預設值。

但是在具體使用時，為防止第三接觸器24由于故障而無法可靠接觸，本申請實施例中，可以設定一個閾值，當?shù)谌佑|器24被連續(xù)重新閉合的次數(shù)達到設定值時，即認為第三接觸器24出現(xiàn)故障，此時即可斷開第三接觸器24，然后輸出報警信號，以提醒工作人員對第三接觸器24進行更換或者維修。

進一步地，由于電池組件21的輸出電壓通常較低，因此在利用電池組件為軌道車輛供電時，通常需要利用升壓變換器將電池輸出電壓升壓后，再輸出給負載供電。即如圖2所示，本實施例中的電池總成中還包括：電壓變換器26。

其中，電壓變換器26，主要用于將電池組件21輸出的電壓，通過升壓轉(zhuǎn)換為軌道車輛負載使用的電壓等級。電壓變換器26可以采用任意結(jié)構的升壓變換器，比如如圖2所示，采用BOOST升壓變換器，或者，也可以采用反激式變換器結(jié)構等等，本實施例對此不作限定。

進一步地，與上述電池總成中設置預充電電路相同的原理，在高壓配電箱1中，也可以設置預充電電路。

圖3本申請一個實施例的軌道車輛控制系統(tǒng)中高壓配電箱結(jié)構示意圖。

如圖3所示，在上述圖1所示的基礎上，該高壓配電箱1中，還包括：第四接觸器13和第二電阻14。

其中，所述第四接觸器13與所述第二電阻14串聯(lián)后，與所述第一接觸器12并聯(lián)。

具體工作時，在電池總成為軌道車輛提供工作電源時，控制器3可以根據(jù)與電網(wǎng)母線并聯(lián)的電壓傳感器11的輸出值，實時監(jiān)控電網(wǎng)電壓是否正常，當確定電網(wǎng)電壓正常時，即可控制將軌道車輛的用電負載切換至高壓配電箱1。

此時，可以首先控制第四接觸器13首先閉合，通過第四接觸器13和第二電阻14，首先為負載電容充電，當負載電容兩端電壓達到一定值后，再控制第四接觸器13斷開，第一接觸器12閉合，從而將第二電阻14從電路中移除，以減少電阻的損耗，提高電路工作效率。

進一步地，為對電壓傳感器11的輸出值進行校驗，本申請實施例中，還可以在電網(wǎng)母線中設置電流傳感器，即如圖3所示，高壓配電箱1中還包括串接在所述正母線L1和所述第一接觸器12之間的電流傳感器15。

其中，所述電流傳感器15的輸出端與所述控制器3的第二輸入端連接；

相應的，所述控制器3，還用于根據(jù)所述電流傳感器15的輸出值和所述電壓傳感器11的輸出值，控制所述第一接觸器12和所述第二接觸器22的工作狀態(tài)。

具體的，通過在高壓配電箱1中的供電回路中串接電流傳感器15，即可對軌道車輛用電負載從電網(wǎng)側(cè)獲取的電流進行監(jiān)控，通常狀態(tài)下，若電網(wǎng)電壓穩(wěn)定時，軌道車輛用電負載從電網(wǎng)獲取的電流也處于穩(wěn)定狀態(tài)，當電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常時，比如降低或者升高時，軌道車輛用電負載從電網(wǎng)獲取的電流也會變換，比如增加或者減少。因而，控制器3可以根據(jù)電流傳感器15的輸出值和電壓傳感器11的輸出值，來判斷電網(wǎng)電壓是否異常。

舉例來說，若控制器3根據(jù)電壓傳感器11的輸出值，確定電網(wǎng)電壓超出了預設值時，可以再根據(jù)電流傳感器15的輸出值，驗證上述電壓傳感器11的輸出值是否準確，若不準確，則可能說明電網(wǎng)電壓可能并未出現(xiàn)問題，則可以繼續(xù)對電網(wǎng)電壓進行檢測，直至根據(jù)電流傳感器15的輸出值及電壓傳感器11的輸出值，確定的電網(wǎng)狀態(tài)一致時，則可以根據(jù)電網(wǎng)狀態(tài)，控制相應的接觸器斷開或者閉合。

另外，可以理解的是，如圖3所示，還可以在電網(wǎng)負母線與負載用電端之間串接第一電流傳感器16，從而進一步提高對電網(wǎng)電壓狀態(tài)檢測的準確性。

