CN109751122A - 一种多功能apu模块及混合动力无人平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能APU模块及含有其的混动动力无人平台，所述APU模块采用整体模块化设计，包括发动机、发电机、多合一控制器、低压直流接口、高压直流接口、交流接口、外部通信网络接口；发动机与发电机连接，发电机与多合一控制器连接，多合一控制器与低压直流接口、高压直流接口、交流接口电连接；多合一控制器与发动机通过内部通信网络连接；多合一控制器与外部通信网络接口通过外部通信网络连接，外部通信网络接口可用于与整车平台网络连接，实现整车平台控制APU模块。本发明的APU模块，模块化程度高、结构紧凑、功能多样、方便维修与维护，能够充分模块化无人平台的优势，适于推广应用。

Description

一种多功能APU模块及混合动力无人平台

技术领域

本发明涉及混合动力无人平台领域，特别是涉及一种多功能APU模块(AuxiliaryPower Unit,辅助动力模块)及混合动力无人平台。

背景技术

地面中小型无人平台多采用串联式混合动力，采用串联式混合动力形式的无人平台，具有续驶里程长、结构布置灵活、静默行驶红外特征低、节能环保等优点。

但目前的混合动力无人平台在APU方面，仍然有很多不足，例如：1、APU模块化程度低,通用性差；2、维修性差，常见的APU往往固定在动力平台上，若APU故障，则导致整个平台都要停滞维修，导致利用率低；3、功能单一，常见的APU往往只能输出高压直流，输出电能制式单一。

由此可见，上述现有的混合动力无人平台在APU方面，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种通用性好、维修容易、利用率高且功能多样的APU及混合动力无人平台成为当前业界急需改进的目标。

发明内容

本发明目的是提供一种通用性好、维修容易、利用率高且功能多样的APU及混合动力无人平台。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种多功能APU模块，用于为混合动力无人平台提供辅助动力，所述APU模块采用整体模块化设计，包括发动机、发电机、多合一控制器、低压直流接口、高压直流接口、交流接口、外部通信网络接口；

所述发动机与发电机连接，发电机与多合一控制器连接，多合一控制器与低压直流接口、高压直流接口、交流接口电连接；

所述多合一控制器与发动机通过内部通信网络连接；

所述多合一控制器与外部通信网络接口通过外部通信网络连接，外部通信网络接口可用于与整车平台网络连接，实现整车平台控制APU模块。

作为本发明进一步地改进，所述交流接口包括三相交流接口和单相交流接口。

进一步地，所述多合一控制器具有如下功能模块：

双向交流转直流模块，既可以将发电机发出的交流电转为直流，也可以将直流转为交流电为发电机供电带动发动机启动；

直流转交流模块，通过交流接口向外部设备提供交流电；

输出/输入直流电模块，既可以通过高压直流接口向外部设备输出直流电，也可以通过高压直流接口向该模块输入直流电；

直流转直流模块，将高压直流转为低压直流，为APU模块内的低压设备供电并通过低压直流接口向外部设备输出低压直流电；

APU控制器，按照控制逻辑控制整个APU模块运行，包括与外部整车通信、模块内通信。

进一步地，所述APU模块还包括起动机，所述起动机与发动机连接，所述多合一控制器通过控制网络与起动机连接。

进一步地，所述APU模块还包括散热风扇，所述散热风扇与多合一控制器连接。

进一步地，所述APU模块还包括可控显示屏，所述多合一控制器通过内部通信网路与可控显示屏连接；所述可控显示屏为APU模块内部控制指令发送及状态显示部件，可取代外部控制。

进一步地，所述可控显示屏用于控制APU模块中的发动机启停、发动机转速、高压直流电压、多合一控制器中相关模块的通断，同时也用于显示发动机当前转速、发动机油箱液位、发动机温度、发电机温度、多合一控制器温度、发电机输出功率、交流电输出功率、低压直流直流电输出功率信息。

进一步地，所述APU模块还包括低压蓄电池，所述多合一控制器与低压蓄电池连接，所述低压蓄电池与低压直流接口连接，且低压蓄电池与APU模块内的低压用电设备连接。

进一步地，所述低压直流接口、高压直流接口、交流接口、外部通信网络接口均为可拆卸快换接口。

另一方面，本发明提供了一种混合动力无人平台，采用串联式混合动力，包括上述的多功能APU模块。

通过采用上述技术方案，本发明至少具有以下优点：

1、本发明的多功能APU模块具有功能多的优点，可满足不同需求，体现在：

1)、作为混合动力无人平台的APU模块，向混合动力无人平台输出多种不同制式的电能，满足不同需求；

2)、多制式大功率移动电源，在需要电能的情况下，该模块可以不依赖于整车动力平台单独使用，向外输出多种制式的电能，比如：高压直流、低压直流、三相交流和单相交流。

2、本发明的多功能APU模块，模块化程度高、结构紧凑，通用性好；该模块作为一个整体，可以通过电气快换接口快速拆卸，方便维修与维护，平台利用率高，能够充分模块化无人平台的优势。

