[0001] 本发明涉及车辆的技术领域，具体地，涉及列车蓄电池充电检测与报警电路。

[0002] 轨道交通列车是我国近年来大力发展的主要铁路设备，要确保轨道交通列车安全稳定的运行，必须要有一个性能优良的辅助供电系统。蓄电池是辅助供电系统及其重要的组成部分，为辅助列车控制系统及其他弱电系统供电提供重要的支撑。提高检测蓄电池充电流，蓄电池工作温度及其充电电压检测，保证蓄电池充电过程安全、稳定、可靠及其重要。

[0003] 在公开号为CN113131577A的专利文献中公开了一种列车充电控制方法及列车充电控制装置。其中，列车蓄电池充电控制方法包括：获取蓄电池充电电压，蓄电池充电电压包括蓄电池输入电压和/或充电机输出电压；根据蓄电池充电电压确定蓄电池充电状态，蓄电池充电状态包括欠压状态、正常状态和过压状态；根据蓄电池充电状态控制充电机充电状态，充电机充电状态包括供电状态和停机状态；其中，当蓄电池充电状态为过压状态时，控制充电机处于停机状态。

[0004] 目前相关的对蓄电池充电的电路或控制要么是采集充电时电流，要么是采集蓄电池电压方法比较单一，遇到充电故障或者假性故障时不能及时关闭关闭充电回路，且电池充电时遇到造成对蓄电池充电速度较低，安全性较低，稳定性差等。

[0005] 因此，需要提出一种新的技术方案以改善上述技术问题。

[0037] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

[0038] 实施例1：

[0039] 参照图1和图2，根据本发明提供的一种列车蓄电池充电检测与报警电路，包括：电流采集电路：用于采集蓄电池充电时的充电电流；电流控制电路：用于将采集到的电流与预设电流进行比较，生成电流控制信号；电压采集电路：分为高电压采集电路与低电压采集电路，用于采集蓄电池的充电电压并与预设的低电压和高电压进行比较，生成电压控制信号；温度采集电路：用于采集蓄电池的当前温度并与设定温度进行比较，生成温度控制信号；报警锁死电路：当任一控制信号异常时，锁死蓄电池充电电路；电流采集电路的输出端与电流控制电路的输入端相连接，所述电流采集电路的输入端与蓄电池相连接，所述电流控制电路、电压采集电路和温度采集电路的输出端与报警锁死电路的输入端相连接，所述电压采集电路的输入端与蓄电池相连接，所述温度采集电路的输入端与蓄电池相连接，所述报警锁死电路的输出端连接有蓄电池充电电路。还包括电源模块，所述电源模块包括5V电源输出端、15V电源输出端、12V电源输出端以及电压、电流、温度阈值设定参考电源输出端，所述电源模块分别为所述电流采集电路、电流控制电路、电压采集电路、温度采集电路和报警锁死电路提供电源。

[0040] 参照图4和图5，电压采集电路包括充电电压低压检测模块和充电电压高压检测模块，所述充电电压低压检测模块和充电电压高压检测模块的输出端均连接至所述报警锁死电路。报警锁死电路包括复位电路、延时电路、光耦以及多个继电器，所述复位电路通过光耦连接至所述延时电路和继电器的控制端，当接收到复位信号时，通过光耦控制继电器吸合，以解锁蓄电池充电电路。延时电路为LMC555延时电路，用于在上电启动阶段提供预设时间段的延时，随后电路进行参数检测和报警锁死操作。

[0041] 列车蓄电池充电检测与报警电路还包括断电模块，所述断电模块为继电器控制模块，用于控制蓄电池充电开关的闭合与断开，所述断电模块的输入端连接所述报警锁死电路的输出端。断电模块包括多个继电器，所述继电器的常闭触点串联入蓄电池充电主回路中，当报警锁死电路输出异常信号时，继电器动作，断开蓄电池充电主回路。电流采集电路包括差分放大器和比较器，所述差分放大器用于放大电流传感器的输出信号，所述比较器用于将放大后的信号与预设的电流阈值进行比较。温度采集电路包括差分放大器、放大器以及比较器，所述差分放大器用于放大温度传感器Pt100的输出信号，所述放大器进一步放大差分放大器的输出信号，所述比较器用于将放大后的信号与设定的温度阈值进行比较。

