CN103259331B - 汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，其中包括市电电源、发动机自带发电机、市电电源管理控制器、发电机状态感应开关和UPS电源，该UPS电源一个输入端与所述的市电电源相连接，且该UPS电源的另一个输入端通过所述的发电机状态感应开关与所述的发动机自带发电机相连接，该UPS电源的输出端通过所述的市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。采用了该种结构的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，可以实现三种汽车供电方式进行无缝切换，在各种情况下均能向汽车的车载设备进行持续供电，在使用市电电源或者发动机自带发电机供电时可以自动对UPS电源进行充电，成本合理，使用安全，结构稳定、具有更广泛应用范围。

Description

汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法

技术领域

本发明涉及汽车配件领域，尤其涉及汽车供电领域，具体是指一种汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法。

背景技术

目前，对于社会影响大、涉及范围广的突发事件，政府相关部门往往需要远程调度和及时协调社会各方面应急力量，进行全方位高效有序的指挥和调度，然而突发事件和自然灾害存在空间不确定性和不可预见性，为了加大政府相关部门应急处理力度，有效遏制和快速处理突发重大事件，需要一个移动的通信指挥枢纽——应急通信指挥车。

应急通信指挥车是一个多媒体调度系统，它集多点无线视频会议、移动办公、3G通信、视频监控等多项国际领先技术于一身，更是一个移动的应急指挥部，在第一时间应急指挥车可以开到突发事件现场附近，可以实时监控现场图像并上传，可以使用多种通信方式与上级和现场进行通信，查询、调度、指挥相关人员进行各种救治。

应急指挥车通常采用24V车身发电机，行驶过程电压稳定在24V～28V，但是在车辆点火时汽车电源会突然降低到18V～21V左右，下降过程很快，然后恢复24V以上。电源的瞬间降低导致电子设备重新启动、甚至设备死机，因此对车载电源可靠性要求很高。对于移动式应急指挥系统来说，电源供电系统是整个系统的后勤部,是保证各设备正常工作的基础保障,电源系统的优劣直接影响现场采集和指挥任务的完成.如果电源供电系统出现问题,整个指挥系统将处于瘫痪状态,其后果不堪设想。所以，对于移动式应急指挥车来说，电源供电管理系统的好坏尤其重要，其功能的可靠性直接关系到设备可靠运行。本发明针对移动式应急指挥车设计了一种充电方便、成本合理、使用安全、大功率的电源供电管理系统。

发明内容

本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现在各种情况下均能向汽车的车载设备进行持续供电、成本合理、使用安全、结构稳定、具有更广泛应用范围的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法。

为了实现上述目的，本发明的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法具有如下构成：

该汽车供电系统，包括市电电源和发动机自带发电机，其主要特点是，所述的系统还包括：

市电电源管理控制器，连接于所述的市电电源与所述的汽车的车载设备之间；

发电机状态感应开关，与所述的发动机自带发电机相连接；

UPS电源，该UPS电源一个输入端与所述的市电电源相连接，且该UPS电源的另一个输入端通过所述的发电机状态感应开关与所述的发动机自带发电机相连接，该UPS电源的输出端通过所述的市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。

较佳地，所述的UPS电源包括UPS蓄电池和UPS逆变器，所述的发电机状态感应开关为电磁开关，所述的发动机自带发电机通过所述的电磁开关、UPS蓄电池、UPS逆变器、市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。

更佳地，所述的UPS电源还包括用以检测所述的UPS蓄电池的输入电压的直流电压表和直流电流表，所述的直流电压表和直流电流表均连接于所述的市电电源与所述的UPS蓄电池之间。

更进一步地，所述的UPS电源还包括：

过充保护器，与所述的UPS蓄电池的输入端相连接，该过充保护器用以所述的UPS蓄电池的输入电压高于预设最高值时，断开所述的UPS蓄电池与所述的市电电源的连接；

报警控制器，与所述的UPS蓄电池的输出端相连接，该报警控制器用以所述的UPS蓄电池的输入电压低于预设最低值时，进行自动报警且断开所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备的连接。

