CN104760551A - 一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统 - Google Patents

Abstract

目前改装过的特种作业车供电系统，有两种电源的选择接入方式，同时备用逆变电源，存在着蓄电池亏电时逆变器不能启动的技术难题，影响特种作业车的外出应急使用，本发明利用增加的三芯电缆，增设的控制盒和主线通断盒的技术手段，以简便方式合理解决了380V与220V电源的兼用接入、供电系统应急能力不完备、充电机利用逆变电流为蓄电池充电和应急逆变用电时跨组共享的常见问题，具有广泛的实用价值。

Description

一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统

技术领域

本发明涉及特种作业车辆的供电系统，尤其适用承担移动外出作业车辆且车载有各种电子元器件和电器共同组成的供电系统。

背景技术

特种作业车辆是一种具有技术含量的改装汽车成品，多为厢式结构，经特制或专业改装，能随时外出承担特殊的作业任务，为此需要安装专用仪器和常用设备，这些专用仪器和常用设备运行时都必须依靠完备的供电系统。 

目前市场上的特种作业车辆供电系统有三种获得电源的形式：即接入市电、自带发电机供电和蓄电池逆变供电，为了应付各种外出作业状况，特种作业车辆供电系统一般同时采用三种电源共存的供给形式，通常设计由车壁配电箱接入市电，同时具有可选择市电供电或自带发电机供电形式的切换开关。特种作业车辆中的用电器大概可分为空调、大功率设备、专用仪器和常用设备，通常分为三组供电，即：空调组、大功率设备组、专用仪器和常用设备组，由此看出选择380V供电与分组较为适应。其中逆变供电的形式由于蓄电池逆变功率有限，只能针对专用仪器和常用设备组提供逆变电源，保障在没有接入市电同时发电机不能供电的应急情况使用，把专用仪器和常用设备单列为一组，为逆变器有针对性地输出逆变电源提供了方便，也易延长逆变用电连续使用时间。

接入市电或发电机供电均通过车壁配电箱，分三路进入各组用电器，三组用电器因此全部进入正常供电状态，其中供给专用仪器和常用设备组的一路，电路接线顺序是先接入逆变器的进线端，逆变器的出线端接入厢内机柜配电箱，同时逆变器和蓄电池间有专用低压连线进行导通连接，正常情况下，在接入市电或者发电机供电时，电流通过逆变器内的控制电路板启动，经机柜配电箱再分配给专用仪器和常用设备组的用电器，充电机从机柜配电箱获取电源后展开工作给蓄电池充电，此时逆变器处于正常启动导通状态。在没有接入市电或发电机不能供电时，通过逆变器自身启动了逆变输出电源，同样经机柜配电箱再分配，给专用仪器和常用设备组的各处供电，这是应急逆变供电状态，也是目前所有特种作业车辆供电系统用常规电子元器件和主要电器的设计连接方式。但是逆变器有个缺陷，就是在蓄电池亏电时，逆变器控制电路板不启动，市电接入或者发电机供电均不能正常通过逆变器到达机柜配电箱，以至专用仪器和常用设备组没有得电不能正常工作。众所周知蓄电池存在自然放电，特种作业车辆多为间断使用车辆，仅靠接入市电或者发电机供电时为厢内蓄电池充电，无法完全杜绝蓄电池的亏电现象，这一现象存在会对外出工作中特种作业车辆，尤其是救灾作业特种车、警用车、救护车、军用车、检测抢修车上，车载的专用仪器和常用设备不能及时投入使用，从而延误了展开工作的时间，原因在于其供电系统存在应急能力不完备的先天缺陷。

充电机的电源端从厢内机柜配电箱接入，输出端连接蓄电池，由于逆变器和充电机是两个分别独立的电器设备，甚至来自两个不同的厂家，两个设备相互之间没有反馈控制信号，再加上充电机没有分辨引入电源供电形式的能力，如果操作人员不能及时发现充电机常设开关的状态，就会出现在使用逆变电源时，充电机利用逆变电流为蓄电池充电的现象，本来启用逆变器电源是为了应付紧急特殊情况，这一现象的出现严重地缩短了蓄电池连续工作时间。

逆变器只针对专用仪器和常用设备组提供逆变电源，但有时关联其它组的设备联动，其它组由于没有连接逆变电源故不能使用，从而导致专用仪器和常用设备组的有些设备不能正常工作。分析原因在于逆变供电时，供电系统没有设计自动控制的临时主线通断点，使逆变电源有个单独转接通道，以便跨组供电共享于某个关联用电器。

特种作业车接入市电是利用车璧配电箱上的五芯航空插头，只能接入380V三相电，不能接入220V单相电，这就有诸多不便，特种车的供电系统为外出移动式，接入市电的环境不确定，一般的厂矿区380V三相电多，住宅区220V的单相电多，因此一个较简便的380V与220V双适应接入方式显得非常有必要。

发明内容

本发明是提供一种双适应接入市电、蓄电池亏电时的电源转接、充电机的充电保护 、逆变跨组共享的特种作业车辆供电系统，使现有特种作业车辆供电系统存在的问题得到全面解决。