[0042] 参照图3，列车蓄电池充电检测与报警电路还包括充电开启模块，所述充电开启模块与电源模块相连接，所述充电开启模块的输入端连接充电电压输入端，所述充电开启模块的输出端连接断电模块，所述充电开启模块包括比较器N2A、比较器N2B和一个继电器K11，所述比较器N2A的输入端连接充电电压正端和12V电源输出正端，所述比较器N2A的输出端连接比较器N2B，所述比较器N2A、比较器N2B的输出端连接继电器K11的控制端。

[0043] 实施例2：

[0044] 本发明提出了一种列车蓄电池充电检测与报警电路及装置，涉及车辆技术领域。本发明所述的列车蓄电池充电检测与报警电路包括：电流采集电路，用于采集蓄电池充电时充电电流；电流控制电路，电流控制电路的出入端连接电流采集的输出端，采集到的电流与预设的电流做比较生成电流控制信号；电压采集电路，分为高电压采集电路与低电压采集电路，蓄电池充电电压经过分压计算与预设的低电压与高电压比较生成电压控制信号；
温度采集电路，温度采集电路将采集到的蓄电池当前温度与设定温度比较生成温度控制信号；报警锁死电路，报警锁死电路有上述电流控制信号、电压控制信号、蓄电池温度控制信号构成，当任意信号异常锁死蓄电池充电电路。本发明能够达到列车蓄电池充电过程中任意参数发生变化时断开蓄电池充电并锁死，保正蓄电池充电时安全可靠，避免蓄电池充电时可引发的火灾、爆炸等安全故障，提高列车运营时的安全可靠性。

[0045] 本发明提供了一种列车蓄电池充电检测与报警电路，通过检测充电电流，充电电压、电池温度以及上述任意一个参数出现异常时报警并切断蓄电池充电电路装置,并锁死切断蓄电池充电电路，若无复位操作或者重新上电或充电电流，充电电压、电池温度任一参数异常，蓄电池充电工作无法恢复。

[0046] 参照图6和图7，本发明提供了一种列车蓄电池充电检测与报警电路，所述电路包括：电源模块、充电开启模块、检测及报警模块、报警锁死模块以及断电模块，所述的电源模块包括5V电源输出端，15V电源输出端，12V电源输出端以及电压、电流、温度阈值设定参考电源输出端；所述检测即报警模块包括充电电压低压检测模块、充电电压高压检测模块、充电电流检测模块以及蓄电池温度检测模块及它们对应的报警模块；所述的报警锁死模块为上述检测模块生成的信号处理模块；所述的断电模块为继电器控制模块控制蓄电池充电开关。

[0047] 其中所述电源模块分别与充电开启模块、检测及报警模块、报警锁死模块以及断电模块相连接提供供电源；所述充电开启模块输入端连接充电电压输入端，充电开启模块输出端连接断电模块；所述电压检测模块输入端连接充电电压输入端，电压检测模块输出端连接报警锁死模块；所述电流检测模块输入端连接充电电压输入端，电流检测模块输出端连接报警锁死模块；所述温度检测模块输入端连接蓄电池温度采集端，温度检测模块输出端连接报警锁死模块；所述的报警锁死模块连接断电模块；所述断电模块连接一个继电器，继电器的常闭触点7与11串联入蓄电池充电主回路中。

[0048] 电源模块电路包括：四个二极管组成的整流桥，两个稳压管V30,V31、一个互补功率达林顿晶体管、一个转15V电源模块、一个L7812转12V模块、一个L7805转5V模块。其中：整流桥的输入端连接24交流电，整流桥的输出正端分别连经TIP121达林顿管，和一个电阻与稳压管V30，15v电源转换电路的正端；达林顿管的发射极连接一个电阻与稳压管V31与电源端VCC；V31稳压管正极连接Vss；整流桥的负端连接两个稳压管的正端和15V转换电源的负端；15V转换电源的输出正端分别连接L7812、L7805稳压芯片的输入端以及电压检测模块、温度检测模块、报警锁死模块断电模块的电源输入端；L7812稳压芯片的输出端连接温度检测模块，电压检测模块的电源输入端；L7805稳压芯片的输出端连接温度检测模块的电源输入端。