附图说明

上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明实施方式中的多功能APU模块结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实施例提供了一种多功能APU模块，用于为混合动力无人平台提供辅助动力，APU模块采用整体模块化设计，包括发动机1、发电机2、多合一控制器8、低压直流接口5、高压直流接口6、交流接口(三相交流接口9、单相交流接口10)、外部通信网络接口7。

从连接关系上，发动机1与发电机2连接，发电机2与多合一控制器8连接；多合一控制器8与低压直流接口5、高压直流接口6、交流接口(三相交流接口9、单相交流接口10)电连接；多合一控制器8与发动机1通过内部通信网络连接；多合一控制器8与外部通信网络接口7通过外部通信网络连接，外部通信网络接口7可用于与整车平台网络连接，实现整车平台控制APU模块。

其中：发动机1可以带动发电机2转动，实现三相交流发电功能。

多合一控制器8具有多种功能模块，包括：

1)、双向交流转直流模块，既可以将发电机2发出的交流电转为直流，也可以将直流转为交流电为发电机2供电带动发动机1启动。

2)、直流转交流模块，通过三相交流接口9和单相交流接口10向外部设备提供交流电。

3)、输出/输入直流电模块，既可以通过高压直流接口6向外部设备输出直流电，也可以高压直流接口6向该模块输入直流电。

4)直流转直流模块，将高压直流转为低压直流，为APU模块内的低压设备供电并通过低压直流接口向外部设备输出低压直流电；

5)APU控制器，按照控制逻辑控制整个模块平稳运行，包括与外部整车通信和模块内通信等。

在使用中，APU模块的主要工作形式为作为混合动力无人平台的APU模块：

当混合动力无人平台需要APU模块中发动机1起动产生电能时，通过外部通信网络接口7向APU模块发送起动指令，多合一控制器8在收到起动指令后，控制发动机1起动。

当然，作为优选的方案，针对某些发动机需要配合外部起动机的情况，也可在该APU模块内配置起动机12，此时，多合一控制器8在收到起动指令后，通过逻辑运算指令发送给起动机12，起动机12在收到指令后转动，进而带动发动机1启动。

发动机1起动之后，带动发电机2转动产生电能，发电机2产生的三相交流电经多合一控制器8整流后变为高压直流电，通过高压直流接口6向混合动力无人平台提供高压直流电；通过三相交流接口9、单相交流接口10向混合动力无人平台提供交流电；通过低压直流接口5向混合动力无人平台提供低压直流电。

发动机1不启动时，此时发电机2也不能产生电能。混合动力无人平台可以通过高压直流接口6向APU模块输入高压直流电，多合一控制器8产生的低压直流电通过低压直流接口5提供给混合动力无人平台使用；多合一控制器8产生的交流电通过三相交流接口9、单相交流接口10给混合动力无人平台使用。

考虑到模块的散热需求，优选配置有散热风扇3，散热风扇3与多合一控制器8连接，多合一控制器8还作为散热风扇的控制器。

在整个过程中，APU模块实时通过外部通信网络接口7向混合动力无人平台提供APU模块当前状态；多合一控制器8根据APU模块运行的状态，计算出需要散热的功率，从而控制散热风扇功率。

在上述APU模块中，多合一控制器8将高压直流变为低压直流后可直接向外部输出，可通过低压直流接口5向外输出，也可直接为整个APU模块内的低压用电设备供电，另外，作为优选的方案，还可设置低压蓄电池4，多合一控制器8与低压蓄电池4连接，低压蓄电池4与低压直流接口5连接，且低压蓄电池4与APU模块内的低压用电设备连接，为模块内的低压用电设备供电。

本发明还为上述APU模块提供了另一种工作形式-多制式大功率移动电源，使APU模块可以脱离混合动力无人平台作为多制式大功率移动电源单独使用。

此时，从结构设计上，上述APU模块还包括可控显示屏11，多合一控制器8通过内部通信网络与可控显示屏11连接，可控显示屏11由多合一控制器8、低压蓄电池4供电；可控显示屏为APU模块内部控制指令发送及状态显示部件，可取代外部控制。在APU模块在脱离动力平台可以单独工作时，可控显示屏用于控制APU模块中的发动机启停、发动机转速、高压直流电压、多合一控制器中相关模块的通断，同时也用于显示发动机当前转速、发动机油箱液位、发动机温度、发电机温度、多合一控制器温度、发电机输出功率、交流电输出功率、低压直流直流电输出功率等信息。

