[0001] 本发明涉及地铁列车蓄电池领域，具体涉及一种地铁列车蓄电池的液位检测和辅助加液装置。

[0002] 地铁列车的一个蓄电池组通常由多个蓄电池单体组成，每个地铁列车也包含多个蓄电池组。比如AC10型电动列车，每个列车包含2个蓄电池组，每个蓄电池组包括80个镍镉蓄电池单体，蓄电池单体的型号为FNC232MR，每个蓄电池单体的结构包括连接片、正极板、负极板隔离器和塞子；每个蓄电池单体5小时的放电率为1.2V，容量为140AH，其技术数据如下表所示：

[0003]

[0004] 80个蓄电池单体在16个不锈钢托盘中串连，同一托盘中的各蓄电池单体用镀镍铜板相连，托盘与托盘间的连接采用无卤素铜电缆连接器。

[0005] 列车蓄电池具有充电和放电两种模式，在以下情况中进行放电：(1)列车上的紧急照明；(2)整个通讯系统(有线广播和列车无线电)；(3)列车两端的头尾灯；(4)紧急通风；(5)列车启车；(6)车间内的维护。列车蓄电池在124V浮充电或直流电压的辅助逆变器下，用蓄电池充电机进行浮充电或补充充电。在浮充电过程中，如图1所示，浮充电的电压会随着外界温度的变化而变化。

[0006] 列车蓄电池的预计使用寿命为在平均22℃的条件下超过15年，温度过高会影响蓄电池的使用寿命；当蓄电池的有效容量降至低于额定容量的70％时，就不能再使用了。

[0007] 在日常使用时，需要对蓄电池进行维护保养，步骤如下：

[0008] S1、目测检查：按均修规程每个月进行一次目测检查，检查每个蓄电池单体电解液高度是否在最大与最小刻度间，如果蓄电池单体的液位损失高于蓄电池单体的平均值，测量每个蓄电池单体的电压和温度，电池设计方便了在最少的时间内进行检查；

[0009] S2、补充水：补充水前，打开孔盖的阀塞，并向各个蓄电池单体中注入水直至最大指示刻度，注满后，进一步检查所有蓄电池单体，必须确定所有蓄电池单体的注入均适当；其中，加液时若有液体溢出，所有液体溢出必须用石蕊试纸测试其酸碱度；如果液体为碱性，则用1％的硼酸溶液，即半杯硼酸加2加仑水进行中和；所有液体均应盛在塑料容器中并由专业人员进行处置，勿将其放到排污系统中；

[0010] S3、清洁：确保电池顶部保持清洁干燥，局部的灰尘或湿痕可用洁净的布擦掉；

[0011] S4、测量各个蓄电池单体的开路电压；首先升弓对蓄电池进行充电，确保在电充满的情况下落弓收车(充满电时电压表显示大于100V)；断开所有负载，列车静置2小时，将电池从列车上拉出时，用数字式电压表测量各个蓄电池单体的开路电压，测量范围大于1.29v，单体电池电压与平均电压相差不超过±20mv，对于低于1.29v的单体电压做好标记已备将来做对比检查；测量80个电池总电压大于101v；若开路电压超出上述范围，进行充放电操作；其中在拆装和充放电过程中绝缘铜板上的绝缘螺丝务必按防松标记上紧扭力。

[0012] 可见列车蓄电池是地铁列车的重要组成部分，一旦出现故障将直接影响列车的运营可靠性，因此平时蓄电池的保养及检查工作直接关系到蓄电池的性能和使用寿命。

[0013] 但是，目前使用的方法中，对列车蓄电池现场的检查和保养时存在以下安全隐患：一是检查蓄电池电解液液位高度时，要求目测检查每个蓄电池单体电解液的高度是否在最大与最小刻度之间，但是由于蓄电池的电池盒的材质是聚丙烯且具有一定的厚度，现场目测检查时无法准确的判断液位情况，即使是借助手电筒也无法准确判断；二是在对蓄电池进行补液时，当液面距离最高液位标志线大于30mm时，需要使用玻璃量管和漏斗补加蒸馏水加液至最高液面标志线下5mm处，但是在实际加液中单人不能同时使用漏斗和量管，所以加液时往往会反复加液测量，导致效率低下，还容易超出加液液位最高量程，甚至会造成液体溢出，产生一定的安全隐患。

