CN108263314A - 一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计 - Google Patents

Abstract

一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，包括控制面板，12V控制系统，48V控制系统，本发明克服了现有技术的不足，电池采用双电控系统，一个车内12v供电系统系统，一个48V转220V供电系统系统，电池可采用性价比较高的碳酸锂，也可采用重量轻、耐冲次高的钛酸锂电池，通过增加的48V房车自发电系统来接解决供电量不足问题，同时采用转化效率高的逆变器来减少电能的消耗，采用多处电流保护措施，提高系统安全性能，同时采用智能控制化模板，操作方便简单。

Description

一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计

技术领域

本发明涉及房车电池系统技术领域，具体属于一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计。

背景技术

目前，我国房车制造业处于快速发展期，但各项配套的基础设施还很不完善，这严重的阻碍的整个房车产业的发展。近两年，国家大力支持发展房车产业，出台了一系列支持房车产业发展的相关文件，规划将在2020年国家计划建设2000个房车露营地，这将部分解决一些重点景区的房车用电用水问题。但是对于现在露营地缺少的情况下，房车的电池系统优化升级成为了当今房车发展的首要问题。

随着现阶段磷酸铁锂电池技术的逐渐成熟，房车电池开始采用磷酸锂电池来代替铅蓄电池，这在一定层度缩小了电池在房车中所占的空间，但房车的电池电压一般都采用12V，而房车电池容量普遍在400A•H左右，大概能储存5度电。这显然不能满足当今大家对用电量的需求。而当前许多经验丰富的车友已经不满足这些固定营地的束缚，他们渴望能够利用自己改装的发电装置加上便携式、大容量房车碳酸锂电池系统，保证全车热水、做饭、电器等方面的多途径用电需求，房车使用车载煤气灶，车载煤气，这大大增加了行车风险，彻底放弃随车煤气罐这种极不安全的能源装置。其次，车载12伏用电器，购买费用昂贵且容易损坏，这对远途旅行带来了极大的不便，和相对高额的开销，为了适应大众的需求，个别房车车友对房车电池系统进行了改装，但系统的安全性和稳定性得不到保障。如电池的抗震能力，逆变器和变压器在长时间、大功率工作时的散热性和工作稳定性等都没有得到较好的解决。市场急需设计一种能存蓄20度左右电能的便携式、大容量房车碳酸锂电池系统才能解决车友们迫切的远程自行式房车的需求。

发明内容

本发明的目的是提供了一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，克服了现有技术的不足，电池采用双电控系统，一个车内12v供电系统系统，一个48V转220V供电系统系统。电池可采用性价比较高的碳酸锂，也可采用重量轻、耐冲次高的钛酸锂电池，通过增加的48V房车自发电系统来接解决供电量不足问题，同时采用转化效率高的逆变器来减少电能的消耗，采用多处电流保护措施，提高系统安全性能，同时采用智能控制化模板，操作方便简单。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：

一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，包括控制面板，12V控制系统，48V控制系统，所述控制面板分别与12V控制系统和48V控制系统连接，所述12V控制系统包括净水水温水位传感器，灰水水温水位传感器，带保险控制的12V30A继电器板，12V锂电池，12V用电器，12V发电机，30A双电瓶隔离器，分流器2，8路保险盒，所述净水、灰水水位水温传感器直接与控制面板相连，所述带保险控制的12V30A继电器主电路由12V锂电池供电，所述12V用电器直接接在带保险控制的12V30A继电器板上，所述八路保险盒直接和12V锂电池相连，所述12V锂电池包括所述 12V主锂电池和12V副锂电池，所述12V发电机通过30A双电瓶隔离器给12V锂电池主副电池供电，所述12V主副锂电池通过分流器2与控制面板相连，所述48V控制系统包括太阳能板，太阳能控制器，48V发电机，开关，充电器，市电，200A双电瓶隔离器，48V锂电池，分流器1，逆变器，带保险控制220V30A继电器板，220V用电器，所述太阳能板通过太阳能控制器与开关相连，市电通过充电器与开关相连，所述48V锂电池包括48V主锂电池和48V副锂电池，所述48V发电机一条支路与开关相连，所述开关通过200A双电瓶控制器给48V主副锂电池充电，所述200A双电瓶控制器由控制面板控制，所述48V主副锂电池通过分流器1与控制面板相连，所述 48V发电机另一条支路与逆变器输入端相连，所述48V副电池也与逆变器输入端相连，所述逆变器输出端与带保险控制220V30A继电器板相连，所述220V用电器与带保险控制220V30A继电器板相连，