[0049] 充电开启模块包括：两个比较器N2A、N2B，一个继电器K11；其中N2A输入端连接充电电压正端，以及12V电源输出正端，输出端连接一个比较器N2B，比较器的输出端链接继电器K11控制端。

[0050] 检测与报警模块包括：充电电压低压检测模块、充电电压高压检测模块、充电电流检测模块以及蓄电池温度检测模块及它们对应的报警模块。其中充电电压低压检测模块包括：两个比较器N2C、N2D，其中N2C输入端连接充电电压正端，以及12V电源输出正端，输出端连接一个比较器N2D，比较器的输出端链接继电器K5，K6，K7，K8端子4脚；其中充电电压高压检测模块包括：两个比较器N9D、N9C、高压监测指示灯、继电器K4、K6；N9D输入端连接充电电压正端，以及12V电源输出正端，输出端连接比较器N9C，比较器的输出端链接继电器K4，K6的控制端以及一个监测指示示灯；充电电流检测模块包括：差分放大器N12B、比较器N13B、比较器N7B，N12B输入正端连接充电电路电流传感器电流流入端，N12B输入负端连接充电电路电流传感器电流流出端，N12B输出端连接比较器N13B输入端，N13B输出端连接比较器N7B输入端，比较器N7B输出端连接过流监测指示灯与光耦的输入端，光耦的输出端连接继电器K8，K9继电器的控制端；其中蓄电池温度检测模块包括：差分放大器N11A、放大器N11B、比较器N11C、温度过高监测指示灯、继电器K7、K10；其中差分放大器N11A输入端连接蓄电池温度检测传感器Pt100，以及5V电源的输出端，N11A输出端连接一个放大器N11B，放大器N11B的输出端连接一个比较器N11C，比较器N11C的输出端连接一个温度过高监测指示灯与继电器K7,K10控制端。

[0051] 报警锁死模块包括：复位电路、LMC555延时电路、光耦、继电器K5、k7、K6、K8，其中复位电路有按键S1、电阻R107、二极管V37构成并连接光耦输入端，光耦输出端连接LMC555延时电路与继电器K5控制端，继电器K5触点4、13连接15V电源输出端，继电器K5触点11连接继电器K6触点13、继电器K7触点13、继电器K5触点6连接继电器K8触点13，继电器K8触点11连接过流监测指示灯与光耦的输入端，继电器K7触点11连接温度过高监测指示灯与K7、K10控制端，继电器K6触点11连接高压监测指示灯与继电器K6、K4控制端。

[0052] 断电模块包括：继电器K1、K2、K6、K7、K8，继电器K6、K7、K8触点6接地，继电器K6、K7、K8触点4连接在一起并与继电器K1、K2继电器控制端连接一起。继电器K1触点11与7串联入蓄电池充电电路。