需要說明的是，本申請實施中，控制器3在確定電網(wǎng)電壓異常，從而將軌道車輛的用電負載切換至電池供電時，為防止電池電流反灌至電網(wǎng)側(cè)，需要先斷開高壓配電箱1中的接觸器后，再控制電池總成中的相應接觸器閉合。

基于上述實施例提供的軌道車輛控制系統(tǒng)，本申請再一方面提供一種軌道車輛。

圖4為本申請一個實施例的軌道車輛結(jié)構示意圖。

如圖4所示，該軌道車輛，包括軌道車輛控制系統(tǒng)41及牽引系統(tǒng)42。

其中，所述軌道車輛控制系統(tǒng)41中的高壓配電箱1的輸出端及電池總成2的輸出端分別與所述牽引系統(tǒng)42的供電端連接。

具體的，軌道車輛控制系統(tǒng)41的結(jié)構和工作過程可參照上述各實施例的解釋說明，此處不再贅述。

另外，可以理解的是，如圖4所示，該軌道車輛中，還可以包括空調(diào)系統(tǒng)43、照明系統(tǒng)44等，且空調(diào)系統(tǒng)43和照明系統(tǒng)44的供電端，也分別與上述高壓配電箱1的輸出端及電池總成2的輸出端連接。

需要說明的是，由于牽引系統(tǒng)42、空調(diào)系統(tǒng)43及照明系統(tǒng)44等的用電等級不同，因此在高壓配電箱1的輸出端及電池總成2的輸出端與牽引系統(tǒng)42、空調(diào)系統(tǒng)43及照明系統(tǒng)44等的供電端之間，還可以包括電壓變換器45，其中，電壓變換器45的電路結(jié)構可以根據(jù)需要選擇，且其各自輸出的電壓值可以根據(jù)負載用電等級調(diào)整，比如若空調(diào)系統(tǒng)43和照明系統(tǒng)44的供電電壓相同，那么電壓變換器45可以為兩路輸出變換器，從而輸出兩個不同等級的電壓，分別為空調(diào)系統(tǒng)43和牽引系統(tǒng)42供電，此處不做限定。

本申請實施里提供的軌道車輛，包括軌道車輛控制系統(tǒng)及牽引系統(tǒng)，且軌道車輛控制系統(tǒng)中包括高壓配電箱、電池總成及控制器，其中，高壓配電箱中包括用于監(jiān)控電網(wǎng)電壓的電壓傳感器和用于斷開電網(wǎng)與軌道車輛用電負載連接的第一接觸器，電池總成中包括電池組件及連接電池組件和用電負載的第二接觸器，控制器可以根據(jù)電壓傳感器的輸出值，控制第一接觸器和第二接觸器的工作狀態(tài)。由此，實現(xiàn)了根據(jù)電網(wǎng)電壓的狀態(tài)，自動切換牽引系統(tǒng)的供電來源，響應速度快，提高了軌道車輛的可靠性和安全性。

在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結(jié)合該實施例或示例描述的具體特征、結(jié)構或者特點包含于本申請的至少一個實施例或示例中。

流程圖中或在此以其他方式描述的任何過程或方法描述可以被理解為，表示包括一個或更多個用于實現(xiàn)特定邏輯功能或過程的步驟的可執(zhí)行指令的代碼的模塊、片段或部分，并且本申請的優(yōu)選實施方式的范圍包括另外的實現(xiàn)，其中可以不按所示出或討論的順序，包括根據(jù)所涉及的功能按基本同時的方式或按相反的順序，來執(zhí)行功能，這應被本申請的實施例所屬技術領域的技術人員所理解。

應當理解，本申請的各部分可以用硬件、軟件、固件或它們的組合來實現(xiàn)。在上述實施方式中，多個步驟或方法可以用存儲在存儲器中且由合適的指令執(zhí)行系統(tǒng)執(zhí)行的軟件或固件來實現(xiàn)。例如，如果用硬件來實現(xiàn)，和在另一實施方式中一樣，可用本領域公知的下列技術中的任一項或他們的組合來實現(xiàn)：具有用于對數(shù)據(jù)信號實現(xiàn)邏輯功能的邏輯門電路的離散邏輯電路，具有合適的組合邏輯門電路的專用集成電路，可編程門陣列(PGA)，現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。

上述提到的存儲介質(zhì)可以是只讀存儲器，磁盤或光盤等。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本申請的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本申請的限制，本領域的普通技術人員在本申請的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。