更佳地，所述的系统还包括车身蓄电池和车身携带汽油发电机，所述的车身蓄电池与所述的UPS蓄电池相连接，所述的车身携带汽油发电机通过所述的UPS电源、市电管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。

较佳地，所述的系统还包括UPS接入使能开关，该UPS接入使能开关连接于所述的发动机自带发电机与发电机状态感应开关之间，该UPS接入使能开关用以所述的UPS电源出现故障时，手动断开所述的发动机自带发电机与所述的UPS电源之间的连接。

本发明还涉及一种基于所述的汽车供电系统实现汽车供电控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤：

（1）所述的市电电源启用时，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电；

（2）所述的发动机的发电机启用时，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电；

（3）所述的市电电源和所述的发动机的发电机均未启用时，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

较佳地，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（11）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备断开连接，所述的市电电源对所述的UPS电源充电；

（12）所述的市电电源管理控制器控制所述的市电电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电。

较佳地，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（21）所述的发电机状态感应开关闭合，所述的发动机自带发电机对所述的UPS电源充电；

（22）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的发动机自带发电机通过所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

较佳地，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（31）所述的发电机状态感应开关打开，断开所述的发动机发电机与所述的UPS电源之间的连接；

（32）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

采用了该发明中的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，具有如下有益效果：

1、本发明针对移动式应急指挥车设计了一种充电方便、成本合理、使用安全、大功率的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，通过多种充电方式为车载蓄电池进行充电，保证车载设备的可靠运行，保证了应急指挥车整车平台在遇到自然灾害等突发情况下，即使在山区、野外等苛刻条件下，依然能保持车载设备的最长使用时间。

2、采用传统成熟电器产品，降低充电装备成本。实现了车子在运行时发动机自带发电机自动给UPS蓄电池充电，避免操作人员忘记充电导致UPS没电，大大提高了整个UPS供电电源的可靠性简化充电操作。

3、加装过充保护功能的UPS充电器和100Ah的保险，在储能电池低压低于19V时自动报警，具有漏电保护功能的空气开关等，充分提高充电安全性。

4、合理配置整个供电管理系统设备布置空间，便于车载使用；选用大能量输出的发动机自带发电机，提高充电速度。

附图说明

图1为本发明的汽车供电系统的结构框图。

图2为本发明的汽车供电系统的电路结构示意图。

图3为本发明的UPS电源的充电电路的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。

本发明的技术方案为：移动应急指挥车供电管理系统应具有多种供电方式，通过汽车供电系统内部自动无缝切换来确保车载系统和设备在任何情况下都能正常使用。供电管理系统由外接市电电源AC220V、车身外携发电机、发动机自带发电机、含蓄电池400Ah的不间断电源UPS、电源处理系统和控制系统等组成。

外接市电电源、车身蓄电池、发动机自带发电机、车身外携发电机、UPS电源均与车载设备并联连接，其中任何一路均可对车载设备提供电源。当市电电源和发动机自带发电机同时停止供电，UPS电源处于输出工作状态。在市电或发动机自带发电机供电时，UPS电源处于充电状态，以确保在市电无法接入的情况时，车载全部设备、系统正常运转的供电需求，UPS电源采用400Ah储能电池，容量能够满足全车满负荷运行要求，并留有20％的余量。

本发明的汽车供电系统通过UPS电源、车身蓄电池、发动机自带发电机、外接市电电源多种供电方式及储能电源保证供电系统足够的功率输出，通过UPS电源内部的过充保护器和仪表的实时监控对电源系统进行智能容量管理，通过UPS电源内部的接触器和电磁开关等使供电系统进行智能分配。

如图1为本发明的汽车供电系统的结构框图。

该汽车供电系统，包括市电电源1和发动机自带发电机2，所述的系统还包括：

市电电源管理控制器5，连接于所述的市电电源1与所述的汽车的车载设备6之间；

发电机状态感应开关3，与所述的发动机自带发电机2相连接；

UPS电源4，该UPS电源4一个输入端与所述的市电电源1相连接，且该UPS电源4的另一个输入端通过所述的发电机状态感应开关3与所述的发动机自带发电机2相连接，该UPS电源4的输出端通过所述的市电电源管理控制器5与所述的汽车的车载设备6相连接。