[0053] 电路工作原理：

[0054] 本发明通过以下步骤进行工作：

[0055] 整流电路S001中的单相交流电源施加在整流桥的两个输入端，在输出端得到正弦半波直流电压。直流电压通过达林顿管V29与稳压管V31生成电流检测模块供电电压VCC与VSS，同时直流电压经过15V电压转换芯片Q1生成15V电源，15V电源经过稳压芯片V39生成12V电源，经过稳压芯片V40生成5V电源，15V、12V、5V电源为充电开启模块、充电电流检测模块、充电电压检测模块、蓄电池温度检测模块报警锁死模块提供供电电源；上电启动阶段，复位按钮断开光耦PC817输入端电压不足打开光耦，光耦处于断开状态，LMC555CN延时电路在电阻R141与电容C53上电充电状态下16.4s左右之后，LMC555CN 3脚输出拉低，即：上电
16.4s内LMC555CN 3脚输出高电平V62三极管打开继电器K5吸合，16.4s后LMC555CN 3脚输出低电平V62三极管不导通，继电器K5断开；充电开启模块S002输入端直流充电电压经过分压电阻R60、R63分压Vn2‑3与12V电源经过电阻R35、R86、VR8分压Vn2‑2比较，Vn2‑2脚电压大于Vn2‑3电压V44三极管导通，Vn2‑5脚电压大于Vn2‑6脚电压，比较器N2B输出高电压，V34三极管不导通，继电器K11断开；同理当Vn2‑2脚电压小于Vn2‑3电压V44三极管不导通，Vn2‑5脚电压小于Vn2‑6脚电压，比较器N2B输出低电压，三极管V34导通，继电器K11闭合。

[0056] 充电电流检测模块S003：电流传感器电流经过差分放大电路放大100倍Vn13‑3后与迟滞比较器2端的电压Vn13‑2做比较，2端电压为Vss与电阻R103、R104、VR12分压计算得到2.382V，逆向计算可得出检测电流的门限302A，即：当充电电流大于302A时迟滞比较器N13 1端输出VCC电压，V48三极管不导通，后端比较强N7 3脚电压为VCC，VCC、VSS为S001输出电压，VCC电压大于VSS，故比较器N7 1脚输出电压为VCC，经过二极管V10与限流电阻R91使直流过流监测指示灯亮并使光耦N5打开；充电电压检测模块S004包括低压检测模块S0041、高压检测模块S0042，低压检测模块S0041输入端直流充电电压经过电阻R68、R70分压Vn2‑9后与12V电源经过电阻R31、R33、VR7分压后Vn2‑10比较，Vn2‑9脚电压大于Vn2‑10电压V41三极管导通，Vn2‑12脚电压大于Vn2‑13脚电压，比较器N2D输出高电压，同理当Vn2‑9脚电压小于Vn2‑10电压V41三极管不导通，Vn2‑12脚电压小于Vn2‑13脚电压，比较器N2D输出低电压；高压检测模块S0042输入端直流充电电压经过电阻R61、R64分压Vn9‑12后与12V电源经过电阻R36、R87、VR10分压后Vn9‑13比较，Vn9‑12脚电压大于Vn9‑13电压V47三极管不导通，Vn9‑10脚电压大于Vn9‑9脚电压，比较器N9C输出高电压，经过限流电阻R90后点亮直流过压监测指示灯，同理当Vn9‑12脚电压小于Vn9‑13电压V47三极管导通，N9‑10脚电压小于N9‑9脚电压，比较器N9C输出低电压，继电器K4、K6吸合；蓄电池温度检测模块S005 5V电源经过电阻R133、VR14、R119分压后V2与5V电源经过R132、Pt100温度传感器分压后V1经过差分放大电路放大10倍后再经过放大器放大N11B后放大2.5倍得Vn11‑10与5V电源经过电阻R37、R88、VR11分压得Vn11‑9比较，Vn11‑10电压小于Vn11‑9电压，比较器N11‑8输出低电压进过R51后三极管V50导通，继电器K7、K10吸合；当蓄电池温度过高时Pt100阻值上升电压V1上升经过后续电路计算后Vn11‑10电压大于Vn11‑9电压，比较器N11‑8输出高电压经过限流电阻R94后点亮电池温度过高监测指示灯，同时V50三极管不导通继电器K7、K10断开，继电器K7触点4接地，K13触点接15V。