[0052] 以下将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

[0053] 需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的，并非用以限定本发明实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

[0054] 需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括明确列出的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

[0055] 一种地铁列车蓄电池辅助加液装置，能够检测蓄电池的液位高低并显示，在蓄电池缺液时能够结合加液设备给蓄电池进行补液，该装置包括：用于检测蓄电池液位的非接触传感器，以及，对所述非接触传感器的输出信号进行相应处理、从而进行相应的信号显示并控制加液的信号指示及控制电路；所述非接触传感器能够检测蓄电池单体的液位高低，并将相应的电压信号传输给所述信号指示及控制电路；所述信号指示及控制电路能够根据所述非接触传感器的电压信号指示相应的蓄电池液位状态，包括：允许加液状态、高液位状态、低液位状态和缺液状态；在允许加液状态下，该信号指示及控制电路还能控制外部的加液设备对蓄电池进行加液，此时为工作状态。

[0056] 如图2所示，本实施例的蓄电池辅助加液装置具有容纳所述信号指示及控制电路的壳体，所述壳体面板上设有电源开关、启动按钮、紧急停止按钮和多个指示灯，均与该信号指示及控制电路连接，其中所述启动按钮为控制加液设备加液的按钮，所述紧急停止按钮为紧急停止加液设备加液的按钮，多个指示灯分别为电源指示灯、允许加液指示灯、高液位指示灯、低液位指示灯、缺液指示灯和工作指示灯；该装置面板还具有两个插头，也与所述信号指示及控制电路连接，分别为GX16‑4芯航空对接插头公头和GX16‑2芯航空对接插头公头，通过这两个插头分别与所述非接触传感器和加液设备连接，从而将信号指示及控制电路与非接触传感器和加液设备连接。

[0057] 所述加液设备包括电磁阀、加液漏斗和加液口，本实施例中采用DC12V无压力型电磁阀，如图5所示，该电磁阀的一端为GX16‑2芯航空对接插头母头，可与所述装置面板的GX16‑2芯航空对接插头公头连接，另一端接装有加液漏斗的加液口，当电磁阀通电时，控制加液口打开从而使电解液通过装有加液漏斗的加液口向蓄电池加液。

[0058] 如图3所示，所述非接触传感器通过GX16‑4芯航空对接插头母头与所述装置面板上对应的GX16‑4芯航空对接插头公头连接，该非接触传感器为4芯非接触传感器，内部由两个非接触式液位传感器组成，本实施例中分别采用型号为XKC‑Y25‑V的传感器和型号为XKC‑Y25‑NPN的传感器，如图4所示；其中XKC‑Y25‑V用于检测高液位信号，XKC‑Y25‑NPN用于检测低液位信号。

[0059] 所述非接触传感器还包括高液位信号线、低液位信号线、接地信号线和电源信号线，该些信号线与所述GX16‑4芯航空对接插头母头连接，从而将相应的信号输出给所述信号指示及控制电路；当所述非接触传感器的XKC‑Y25‑V检测到高液位时(即在高液位线处检测到液体)，则通过高液位信号线输出电压12V，当XKC‑Y25‑V未检测到高液位时，则高液位信号线无输出；当所述非接触传感器的XKC‑Y25‑NPN检测到低液位时(即在低液位线处检测到液体)，则通过低液位信号线输出电压0V，当XKC‑Y25‑NPN未检测到低液位时，则低液位信号线无输出。

[0060] 所述非接触传感器XKC‑Y25‑V和非接触传感器XKC‑Y25‑NPN之间的感应间距根据蓄电池的高低液位线的距离进行设置，本实施例中，蓄电池的高低液位线之间的间距为25mm，因此将两个非接触式液位传感器XKC‑Y25‑V和XKC‑Y25‑NPN的感应间距设置为25mm，且在非接触传感器的外壳上标示出高液位线和低液位线(即XKC‑Y25‑V和XKC‑Y25‑NPN的感应中心)；在使用时将非接触传感器紧贴在蓄电池单体外壳上，并将非接触传感器的高低液位线和蓄电池的高低液位线分别对齐。