为满足车载UPS电源4充电要求，传统汽车柴油发动机自带发电机用可120A输出的发电机，所述的发电机状态感应开关3为电磁开关。

如图2所示为本实施例的汽车供电系统的电路结构示意图。

所述的UPS电源4还包括用以检测所述的UPS蓄电池的输入电压的直流电压表和直流电流表，所述的直流电压表和直流电流表均连接于所述的市电电源1与所述的UPS蓄电池之间。

所述的系统还包括车身蓄电池和车身携带汽油发电机，所述的车身蓄电池与所述的UPS蓄电池相连接，所述的车身携带汽油发电机通过所述的UPS电源、市电管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。

所述的系统还包括UPS接入使能开关，该UPS接入使能开关连接于所述的发动机自带发电机与发电机状态感应开关之间。

所述的UPS接入使能开关为常闭状态，其作用是当UPS电源4出现故障时，可手动断开，对供电系统进行检修。

所述的电磁开关，当发动机启动，发动机有一个最低怠速450r/min的转速时，中性点会有24V能量输出给电磁阀，使电磁阀吸合，此时储能电池和UPS电源系统电池并联导通。

车身电池为电压为24V容量为300Ah。

交流电压表P222-96X1、交流电流表P222-97X1、交流互感器、实时监控外接市电AC22V输入情况，并传输给仪表显示。

100Ah保险为防止UPS电源电流过大，烧坏供电系统线路。

如图3为本实施例的UPS电源的充电电路的结构示意图。

所述的UPS电源4由UPS蓄电池、直流电压表P24-96X1、直流电流表P24-97X1、直流互感器、UPS逆变器、交流接触器、UPS电源输出指示灯、交流电压表P222-96X1、交流电流表P222-97X1、交流电流互感器等组成，所述的发动机自带发电机2通过所述的电磁开关、UPS蓄电池、UPS逆变器、市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备6相连接。。

所述的UPS电源4的储能蓄电池容量400Ah，电压24V。

所述的UPS电源4的直流电压表P24-96X1、直流电流表P24-97X1、实时监测UPS电源储能蓄电池的电流和电压并传输给仪表显示，UPS电源指示灯具有报警功能。

所述的UPS逆变器将车载储能单元24V直流电转变成220V交流电给车载设备6进行供电。

为保证移动应急指挥车在野外或地震灾害等地工作时，工作人员由于紧急操作误将零线和火线接反，所述UPS电源4带有智能转换功能。

所述的UPS充电器具有过充保护功能，并通过直流电压表P24-96X1和直流电流表P24-97X1对UPS蓄电池容量、电压和电流情况进行检测，当UPS蓄电池电压高于设计电压上限时，UPS充电器自动断开市电。

所述的交流电压表P222-96X1、交流电流表P222-97X1、交流电流互感器实时监测UPS电源系统输出电流和电压，并将供电状态传输给仪表显示。

所述的车身发电机电源和所述UPS电源4内部均设有调节器，其使发动机自带发电机2和UPS电源4均能输出稳定的20V～28V电源。

当所述的UPS电源4的电压通过电压表P24-96X1显示低于19V时UPS电源系统指示灯自动报警，UPS电源系统与车载设备断开。

所述车载外携汽油发电机可根据具体要求进行匹配，发电机本体自带30L油箱。

加装具有过充保护功能的过充保护器，根据储能电池电量对电池作出精确的判断，避免UPS蓄电池由于过充而造成损坏，当市电电源1接入后交流接触器自动判选市电电源1优先，经过自动切换采用市电电源1充电并同时为车载设备6供电。

当UPS蓄电池电压低于19V时UPS电源系统报警告，同时的停止该模块工作，精度为mV级。

当发动机启动时，电磁开关自动接合，此时发动机自带发电机2、车载蓄电池、UPS电源蓄电池并联，可同时给车载设备6供220V电。

在无任何外接电源和发动机未启动情况下，现场采用UPS电源电池组对车载设备进行供电。当发动机启动时，电磁开关自动接合，采用发动机自带发电机充电，车油箱为70升在车辆行驶过程中通过车辆发电机D+控制电磁开关来给UPS蓄电池充电，大大缩短充电时间，绿色节能、环保。