[0057] 报警锁死模块S006，上电启动阶段蓄电池温度正常，充电电压低电压，充电电流为零；上电启动阶段16.4S内继电器K5吸合触点4接触8、触点13接触9；上电启动阶段低压检测模块检测为低电压，模块输出低电平继电器K6、K7、K8触点4接地，三极管V42导通，继电器K1、K2闭合，此时充电电压未达到开启电压，充电开启模块输出高电平继电器K11断开，K11触点5接地。同时继电器K1、K2闭合K2触点4接触触点8使继电器K1、K2吸合加强，K1触点7与11断开，蓄电池充电回路断开；上电启动阶段高压检测模块输出低电平，三极管V46工作在放大区，继电器K6吸合，触点4接触8，触点13接触9；上电启动阶段蓄电池温度检测模块输出低电平，三极管V50工作在放大区，继电器K7吸合，触点4接触8，触点13接触9；上电启动阶段充电电流检测模块，模块输出低电平，光耦断开光耦输出端三极管V35打开，继电器K8吸合，触点4接触8，触点13接触9；上电启动阶段之后充电电压上升大于低压检测模块门限电压
77V后，低压检测模块输出高电平，此时继电器K6、K7、K8闭合触点4为高电平，三极管V42不导通继电器K1、K2断开，触点7接触触点11，蓄电池充电回路闭合，充电开启；当充电电压大于84V，充电开启模块输出低电平继电器K11吸合，进一步保证继电器K1、K2处于断开状态，保持蓄电池充电回路闭合；当系统上电大于16.4S后，上电启动阶段模块LMC555CN 3脚输出低电压，三极管V62断开，复位按钮未按下时光耦不工作继电器K5断开，触点4接触触点6、触点13接触触电11，此时继电器K6、K7、K8触点13为高电平，系统进入正常工作状态；此后，当充电电压小于77V时，低压检测模块输出低电平继电器K6、K7、K8触点4位低电平，三极管V42导通，继电器K1、K2吸合，蓄电池充电回路断开，同时充电开启模块输出高电平继电器K11断开，K11触点5接地加强，继电器K1、K2吸合蓄电池充电回路断开；当充电电流大于充电电流检测模块门限电流时，充电电流检测模块输出高电平，直流过流监测指示灯亮，光耦N5工作继电器K8断开，触点4接触触点6接地，触点13接触触点11为高电平，触点4接地导致三极管V42导通，继电器K1、K2吸合，蓄电池充电回路断开。触点11为高电平进一步使直流过流检监测示灯亮、光耦N5工作、继电器K8断开，即使充电电流恢复正常状态，继电器K8依然断开，完成锁死；同理当蓄电池温度过高，蓄电池温度检测模块输出高电平，电池温度监测指示灯亮，继电器K7断开，触点4接触触点6接地，触点13接触触点11为高电平，触点4接地导致三极管V42导通，继电器K1、K2吸合，蓄电池充电回路断开。触点11为高电平进一步使电池温度监测指示灯亮、继电器K7断开，即使蓄电池温度恢复正常状态，继电器K7依然断开，完成锁死；
同理当充电电压过高大于充电电压检测模块门限只时输出高电平，直流过压监测指示灯亮，继电器K6断开，触点4接触触点6接地，触点13接触触点11为高电平，触点4接地导致三极管V42导通，继电器K1、K2吸合，蓄电池充电回路断开。触点11为高电平进一步使直流过压监测指示灯亮、继电器K6断开，即使充电电压恢复正常状态，继电器K6依然断开，完成锁死；锁死状态下的恢复：当外部充电电压、充电电流，蓄电池温度恢复正常时按下复位键光耦N16工作继电器K5吸合，继电器K6、K7、K8触点13悬空，K8触点11悬空，直流过流监测指示灯灭，光耦N5不工作，继电器K8吸合，同理K6触点11悬空，直流过压监测指示灯灭，三极管V46导通，继电器K6吸合；同理K7触点11悬空，蓄电池温度监测指示灯灭，三极管V50导通，继电器K7吸合；继电器K6、K7、K8吸合，触点4与地断开，低压检测模块输出高电平，三极管V42断开，继电器K1、K2断开，触点7与触点11闭合，蓄电池充电回路闭合，蓄电池恢复充电。

[0058] 本领域技术人员可以将本实施例理解为实施例1的更为具体的说明。

[0059] 本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置、模块、单元以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置、模块、单元可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置、模块、单元也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置、模块、单元视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

[0060] 以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。