申请/专利权人：北京北交新能科技有限公司

申请日：2017-03-31

公开（公告）日：2023-09-12

公开（公告）号：CN107026294B

主分类号：H01M10/42

分类号：H01M10/42;H01M10/48;H01G11/08;B61C17/00;B61C3/00;B61C17/06;B61C3/02;B60L53/00

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.09.12#授权;2017.09.01#实质审查的生效;2017.08.08#公开

摘要：本发明涉及一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，包括：ECU能量控制单元、BMS电池管理系统、CMS电容管理系统、锂电池组单元、超级电容单元、主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元、电机控制器、驱动电机、减速机构、GPS组件和超声波传感器；本发明可以实现将移动能量包通过专用连接器与轨道交通车辆连接并被牵引走行，其目的是为轨道交通车辆或其他附属机构供电。本发明提供的一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，适用于多种轨道交通车辆，结构简单。同时，该能量包自带走行对轮，由其他牵引车辆在轨道上牵引走行，避免了轨道交通车辆携带较为笨重的移动电源的负担。

主权项：1.一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，包括：ECU能量控制单元、BMS电池管理系统、CMS电容管理系统、锂电池组单元、超级电容单元、主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元、电机控制器、驱动电机、减速机构、GPS组件和超声波传感器；所述ECU能量控制单元为能量包的核心控制单元，与内部的BMS电池管理系统和CMS电容管理系统相连，BMS电池管理系统与锂电池组单元相连，CMS电容管理系统与超级电容单元相连，ECU能量控制单元还与外部的通讯接口单元、GPS组件和电机控制器相连；所述ECU能量控制单元用于根据外部部件指令控制BMS电池管理系统和CMS电容管理系统，实现锂电池组单元和超级电容单元的充放电配合；并将能量包的实时信息反馈到外部部件；同时接收GPS组件的指令，进而控制电机控制器；所述GPS组件用于接收外部信号；所述BMS电池管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控锂电池组单元的状态；所述CMS电容管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控超级电容单元的状态；所述锂电池组单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；所述超级电容单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；所述主电路接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆充电接口相连；所述通讯接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆通讯接口相连；所述机械连接机构与被充电轨道交通车辆连接；所述电机控制器与驱动电机相连，用于接收ECU能量控制单元的指令控制驱动电机；所述驱动电机与减速机构相连，用于带动减速机构；所述减速机构与行走机构单元相连，用于带动行走机构单元，实现能量包在轨道上的自牵引；所述超声波传感器与ECU能量控制单元相连，用于检测能量包与前方障碍物的距离，并将检测到的距离信号反馈给ECU能量控制单元；ECU能量控制单元根据反馈的距离信号利用内部算法决定电机控制器的驱动电流，防止能量包与前方障碍物相撞；所述移动能量包的工况包括工况一和工况二；所述工况一为通过主电路接口单元和通讯接口单元与充电机的连接实现补充电能过程；所述工况二为通过主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元与被充电轨道交通车辆的连接实现行走过程中的车辆供电或其他附属机构供电，该供电过程无需车辆停车。