[0061] 如图6所示，所述信号指示及控制电路采用内置12V直流电源，并通过电源开关K1控制该电源的开关，采用8脚时基集成电路及外围元件作为核心控制电路，本实施例的信号及控制电路包括：一个NE555芯片、第一光电隔离开关、第二光电隔离开关以及6个指示灯，所述第一光电隔离开关和NE555芯片间还设置有第一继电器KA1的线圈和NPN三极管Q1；其中NE555芯片的1号脚接地、3号脚为输出、4号脚接电源正极、5号脚接地、7号脚不外接、8号脚接电源正极，2号脚和6号脚相接成为控制端；采用两个EL718芯片作为两个光电隔离开关，其中第一EL718芯片X1为第一光电隔离开关，与所述非接触传感器的高液位信号线连接，接收非接触传感器的高液位信号输出(即输入12V电压或无输入)，第二EL718芯片X2为第二光电隔离开关，与所述非接触传感器的低液位信号线连接，接收所述非接触传感器的低液位信号输出(即输入0V电压或无输入)，且第一光电隔离开关的输出端与NE555芯片的控制端连接；所述信号指示及控制电路中的6个指示灯一一对应装置面板上的6个指示灯，分别为电源指示灯D1、允许加液指示灯D2、高液位指示灯D3、低液位指示灯D4、缺液指示灯D5和工作指示灯D6。

[0062] 其中，所述第一继电器KA1包括线圈和触点，当有电流通过线圈从而使线圈吸合时，触点导通。

[0063] 所述NPN三极管Q1的基极连接所述NE555芯片的3号脚，集电极连接电源正极，发射极接电源负极；在NPN三极管Q1的集电极处还接有所述允许加液指示灯D2；当NE555芯片的电压低于电源电压的1/3时，NE555芯片的3号脚输出为高电平，所述NPN三极管Q1导通，所述允许加液指示灯D2亮，此时第一继电器KA1的线圈也吸合，第一继电器KA1的触点导通；当NE555芯片的电压高于电源电压的2/3时，NE555芯片的3号脚输出为低电平，所述NPN三极管Q1不导通，第一继电器KA1的线圈失电、触点端开，所述允许加液指示灯D2也不亮。

[0064] 所述NE555芯片的电压受第一EL718芯片X1的影响，由于在NE555芯片的控制端还串联有一个1MΩ的大电阻R2，当第一EL718芯片X1不导通时，NE555芯片的控制端电压降低到低于电源电压的1/3；当第一EL718芯片X1导通时，NE555芯片的控制端电压高于电源电压的2/3。

[0065] 具体的，如图6所示，所述第一EL718芯片X1的1号脚为输入脚，接所述非接触传感器的高液位信号线的输出，2号脚接地，3号脚接NE555芯片的控制端，4号脚接电源正极；其中，当1号脚有高电位输入时(也即非接触传感器的高液位信号有12V电压输出时)，1、2号脚导通；当1号脚没有信号输入时(也即非接触传感器的高液位信号无电压输出时)，1、2号脚不导通。为达到光电隔离开关的作用，所述高液位指示灯D3设置在在第一EL718芯片X1的输入脚，即1号脚处，该高液位指示灯D3的亮与不亮影响第一EL718芯片X1的3号脚和4号脚的导通：当1、2号脚导通时，高液位指示灯D3亮，3、4号脚导通，即第一EL718芯片X1导通；当1、2号脚不导通时，高液位指示灯D3不亮，3、4号脚也不导通，即第一EL718芯片X1不导通。