为了解决上述存在问题，本发明在发电机、车璧配电箱、五芯电缆、航空插头、逆变器、机柜配电箱、充电机、蓄电池所连接的常规供电系统基础上，增加了一根接有五芯航空插头的三芯电缆、增设了控制盒和主线通断电盒后组成，其特征是：所述的三芯电缆是用电缆中的一根火线并联连接五芯航空插头中三根相线方式使用，所述的控制盒采用电压监测手段，并固定连接于车璧配电箱的一组供电接入端和逆变器的输出端位置，以区分车璧配电箱和逆变器是否存在电压作为反馈决策信号，同时连接驱动主线通断盒中的通断执行器件适时转换供电端口，主线通断盒中至少有一个以上的通断执行器件，且通断执行器件以成对配合形式工作，每对通断执行器件正常连接时，供电端口通断状态相反并且通断转换发生时间不同步。

所述的控制盒，常规可采用至少一个以上继电器组成，也可采用至少一个以上电子元器件连接组成，亦可两者兼有方式的混合组成，甚至采用单片机组合板或PLC替代,均能达到实现监控电压和驱动主线通断盒的目的，所以控制盒是用电子元器件和电器件实现其性能的组合体，在实际使用中，需要处理一些间接通断控制环节，因此需要附加能使电路截止或导通的控制点。

所述的主线通断盒中的通断执行器件，可选用有触点的接触器，也可用无触点的通断转接件，两者使用效果相同，无触点的通断转接件种类较多，一般指半导体材料制造的电子元器件，如双向可控硅、场效应管、开关三极管和已工业化的固态接触器。概括讲通断执行器件是能够独自接收来自控制盒的驱动信号，并能有效执行通断线路的有触点接触器或者无触点通断转接件，同时也需要辅助技术环节控制能力，因此应具有附属电子器件的连接组合件或附加能使电路截止或导通的控制点。

有些仪表和设备，对有触点的接触器动作瞬间所产生的反电势敏感，为了消除电磁变化对敏感仪表和设备的影响，可以在有触点接触器的线圈接线处增设反电势吸收释放电路。

本发明利用接有五芯航空插头的三芯电缆、控制盒和主线通断电盒合理地解决了380V与220V双适应市电接入、蓄电池亏电时应急能力不完备和充电机用逆变电充电的技术难题，关于逆变跨组共享是实施中经常遇到的问题，其实质就是增设一个自动控制的临时主线通断通道，使逆变电源能跨组供电于某关联用电器，同时对此组的大功率用电器屏蔽电源供给，在后面应用实例中再做进一步说明。

发明附图

图1为一种应急性能完备的特种车供电系统的主要电器连接方框示意图。

图2为应用实例的主线连接示意图。

图3为应用实例的控制原理图。

图中

1.a通断执行器件，2.b通断执行器件，3.c通断执行器件，4.d通断执行器件，5.三芯电缆，6.五芯航空插头，7.五芯航空插头座，8.切换转动开关，9.五芯电缆，10.车壁配电箱，11.发电机，12.逆变器，13.机柜配电箱，14.充电机，15.蓄电池，16.控制盒，17.附加控制点，18. 主线通断电盒，19.中间继电器j1 ，20.时间继电器sj1 ，21.中间继电器j2 ，22.时间继电器sj2 ，23.中间继电器j3。

具体实施方式

实施方式如图1所示，配备三芯5和五芯9电缆各一根，使用同规格的五芯航空插头6，车壁配电箱10有五芯航空插头座7作为市电接入插接件，切换转动开关8作为接入市电或接入发电机11的选择切换操作件，车壁配电箱10用三组平行电线连接，把电源同时供给分为A、B、C三组，其中A组接入逆变器12的进线端，逆变器12的出线端通过主线通断电盒18中的d通断执行器件4进入机柜配电箱13，充电机14的电源端由机柜配电箱接入，变为直流低压电后由输出端为蓄电池15充电，蓄电池为逆变器提供逆变能源，控制盒16由固定于车壁配电箱供给电源A组接入端和逆变器出线端位置的连线，设立了监测点并获取电压反馈信号，从主线通断电盒中的通断执行器件连线方式可以看出，a通断执行器件1和b通断执行器件2为一对，c通断执行器件3和d通断执行器件4为一对，图中用虚线表示控制线路，两对通断执行器件均受控制盒的驱动控制，其中a通断执行器件和b通断执行器件解决的是逆变跨组共享问题，c通断执行器件和d通断执行器件解决的是蓄电瓶亏电时供电问题，当蓄电池亏电时，d通断执行器件断开，c通断执行器件接通，由图可知把B组电源引入A组，在此需要说明的是三组电中的哪一组供给电源都可引入A组，须要做个不同步的间隔顺序通断，当然直接引入A组供给电源可能会降低一些风险，但d通断执行器件和c通断执行器件的转换通断发生时间不同步，是有效的技术安全保障。