全文数据：一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包技术领域[0001]本发明属于轨道交通技术以及储能技术的交叉领域，特别是一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包。背景技术[0002]现有轨道交通车辆或其他附属机构供电通常采用接触网第三轨供电方式或车载储能系统供电方式，这两种方式存在诸多弊端。接触网第三轨供电方式车辆依赖于接触网第三轨供电，对接触网第三轨线路布局及电能质量都有较高要求，且城市轨道交通接触网第三轨建设成本及维护成本高。车载储能系统供电方式占用车辆空间，不仅增加了车辆自重，且充电过程繁琐、维护过程困难。[0003]本发明提供了一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，可应用于车辆离网工况下，不占用车辆内部空间，供电过程简单、方便，且能量包可自牵引，无需其他车辆牵引。[0004]本发明可适应车辆不同工况需求，实现应急牵引、动力供电、辅助供电等功能。发明内容[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，解决了轨道交通车辆移动供电的问题，同时解决了轨道交通充电装置运输困难的问题。[0006]为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：[0007]一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，包括:E⑶能量控制单元、BMS电池管理系统、CMS电容管理系统、锂电池组单元、超级电容单元、主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元、电机控制器、驱动电机、减速机构、GPS组件和超声波传感器；[0008]所述E⑶能量控制单元为能量包的核心控制单元，与内部的BMS电池管理系统和CMS电容管理系统相连，BMS电池管理系统与锂电池组单元相连，CMS电容管理系统与超级电容单元相连，E⑶能量控制单元还与外部的通讯接口单元、GPS组件和电机控制器相连；[0009]所述E⑶能量控制单元用于根据外部部件指令控制BMS电池管理系统和CMS电容管理系统，实现锂电池组单元和超级电容单元的充放电配合;并将能量包的实时信息反馈到外部部件;同时接收GPS组件的指令，进而控制电机控制器；[0010]所述GPS组件用于接收外部信号；[0011]所述BMS电池管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控锂电池组单元的状态；_[0012]所述CMS电容管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控超级电容单元的状态；[0013]所述锂电池组单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；[0014]所述超级电容单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；[0015]所述主电路接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆充电接口相连；[0016]所述通讯接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆通讯接口相连；[0017]所述机械连接机构与被充电轨道交通车辆连接；[0018]所述电机控制器与驱动电机相连，用于接收ECU能量控制单元的指令控制驱动电机；[0019]所述驱动电机与减速机构相连，用于带动减速机构；[0020]所述减速机构与行走机构单元相连，用于带动行走机构单元，实现能量包在轨道上的自牵引；[0021]所述超声波传感器与ECU能量控制单元相连，用于检测能量包与前方障碍物的距离，并将检测到的距离信号反馈给E⑶能量控制单元；[0022]E⑶能量控制单元根据反馈的距离信号利用内部算法决定电机控制器的驱动电流，防止能量包与前方障碍物相撞。[0023]在上述方案的基础上，所述BMS电池管理系统与ECU能量控制单元采用CAN通讯方式;所述CMS电容管理系统与E⑶能量控制单元采用CAN通讯方式。[0024]在上述方案的基础上，所述锂电池组单元和超级电容单元为储能单元，储存容量可根据需求调整。[0025]在上述方案的基础上，所述主电路接口单元包括电路正极和电路负极。[0026]在上述方案的基础上，所述通讯接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆之间的通讯方式可根据需求调整。[0027]在上述方案的基础上，所述外部信号包括对能量包牵引的远程无线控制信号，以及对外发送的能量包数据。[0028]在上述方案的基础上，所述行走机构单元为走行轮对。[0029]在上述方案的基础上，所述移动能量包的工况包括工况一和工况二。[0030]在上述方案的基础上，所述工况一为通过主电路接口单元和通讯接口单元与充电机的连接实现补充电能过程。[0031]在上述方案的基础上，所述工况二为通过主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元与被充电轨道交通车辆的连接实现行走过程中的车辆供电或其他附属机构供电，该供电过程无需车辆停车。[0032]本发明的有益效果：[0033]本发明可以实现将移动能量包通过专用连接器与轨道交通车辆连接并被牵引走行，其目的是为轨道交通车辆或其他附属机构供电。本发明提供的一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，适用于多种轨道交通车辆，结构简单。同时，该能量包自带走行对轮，由其他牵引车辆在轨道上牵引走行，避免了轨道交通车辆携带较为笨重的移动电源的负担。[0034]本发明的技术关键点和欲保护点：[0035]一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其关键点和欲保护点为：[0036]1、能量包是包含且不限于超级电容、蓄电池等的可存储并输出电力的储能系统；[0037]2、移动能量包通过专用连接器与轨道交通车辆连接并被牵引走行，其目的是为轨道交通车辆或其他附属机构供电；[0038]3、该能量包自带走行轮对，自带电力牵引系统，可在轨道上自走行；[0039]4、移动能量包由外部能量源补充电力能源。附图说明[0040]本发明有如下附图：[0041]图1本发明的结构框图。[0042]1、E⑶能量控制单元;2、mis电池管理系统;3、CMS电容管理系统;4、锂电池组单元；5、超级电容单元;6、主电路接口单元;7、通讯接口单元;8、机械连接机构;9、行走机构单元；10、电机控制器;11、驱动电机;12、减速机构;13、GPS组件;14、超声波传感器。具体实施方式[0043]以下结合附图对本发明作进一步详细说明。[0044]如图1所示，本发明所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，包括：E⑶能量控制单元1、BMS电池管理系统2、CMS电容管理系统3、锂电池组单元4、超级电容单元5、主电路接口单元6、通讯接口单元7、机械连接机构8、行走机构单元9、电机控制器10、驱动电机11、减速机构12、GPS组件13和超声波传感器14;[0045]所述E⑶能量控制单元1为能量包的核心控制单元，与内部的BMS电池管理系统2和CMS电容管理系统3相连，BMS电池管理系统2与锂电池组单元4相连，CMS电容管理系统3与超级电容单元5相连，E⑶能量控制单元1还与外部的通讯接口单元7、GPS组件13和电机控制器10相连；[0046]所述E⑶能量控制单元1用于根据外部部件指令控制BMS电池管理系统2和CMS电容管理系统3,实现锂电池组单元4和超级电容单元5的充放电配合;并将能量包的实时信息反馈到外部部件；同时接收GPS组件13的指令，进而控制电机控制器10;[0047]所述GPS组件13用于接收外部信号；[0048]所述BMS电池管理系统2用于接收E⑶能量控制单元1的控制指令，监控锂电池组单元4的状态；[0049]所述CMS电容管理系统3用于接收ECU能量控制单元1的控制指令，监控超级电容单元5的状态；[0050]所述锂电池组单元4与主电路接口单元6相连，与电机控制器10相连；[0051]所述超级电容单元5与主电路接口单元6相连，与电机控制器10相连；[0052]所述主电路接口单元6与充电机或被充电轨道交通车辆充电接口相连；[0053]所述通讯接口单元7与充电机或被充电轨道交通车辆通讯接口相连；[0054]所述机械连接机构8与被充电轨道交通车辆连接；[0055]所述电机控制器10与驱动电机11相连，用于接收ECU能量控制单元1的指令控制驱动电机11;[0056]所述驱动电机11与减速机构12相连，用于带动减速机构12;[0057]所述减速机构12与行走机构单元9相连，用于带动行走机构单元9,实现能量包在轨道上的自牵引；[0058]所述超声波传感器14与E⑶能量控制单元1相连，用于检测能量包与前方障碍物的距离，并将检测到的距离信号反馈给E⑶能量控制单元1;[0059]ECU能量控制单元1根据反馈的距离信号利用内部算法决定电机控制器10的驱动电流，防止能量包与前方障碍物相撞。[0060]在上述方案的基础上，所述BMS电池管理系统2与E⑶能量控制单元1采用CAN通讯方式;所述CMS电容管理系统3与ECU能量控制单元1采用CAN通讯方式。[0061]在上述方案的基础上，所述锂电池组单元4和超级电容单元5为储能单元，储存容量可根据需求调整。[0062]在上述方案的基础上，所述主电路接口单元6包括电路正极和电路负极。[0063]在上述方案的基础上，所述通讯接口单元7与充电机或被充电轨道交通车辆之间的通讯方式可根据需求调整。[0064]在上述方案的基础上，所述外部信号包括对能量包牵引的远程无线控制信号，以及对外发送的能量包数据。[0065]在上述方案的基础上，所述行走机构单元9为走行轮对。[0066]在上述方案的基础上，所述移动能量包的工况包括工况一和工况二。[0067]在上述方案的基础上，所述工况一为通过主电路接口单元6和通讯接口单元7与充电机的连接实现补充电能过程。[0068]在上述方案的基础上，所述工况二为通过主电路接口单元6、通讯接口单元7、机械连接机构8、行走机构单元9与被充电轨道交通车辆的连接实现行走过程中的车辆供电或其他附属机构供电，该供电过程无需车辆停车。[0069]本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