一次充满电后，车载储能电池和UPS电源系统电池可满足整车除灯光外的设备连续工作8小时以上。当发动机启动后及时补充电量以保证长时间连续工作可达到24小时以上。

车体设有对外输出输入接口，可为现场扩展搭建办公现场提供电力、照明和语音通信的办公环境。

本实施例的汽车供电控制方法的技术方案采用市电优先的原则，外接市电电源1时，AC220V市电电源1经过UPS充电器给UPS储能蓄电池充电，当UPS蓄电池充满后UPS充电器自动断开；当外接市电电源1后交流接触器自动切换，市电电源1与车载设备6并联，同时给车载设备6供电；当发动机启动时，发动机发电机2中性点输出24V电使电磁开关吸合，发电机通过带有过充保护功能的UPS充电器给车身蓄电池和UPS电源系统蓄电池充电同时给车载设备6供电；UPS蓄电池和车身蓄电池并联后，均通过UPS逆变器给车载设备供电，大大的增加了UPS蓄电池的容量，提高了整个供电系统的可靠性。同时也保证了发动机自带发电机发出的电能够被充分利用，更加节约能源。

以上几种工作状态之间是无缝切换的，在切换瞬间不会影响车身AC220V电源稳定性。

UPS电源管理器还拥有电流、电压的显示功能，结合电源系统中的中心控制电路多路控制系统，可实现各种电源智能无缝切换。车体设有对外输出输入接口，可为现场扩展搭建办公现场提供电力、照明和语音通信的办公环境。

车身外携柴油发电机与UPS电源系统和车身发动机、车身蓄电池、车载设备均是并联的，可独自为车辆蓄电池和UPS蓄电池充电的同时，为整车设备进行供电，保证了整个供电系统的稳定性和可靠性。

所述的汽车供电控制方法控制充电有以下几种状态：

1、在发动机未发动，且无AC220V市电输入时，车身的AC220V电源由24V/400Ah UPS蓄电池经逆变为AC220V电源后供电；

2、在发动机未发动、且接入AC220V市电输入，接外置发电机或市电时，由接入的AC220V市电给车身的AC220V电源供电，并同时由接入的AC220V市电给UPS蓄电池充电；

3、在发动机发动，且UPS接入使能开关闭合，且无AC220V市电输入时，车身的AC220V电源由车身蓄电池和UPS蓄电池并联再经逆变为AC220V电源后供电。

注：以上3种工作状态之间的切换是无缝切换的，在切换瞬间不会影响车身AC220V电源稳定性。

在有AC220V市电接入时，尽量避免启动发动机。如果要启动，需要断开UPS接入使能开关后再启动。因为在发动机发动、且UPS接入使能开关闭合，且有AC220V市电输入时，由接入的AC220V市电给车身的AC220V电源供电，但发动机处发电机和UPS充电器同时给并联的车身蓄电池和UPS蓄电池充电，由于发动机处发电机和UPS充电器充电参数不一致，很可能烧坏UPS充电器或发动机处发电机。

上述三种状态的控制方法实现方式如下：

（1）所述的市电电源启用时，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电；

（2）所述的发动机的发电机启用时，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电；

（3）所述的市电电源和所述的发动机的发电机均未启用时，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

其中，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（11）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备断开连接，所述的市电电源对所述的UPS电源充电；

（12）所述的市电电源管理控制器控制所述的市电电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电。

其中，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（21）所述的发电机状态感应开关闭合，所述的发动机自带发电机对所述的UPS电源充电；

（22）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的发动机自带发电机通过所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

其中，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

（31）所述的发电机状态感应开关打开，断开所述的发动机发电机与所述的UPS电源之间的连接；

（32）所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

采用了该发明中的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，具有如下有益效果：

1、本发明针对移动式应急指挥车设计了一种充电方便、成本合理、使用安全、大功率的汽车供电系统及相应的汽车供电控制方法，通过多种充电方式为车载蓄电池进行充电，保证车载设备的可靠运行，保证了应急指挥车整车平台在遇到自然灾害等突发情况下，即使在山区、野外等苛刻条件下，依然能保持车载设备的最长使用时间。