进一步，所述48V锂电池容量为200AH，12V锂电池容量为200AH，所述12V锂电池和48V锂电池外壳均采用304不锈钢加厚外壳，所述外壳分为上下两层，上层设有保护电板和接线柱，下次设有电池电芯。

进一步，所述太阳能板尺寸为1200㎜×660㎜×3㎜，且每块太阳能板之间互相串联。

进一步，所述逆变器为内置变压器为干式R型变压器的正弦波工频逆变器。

进一步，所述控制面板为全触屏智能控制面板且具有蓝牙功能。

本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：

本发明所述一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，解决房车储电量不足的问题，扩展了房车的用电功能需要，增加了220伏用电器的使用量，减少了12伏车载用电器的用量，降低了用户购买车用电器的成本，用电能代替了燃气，提高了行车安全性，采用内置R型干式变压器的正弦波工频逆变器，多处电流保护措施，提高系统安全性能，同时采用智能控制化模板，操作方便简单。

附图说明

图1电池控制系统原理图。

图2为双电瓶隔离器连接图。

图3为分流器接线图。

图4为发电机接线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但本发明不仅限于这些实例，在为脱离本发明宗旨的前提下，所为任何改进均落在本发明的保护范围之内。

如图所示，本发明所述的一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，包括控制面板，12V控制系统，48V控制系统，所述控制面板分别与12V控制系统和48V控制系统连接，所述12V控制系统包括净水水温水位传感器，灰水水温水位传感器，带保险控制的12V30A继电器板，12V锂电池，12V用电器，12V发电机，30A双电瓶隔离器，分流器2，8路保险盒，所述净水、灰水水位水温传感器直接与控制面板相连，所述带保险控制的12V30A继电器主电路由12V锂电池供电，所述12V用电器直接接在带保险控制的12V30A继电器板上，所述八路保险盒直接和12V锂电池相连，所述12V锂电池包括所述 12V主锂电池和12V副锂电池，所述12V发电机通过30A双电瓶隔离器给12V锂电池主副电池供电，所述12V主副锂电池通过分流器2与控制面板相连，所述48V控制系统包括太阳能板，太阳能控制器，48V发电机，开关，充电器，市电，200A双电瓶隔离器，48V锂电池，分流器1，逆变器，带保险控制220V30A继电器板，220V用电器，所述太阳能板通过太阳能控制器与开关相连，市电通过充电器与开关相连，所述48V锂电池包括48V主锂电池和48V副锂电池，所述48V发电机一条支路与开关相连，所述开关通过200A双电瓶控制器给48V主副锂电池充电，所述200A双电瓶控制器由控制面板控制，所述48V主副锂电池通过分流器1与控制面板相连，所述 48V发电机另一条支路与逆变器输入端相连，所述48V副电池也与逆变器输入端相连，所述逆变器输出端与带保险控制220V30A继电器板相连，所述220V用电器与带保险控制220V30A继电器板相连，

所述48V锂电池容量为200AH，12V锂电池容量为200AH，所述12V锂电池和48V锂电池外壳均采用304不锈钢加厚外壳，所述外壳分为上下两层，上层设有保护电板和接线柱，下次设有电池电芯，所述太阳能板尺寸为1200㎜×660㎜×3㎜，且每块太阳能板之间互相串联，所述逆变器为内置变压器为干式R型变压器的正弦波工频逆变器，所述控制面板为全触屏智能控制面板且具有蓝牙功能。

系统安全性说明

首先，电池内部有电源模块保护，外加智能保护电板和自复位的保险，能多方位保护电池。在主副电池之间装有双电瓶隔离器能够应对电池突发故障的状况，在电池与各种充电设备之间加装一个开，有利于保护电池电路安全。逆变器内部自带过流过载保护，能能够为电路突发状况提供保护，各个继电器上都自带保险，能更好的保护电路不会因为单个用电器原因而影响整个电路。