[0066] 所述第二EL718芯片X2的1号脚接电源正极，2号脚为输入脚，接所述非接触传感器的低液位信号线的输出，3号脚和4号脚接地，所述低液位指示灯D4设置在1号脚处；当2号脚有低电位输入时(也即非接触传感器的低液位信号有0V电压输出时)，1号脚和2号脚导通，低液位指示灯D4点亮；当2号脚无信号输入时(也即非接触传感器的低液位信号无电压输出时)，导致2号脚悬空，因此1号脚和2号脚不导通，低液位指示灯D4不亮。该低液位指示灯D4的亮与不亮影响第二EL718芯片X2的3号脚和4号脚的导通，所述缺液指示灯D5的阳极与3号脚连接，该缺液指示灯D5的阴极接地、阳极还与电源正极连接；当低液位指示灯D4亮时，3号脚和4号脚导通，缺液指示灯D5的阳极电位被拉低，从而缺液指示灯D5不亮；当低液位指示灯D4不亮时，3号脚和4号脚不导通，从而缺液指示灯D5导通，缺液指示灯D5点亮。

[0067] 进一步的，所述电源指示灯D1设置在直流电源的正负极之间。所述信号指示及控制电路还包括设置在第一继电器KA1触点和电源负极之间的第二继电器KA2和启动按钮SB1，所述工作指示灯D6也设置在第一继电器KA1触点和电源负极之间，同时与所述工作指示灯D6并联的还有通过GX16‑2芯航空对接插头接入电路的加液设备的电磁阀Y0，所述启动按钮SB1与装置面板上的启动按钮对应；所述第二继电器KA2也包括线圈和触点，线圈吸合可使触点导通，其线圈与所述第一继电器KA1的触点串联，该第二继电器KA2的触点控制所述工作指示灯D6和电磁阀Y0的通电；在第一继电器KA1线圈吸合后(即此时允许加液指示灯D2亮)，其触点导通，按下启动按钮SB1，使得第二继电器KA2的线圈有电流通过，从而吸合，其触点导通，所述工作指示灯D6点亮，且电磁阀Y0开始工作，开始加液；在第一继电器KA1线圈失电时(即此时允许加液指示灯D2不亮)，其触点断开，从而第二继电器KA2的线圈失电，其触点断开，工作指示灯D6熄灭，电磁阀Y0停止工作。

[0068] 基于上述电路及器件，根据不同的非接触传感器的输出信号，不同的电路导通，使得不同的指示灯点亮；与每个指示灯对应地，该信号指示及控制电路包括6条电路回路，具体包括：

[0069] 电源指示灯回路，包括12V直流电源、电源开关、电源指示灯D1和一个大小为2KΩ的电阻R1；正常情况下，该电源指示灯回路闭合，当使用本装置时，闭合电源开关K1，所述电源指示灯D1常亮；

[0070] 允许加液指示灯回路，包括12V直流电源、允许加液指示灯D2、NE555芯片、NPN三极管Q1、第一EL718芯片X1和第一继电器KA1；当蓄电池液位低于最高液位时，非接触传感器的高液位信号线无输出，因此第一EL718芯片X1无信号输入，其1号脚和2号脚不导通，此时高液位指示灯D3不亮，从而其3号脚和4号脚也不导通，电阻下拉，使NE555芯片的电压低于电源电压的1/3，此时NE555芯片的3号脚输出高电平，NPN三极管Q1导通，第一继电器KA1线圈吸合，允许加液指示灯D2点亮，表示该状态下可以进行补液操作；

[0071] 高液位指示灯回路，包括12V直流电源、高液位指示灯D3、第一EL718芯片X1、NE555芯片、NPN三极管Q1和第一继电器KA1；当蓄电池液位到达最高液位时，非接触传感器输出高液位信号，该高电位(12V)输入第一EL718芯片X1的1号脚，从而1号脚和2号脚导通，高液位指示灯D3点亮；引起该第一EL718芯片X1的3号脚和4号脚导通，高电平加到NE555芯片的控制端，使NE555芯片的控制端电压高于电源电压的2/3，此时NE555芯片的3号脚输出低电平，NPN三极管Q1不导通，第一继电器KA1线圈失电，允许加液指示灯D2熄灭，表示已达到最高液位；