2、采用传统成熟电器产品，降低充电装备成本。实现了车子在运行时发动机自带发电机自动给UPS蓄电池充电，避免操作人员忘记充电导致UPS没电，大大提高了整个UPS供电电源的可靠性简化充电操作。

3、加装过充保护功能的UPS充电器和100Ah的保险，在储能电池低压低于19V时自动报警，具有漏电保护功能的空气开关等，充分提高充电安全性。

4、合理配置整个供电管理系统设备布置空间，便于车载使用；选用大能量输出的发动机自带发电机，提高充电速度。

在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.一种汽车供电系统，包括市电电源和发动机自带发电机，其特征在于，所述的系统还包括：

市电电源管理控制器，连接于所述的市电电源与所述的汽车的车载设备之间；

发电机状态感应开关，与所述的发动机自带发电机相连接，所述的发动机自带发电机启动后输出220V交流电；

UPS电源，该UPS电源一输入端与所述的市电电源相连接，且该UPS电源的另一输入端通过所述的发电机状态感应开关与所述的发动机自带发电机相连接，该UPS电源的输出端通过所述的市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接；

所述的UPS电源包括UPS蓄电池和UPS逆变器，所述的发电机状态感应开关为电磁开关，所述的发动机自带发电机通过所述的电磁开关、UPS蓄电池、UPS逆变器、市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接，所述的电磁开关用以当发动机启动且发动机有一个最低怠速450r/min的转速时通过使电磁阀吸合使得发动机自带发电机和UPS蓄电池导通。

2.根据权利要求1所述的汽车供电系统，其特征在于，所述的UPS电源还包括用以检测所述的UPS蓄电池的输入电压的直流电压表和直流电流表，所述的直流电压表和直流电流表均连接于所述的市电电源与所述的UPS蓄电池之间。

3.根据权利要求2所述的汽车供电系统，其特征在于，所述的UPS电源还包括：

过充保护器，与所述的UPS蓄电池的输入端相连接，该过充保护器用以所述的UPS蓄电池的输入电压高于预设最高值时，断开所述的UPS蓄电池与所述的市电电源的连接；

报警控制器，与所述的UPS蓄电池的输出端相连接，该报警控制器用以所述的UPS蓄电池的输出电压低于预设最低值时，进行自动报警且断开所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备的连接。

4.根据权利要求1所述的汽车供电系统，其特征在于，所述的系统还包括车身蓄电池和车身携带汽油发电机，所述的车身蓄电池与所述的UPS蓄电池相连接，所述的车身携带汽油发电机通过所述的UPS电源、市电电源管理控制器与所述的汽车的车载设备相连接。

5.根据权利要求1所述的汽车供电系统，其特征在于，所述的系统还包括UPS接入使能开关，该UPS接入使能开关连接于所述的发动机自带发电机与发电机状态感应开关之间，该UPS接入使能开关用以所述的UPS电源出现故障时，手动断开所述的发动机自带发电机与所述的UPS电源之间的连接。

6.一种基于权利要求1至5中任一项所述的系统实现汽车供电控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：

(1)所述的市电电源启用时，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电；

(2)所述的发动机自带发电机启用时，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电；

(3)所述的市电电源和所述的发动机自带发电机均未启用时，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

7.根据权利要求6所述的实现汽车供电控制的方法，其特征在于，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

(11)所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备断开连接，所述的市电电源对所述的UPS电源充电；

(12)所述的市电电源管理控制器控制所述的市电电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的市电电源对所述的汽车的车载设备供电。

8.根据权利要求6所述的实现汽车供电控制的方法，其特征在于，所述的发动机自带发电机对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

(21)所述的发电机状态感应开关闭合，所述的发动机自带发电机对所述的UPS电源充电；

(22)所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的发动机自带发电机通过所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。

9.根据权利要求6所述的实现汽车供电控制的方法，其特征在于，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电，包括以下步骤：

(31)所述的发电机状态感应开关打开，断开所述的发动机自带发电机与所述的UPS电源之间的连接；

(32)所述的市电电源管理控制器控制所述的UPS电源与所述的汽车的车载设备相连接，所述的UPS电源对所述的汽车的车载设备供电。