图2和图3是个应用实例，是一辆处置突发情况的宣传作业特种车，厢式结构，厢顶有喇叭升降杆、车载空调、摄像云台、探照灯、组合升降台，车壁配电箱把用电设备分为三组，这三组分别是A组；喇叭升降杆、专用仪器和常用设备，B组；车载空调，C组；摄像云台、探照灯和组合升降台。其中C组是组合升降台上装有几个大功率探照灯和摄像云台的总成形式。还有使用两根接入市电的五芯电缆和三芯电缆，具体可根据外出任务现场的电源配置选择，总体讲接入380V电源时使用五芯电缆9，是为了均衡三相电负荷，在接入220V电源时使用三芯电缆5，只是为了分组供电。

在这个应用实例中控制盒采用了继电器组合体，主线通断电盒中的通断执行器件，采用有触点的接触器，设计把A组电通过逆变器的输出端、d接触器送至厢内机柜配电箱，当蓄电池亏电时，由控制盒监测电压感知到逆变器输出端无电压的反馈信号，而车壁配电箱供给电源的接入端有电压，并以此决策驱动d接触器断电，c接触器吸合，A组电通过c接触器吸合，把A组供给电源直接送至机柜配电箱，保证喇叭升降杆、专用仪器和常用设备正常工作。在单独使用逆变电源时，机柜配电箱的用电器均可以得到电，但有个别设备仍不能正常工作，原因与分组供电有关，例如C组的组合升降台不能升起，其上摄像云台无法展开摄像工作，A组机柜上的摄像采集和视频编辑就无法工作，这就需要用逆变跨组共享解决问题，也是根据控制盒监测车璧配电箱供给电源的电压反馈信号，感知到没有外接电源供给，此时驱动a接触器断电，控制盒监测感知逆变器输出端有电压，驱动b接触器吸合，逆变电通过b接触器吸合送至C组,与此同时带来一个问题，此时如果打开探照灯，就超出了逆变器的承载能力，这就需要用附加电路的控制点断开探照灯控制开关操作，此例中是使用连接控制盒中的附加控制点，从以上本发明实例应用中可以看出特种作业车辆的供电系统性能比以前成品更加趋于完备。

图3为应用实例的控制原理图，总体应用是用中间继电器控制接触器的通断，一对接触器工作时，一通一断并且互锁，时间继电器延时接触器的通断间隔，其中a接触器、b接触器、d接触器、21中间继电器j2、22时间继电器sj2的主控电接入车壁配电箱供给电源端，c接触器、19中间继电器j1、23中间继电器j3、20时间继电器sj1接入逆变器的输出端，上述两不同位置接入方式即为控制盒固定连接的两个电压监测位置。

由图2所示通断执行器件b有附加能使电路截止和导通控制点，由虚线和连线可知控制点可以通断充电机的电源端，并与b通断执行器件同步执行，当使用逆变电源时，也就是b通断执行器件接通时，附加能使电路截止和导通的控制点开路，使充电机的电源端处于断开状态，不会发生利用逆变电流为蓄电池充电的现象，此实例中没有采用无触点通断转接件，所以也没有附属电子器件的连接组合件。

实例中宣传作业特种车的专用仪器和常用设备，主要是音响功放和视频采编设备，接触器和继电器不会频繁工作，因此电磁干扰不大，所以没有加反电势吸收释放电路。

本发明的一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统，涉及带有逆变器的供电系统，在应用中只要有类同于控制盒连接电压监测的位置和主线通断盒的电源转换形式，无论采取任何控制方式的组合体和通断执行器件，均在本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统，由发电机、车璧配电箱、五芯电缆、航空插头、逆变器、机柜配电箱、充电机、蓄电池所连接的常规供电系统基础上，增加了一根接有五芯航空插头的三芯电缆、增设了控制盒和主线通断电盒后组成，其特征是：所述的三芯电缆是用电缆中的一根火线并联连接五芯航空插头中三根相线方式使用，所述的控制盒采用电压监测手段，并固定连接于车璧配电箱的一组供电接入端和逆变器的输出端位置，以区分车璧配电箱和逆变器是否存在电压作为反馈决策信号，同时连接驱动主线通断盒中的通断执行器件适时转换供电端口，主线通断盒中至少有一个以上的通断执行器件，且通断执行器件以成对配合形式工作，每对通断执行器件正常连接时，供电端口通断状态相反并且通断转换发生时间不同步。

2.按照权利1所要求的一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统，所述的控制盒其特征是：用电子元件和电器件实现监控电压和驱动主线通断盒性能的组合体，并有附加能使电路截止或导通的控制点。

3.按照权利1所要求的一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统，所述的通断执行器件其特征是：能有效执行通断线路的有触点接触器或者无触点通断转接件，同时也需要辅助技术环节控制能力，因此应具有附属电子器件的连接组合件或附加能使电路截止或导通的控制点。

4.按照权利3所要求的一种应急性能完备的特种作业车辆供电系统，所述的有触点接触器其特征是：为了消除电磁变化对敏感仪表和设备的影响，可以在有触点接触器的线圈接线处增设反电势吸收释放电路。