权利要求：1.一种带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，包括:ECU能量控制单元、BMS电池管理系统、CMS电容管理系统、锂电池组单元、超级电容单元、主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单元、电机控制器、驱动电机、减速机构、GPS组件和超声波传感器；所述ECU能量控制单元为能量包的核心控制单元，与内部的BMS电池管理系统和CMS电容管理系统相连，BMS电池管理系统与锂电池组单元相连，CMS电容管理系统与超级电容单元相连，E⑶能量控制单元还与外部的通讯接口单元、GPS组件和电机控制器相连；所述ECU能量控制单元用于根据外部部件指令控制BMS电池管理系统和CMS电容管理系统，实现锂电池组单元和超级电容单元的充放电配合;并将能量包的实时信息反馈到外部部件;同时接收GPS组件的指令，进而控制电机控制器；所述GPS组件用于接收外部信号；所述BMS电池管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控锂电池组单元的状态；所述CMS电容管理系统用于接收ECU能量控制单元的控制指令，监控超级电容单元的状态；所述锂电池组单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；所述超级电容单元与主电路接口单元相连，与电机控制器相连；所述主电路接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆充电接口相连；所述通讯接口单元与充电机或被充电轨道交通车辆通讯接口相连；所述机械连接机构与被充电轨道交通车辆连接；所述电机控制器与驱动电机相连，用于接收E⑶能量控制单元的指令控制驱动电机；所述驱动电机与减速机构相连，用于带动减速机构；所述减速机构与行走机构单元相连，用于带动行走机构单元，实现能量包在轨道上的自牵引；所述超声波传感器与E⑶能量控制单元相连，用于检测能量包与前方障碍物的距离，并将检测到的距离信号反馈给E⑶能量控制单元；E⑶能量控制单元根据反馈的距离信号利用内部算法决定电机控制器的驱动电流，防止能量包与前方障碍物相撞。2.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述BMS电池管理系统与ECU能量控制单元采用CAN通讯方式;所述CMS电容管理系统与ECU能量控制单元采用CAN通讯方式。3.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述锂电池组单元和超级电容单元为储能单元，储存容量可根据需求调整。4.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述主电路接口单元包括电路正极和电路负极。5.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述通讯接口单兀与充电机或被充电轨道交通车辆之间的通讯方式可根据需求调整。6.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述外部信号包括对能量包牵引的远程无线控制信号，以及对外发送的能量包数据。7.如权利要求1所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述行走机构单元为走行轮对。8.如权利要求1-7任一权利要求所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述移动能量包的工况包括工况一和工况二。9.如权利要求8所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述工况一为通过主电路接口单元和通讯接口单元与充电机的连接实现补充电能过程。10.如权利要求8所述的带走行轮对的可自牵引的轨道交通移动能量包，其特征在于，所述工况二为通过主电路接口单元、通讯接口单元、机械连接机构、行走机构单兀与被充电轨道交通车辆的连接实现行走过程中的车辆供电或其他附属机构供电，该供电过程无需车辆停车。

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