电路控制系统主要是通过增加一个48V电池系统来解决房车供电不足问题，具体改装过程如下：

1.电池容量的选择。在考虑到大功率电器都是使用48V转220V供电系统，所以12V电池系统的电池容量可以选择小一点200AH的原装主副电池即可，在主副电池之间加装一个双电瓶隔离器对电池起一个保护作用，可以预防一个电池损坏而使电池系统瘫痪的紧急情况，为了能满足20度电的储能要求，48V电池系统的电池容量要达到500AH，48V电池的选择方式有两种，一种是直接购买两个48V250AH的锂电池，拆开，将电池电芯单独放在一个不锈钢盒中，与电池模块和接线柱分开，这样做的目的是提高电池的抗震能力，电源模块的改装，首先是把辅助电源的控制芯片换成低电压的型号，然后把主变压器输出侧的两个绕组由并联改为串联，最后再外加一个智能保护电板和自复位保险丝，这样做的目的是提高电池的安全系数，在放自复位保险丝的地方安装一个开关，用来控制自复位保险丝，这样提高了后续接线的安全性；另一种是购买12V常规房车锂电池，采用串联升压，并联扩容的方式使电池达到设计要求，然后按照第一种方式进行改装。

2.电池与发电机和充电装置之间连接。在主副锂电池之间连接一个双电瓶隔离器，通过双电瓶隔离器与充电装置相连。双电瓶隔离器的作用是充电时，把主副两组电池并联起来，一起充电。一般是优先给主电池充电，主电池电量充满后，自动为副电瓶充电，不影响用电设备供电。未充电或放电时，电池隔离器会自动把主副两组电池隔离开来，副电池放电时，主电池不放电，不用担心缺电无法发动引擎。当主电池损坏或亏电时，有个应急辅助开关，可以借副电池的电，启动汽车。这个应急辅助开关的原理，其实就是在未充电或放电时，（正常情况下，此时主副电池是隔离开的），把主副两组电池强制并联在一起，副电池做启动电池。48V电池系统选用200A的双电瓶隔离器，12V电气系统选用30A的双电瓶隔离器，双电瓶隔离器由控制面板直接控制。

3.太阳能电板和太阳能控制器的选择和安装，为了节约能源，行车时加装太阳能电池。太阳能电板需要找厂家定制。定制要求和主要参数如下。定制三块130W左右的太阳能电池板，每块板大概是1200㎜×660㎜×3㎜，定制的太阳能板按照48V设计，每小块串联、按厂家的意思是这样小块串联效果更好，发电稳定，太阳能电板的种类选择柔性或半柔性电板，（这样有利于安装）。太阳能电板安装在房车顶部，有利于充分利用光能。太阳能控制器选用12V/24V/36V/48V通用规格。其主要参数如下，光板组件开路总电压23V-180V,最大输入电流28A，输出电压灵活可调8V-60V，输出电流灵活可调5A-45A。太阳能电板通过导线与太阳能控制器直接相连，然后再与48V电池系统的双电瓶隔离和逆变器相连。太阳能控制器的作用够实时侦测太阳能板的发电电压，并追踪最高电压电流值，使系统以最大功率输出对蓄电池充电。应用于太阳能光伏系统中，协调太阳能电池板、锂电池、负载的工作，太阳控制器由控制面板通过控制线直接控制。

4.逆变器的选择。逆变器是一种将直流电(DC)转化为交流电(AC)的装置。车载逆变器是一种工作在大电流、高频率环境下的电源产品，其潜在故障率相当高。因此，选择逆变器时应当选择内置变压器为干式R型变压器的正弦波工频逆变器。R型变压器是干式变压器，铁芯系采用宽窄不一的优质取向冷轧硅钢带卷制成，截面呈圆形，变压器无噪声、漏磁小、空载电流小、铁损低、效率高；效率可达90%以上，并且由于线圈是圆柱形，每圈的铜线长度短，所以，内阻小，铜耗低，温升低，过载波动小，爆发力比环形变压器还好；初、次级线圈采用阻燃PBT工程塑料制成的骨架分别绕制，抗电强度高。方波/修正波逆变电源不能带感性负载和容性负载，不能带动空调，冰箱，也难以为高质量的音响电视提供电源。严格上讲方波/修正波逆变电源会影响用电器的使用寿命，这些问题在使用正弦波逆变器时不会出现。内置变压器为干式R型变压器的正弦波工频逆变器，可以长时间大功率工作，而且能量转换效率极高，在90%以上。逆变器的输入端接电池输出端接带保护电路的220V继电器接线板。逆变器由控制面板通过控制线直接控制。