[0072] 低液位指示灯回路，包括12V直流电源、低液位指示灯D4和第二EL718芯片X2；当蓄电池液位处于低液位时，非接触传感器输出低液位信号(0V)给第二EL718芯片X2的2号脚时，相当于第二EL718芯片X2的2号脚接地，此时第二EL718芯片X2的1号脚和2号脚导通，低液位指示灯D4点亮；同时3号脚和4号脚也导通，缺液指示灯D5的阳极电位被拉低，缺液指示灯D5不亮；

[0073] 缺液指示灯回路，包括12V直流电源、低液位指示灯D4、缺液指示灯D5和第二EL718芯片；当蓄电池液位低于低液位时，非接触传感器输出低液位信号无输出时，第二EL718芯片X2的2号脚悬空，从而第二EL718芯片X2的1号脚和2号脚不导通，低液位指示灯D4不亮；同时3号脚和4号脚不导通，缺液指示灯D5点亮，表示缺液状态；

[0074] 工作指示灯回路，包括12V直流电源、第一继电器KA1、第二继电器KA2、工作指示灯D6和启动按钮SB1；在无高液位信号输入(包括低液位状态和缺液状态)时，允许加液指示灯D2点亮，第一继电器KA1的线圈吸合，按下启动按钮SB1，电磁阀Y0通电、加液设备工作，工作指示灯D6点亮；在液位升高后，有高液位信号输入时，允许加液指示灯D2熄灭，高液位指示灯D3点亮，第一继电器KA1的线圈失电，工作指示灯D6熄灭，电磁阀Y0断电、加液设备停止工作。

[0075] 进一步的，所述工作指示灯回路还包括急停按钮SB2，与装置面板上的紧急停止按钮对应，该急停按钮SB2设置在工作指示灯回路的干路上，平时处于闭合状态，在工作指示灯D6亮、加液设备工作时，如果遇到特殊情况需要马上停止加液，按下急停按钮SB2，工作指示灯回路立马断开，工作指示灯D6熄灭，加液设备停止工作。

[0076] 本发明中，所有的指示灯均为LED灯发光二极管，也可根据需要采用其他指示器件。

[0077] 需要说明的是，本实施例采用了NE555芯片作为核心电路，也可选用其他8号脚时基集成电路。

[0078] 在使用上述装置对地铁列车蓄电池进行检测并辅助加液时，过程如下：

[0079] S1、连接非接触传感器和装置面板的插头，将非接触传感器通过GX16‑4芯航空对接插头母头与所述装置面板上对应的GX16‑4芯航空对接插头公头连接；

[0080] S2、连接加液设备和装置面板的插头，将加液设备的电磁阀通过GX16‑2芯航空对接插头母头与所述装置面板上对应的GX16‑2芯航空对接插头公头连接；

[0081] S3、打开装置的电源开关，将非接触传感器紧贴在蓄电池单体外壳上，并将非接触传感器的高低液位线和蓄电池的高低液位线分别对齐；

[0082] S4、观察装置面板的指示灯，并判断接下来可进行的操作：

[0083] S41、当允许加液指示灯亮时，表示可进行加液操作，根据低液位指示灯和缺液指示灯的显示进行操作：

[0084] 若低液位指示灯亮，表示蓄电池液位满足最低液位要求，可进行加液操作，也可无需加液；

[0085] 若缺液指示灯亮，表示蓄电池液位处于缺液状态，必须进行加液操作；

[0086] S42、当高液位指示灯亮时，表示蓄电池液位处于最高位，不可进行加液操作，亦无法进行加液操作；

[0087] S5、当缺液指示灯亮，或者低液位指示灯亮且决定加液时，加液步骤如下：

[0088] S51、打开蓄电池单体孔盖的阀塞，将补液漏斗从加液口插入，将电解液倒入补液漏斗中；

[0089] S52、按下启动按钮，电磁阀通电，控制加液口打开，从而给蓄电池加液；

[0090] S53、加液完毕时，电磁阀断电，自动停止加液，此时高位指示灯点亮；

[0091] S54、移除加液漏斗，关闭蓄电池单体孔盖的阀塞。

[0092] S6、关闭电源开关。

[0093] 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。