作为多制式大功率移动电源单独使用时：

当发动机1需要起动产生电能时，可以通过可控显示屏11发出控制指令，控制指令经内部通信网络传至多合一控制器8，多合一控制器8在收到起动指令后，控制发动机1起动。

同样的，发动机1带动发电机2产生三相交流电，多合一控制器8整流后变为高压直流电，通过高压直流接口6向外界提供高压直流电；通过三相交流接口9、单相交流接口10向外界提供交流电；通过低压直流接口5向外界提供低压直流电。

发动机1需要停止时，同样也通过可控显示屏11发出指令，控制发动机1停止。

在整个过程中，可控显示屏11可以实时显示整个模块的运行状态。多合一控制器8根据模块运行的状态，计算出需要散热的功率，从而控制散热风扇功率。

上述多功能APU模块采用整体模块化设计，在此基础上，本实施例将其中的低压直流接口5、高压直流接口6、三相交流接口9、单相交流接口10、外部通信网络接口7均设置为可拆卸快换接口，用于混合动力无人平台时，该模块可通过上述可拆卸快换接口与混合动力无人平台的其它动力设备实现快速可拆卸连接，当作为独立电源使用时，也可以快速拆下，不影响平台使用，另外当该模块出现问题时，不必整车停机，方便维修，平台利用率高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种多功能APU模块，用于为混合动力无人平台提供辅助动力，其特征在于，所述APU模块采用整体模块化设计，包括发动机、发电机、多合一控制器、低压直流接口、高压直流接口、交流接口、外部通信网络接口；

所述发动机与发电机连接，发电机与多合一控制器连接，多合一控制器与低压直流接口、高压直流接口、交流接口电连接；

所述多合一控制器与发动机通过内部通信网络连接；

所述多合一控制器与外部通信网络接口通过外部通信网络连接，外部通信网络接口可用于与整车平台网络连接，实现整车平台控制APU模块。

2.根据权利要求1所述的多功能APU模块，其特征在于，所述交流接口包括三相交流接口和单相交流接口。

3.根据权利要求1所述的多功能APU模块，其特征在于，所述多合一控制器具有如下功能模块：

双向交流转直流模块，既可以将发电机发出的交流电转为直流，也可以将直流转为交流电为发电机供电带动发动机启动；

直流转交流模块，通过交流接口向外部设备提供交流电；

输出/输入直流电模块，既可以通过高压直流接口向外部设备输出直流电，也可以通过高压直流接口向该模块输入直流电；

直流转直流模块，将高压直流转为低压直流，为APU模块内的低压设备供电并通过低压直流接口向外部设备输出低压直流电；

APU控制器，按照控制逻辑控制整个APU模块运行，包括与外部整车通信和模块内通信。

4.根据权利要求1所述的多功能APU模块，其特征在于，还包括起动机，所述起动机与发动机连接，所述多合一控制器通过控制网络与起动机连接。

5.根据权利要求1所述的多功能APU模块，其特征在于，还包括散热风扇，所述散热风扇与多合一控制器连接。

6.根据权利要求1所述的多功能APU模块，其特征在于，还包括可控显示屏，所述多合一控制器通过内部通信网路与可控显示屏连接；所述可控显示屏为APU模块内部控制指令发送及状态显示部件，可取代外部控制。

7.根据权利要求6所述的多功能APU模块，其特征在于，所述可控显示屏用于控制APU模块中的发动机启停、发动机转速、高压直流电压、多合一控制器中相关模块的通断，同时也用于显示发动机当前转速、发动机油箱液位、发动机温度、发电机温度、多合一控制器温度、发电机输出功率、交流电输出功率、低压直流直流电输出功率信息。

8.根据权利要求1-7任一项所述的多功能APU模块，其特征在于，还包括低压蓄电池，所述多合一控制器与低压蓄电池连接，所述低压蓄电池与低压直流接口连接，且低压蓄电池与APU模块内的低压用电设备连接。

9.根据权利要求1-7任一项所述的多功能APU模块，其特征在于，所述低压直流接口、高压直流接口、交流接口、外部通信网络接口均为可拆卸快换接口。

10.一种混合动力无人平台，采用串联式混合动力，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的多功能APU模块。