5.带保护电路的220V30A继电器接线板。继电器接线板上输出端接220V用电器，继电器上每条支路都由控制面板控制。用电器都由保护电板单独保护电路，这样不会因单一用电器问题而影响整个电路。

6.分流器的连接。直流分离器的正负极直接与主副锂电池的正负极连接，然后在控制面板中放置测量仪器（电流表头和电压表头）。电流表并联在分流器上。电压表并联在电路中。

7.12V电路的用电器的连接与控制。灰水箱水位水温传感器与净水箱水位水温传感器直接通过数据线由控制面板直接控制。带保护电路的12V30A继电器接线板上输出端接12V用电器，继电器上每条支路都由控制面板控制。用电器都由保护电板单独保护电路，这样不会因单一用电器问题而影响整个电路。在12V电池上再接一个八路的保险盒，用来接不需控制面板控制的12V用电器，如点烟器，USB充电插口等。

8.控制面板的选择。随着社会智能化的普及，人们对控制面板智能化的要求越来越高，为了满足大众要求，选用全触屏智能控制面板，这种控制面板需专业定制。定制面板时需与商家协商，除具备一般基本功能外，控制面板的控制电路接线柱应包括图1所有控制线路，且所有接线柱在系统里名称可更改。控制面板的显示屏上还应包括双电路控制系统锂电池的电压电流显示和电量显示，逆变器的输入输出电压电流控制和显示，太阳能控制器的输入输出电压电流控制和显示。同时应具备蓝牙功能，通过手机进行远程控制。

Claims (5)

1.一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，其特征在于：包括控制面板，12V控制系统，48V控制系统，所述控制面板分别与12V控制系统和48V控制系统连接，所述12V控制系统包括净水水温水位传感器，灰水水温水位传感器，带保险控制的12V30A继电器板，12V锂电池，12V用电器，12V发电机，30A双电瓶隔离器，分流器2，8路保险盒，所述净水、灰水水位水温传感器直接与控制面板相连，所述带保险控制的12V30A继电器主电路由12V锂电池供电，所述12V用电器直接接在带保险控制的12V30A继电器板上，所述八路保险盒直接和12V锂电池相连，所述12V锂电池包括所述 12V主锂电池和12V副锂电池，所述12V发电机通过30A双电瓶隔离器给12V锂电池主副电池供电，所述12V主副锂电池通过分流器2与控制面板相连，所述48V控制系统包括太阳能板，太阳能控制器，48V发电机，开关，充电器，市电，200A双电瓶隔离器，48V锂电池，分流器1，逆变器，带保险控制220V30A继电器板，220V用电器，所述太阳能板通过太阳能控制器与开关相连，市电通过充电器与开关相连，所述48V锂电池包括48V主锂电池和48V副锂电池，所述48V发电机一条支路与开关相连，所述开关通过200A双电瓶控制器给48V主副锂电池充电，所述200A双电瓶控制器由控制面板控制，所述48V主副锂电池通过分流器1与控制面板相连，所述 48V发电机另一条支路与逆变器输入端相连，所述48V副电池也与逆变器输入端相连，所述逆变器输出端与带保险控制220V30A继电器板相连，所述220V用电器与带保险控制220V30A继电器板相连。

2.根据权利要求1所述的一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，其特征在于：所述48V锂电池容量为200AH，12V锂电池容量为200AH，所述12V锂电池和48V锂电池外壳均采用304不锈钢加厚外壳，所述外壳分为上下两层，上层设有保护电板和接线柱，下次设有电池电芯。

3.根据权利要求1所述的一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，其特征在于：所述太阳能板尺寸为1200㎜×660㎜×3㎜，且每块太阳能板之间互相串联。

4.根据权利要求1所述的一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，其特征在于：所述逆变器为内置变压器为干式R型变压器的正弦波工频逆变器。

5.根据权利要求1所述的一种便携式大容量房车碳酸锂电池系统的设计，其特征在于：所述控制面板为全触屏智能控制面板且具有蓝牙功能。