CN112193139B - 一种隧洞海生物收集车的高压控制系统 - Google Patents

一种隧洞海生物收集车的高压控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种隧洞海生物收集车的高压控制系统，包括按不同功能分别封装在防护等级IP67的不同箱体内的多个高压控制单元，高压控制单元包括柴油发电机单元、动力电池单元、高压控制柜单元、电机控制器单元、收集装置控制箱单元；本发明的有益效果是：将所有的高压控制部件按功能的不同分别封装在防护等级IP67的不同的箱体内，形成各个高压控制单元，各控制单元用带有快速接插件的线缆相连接，避免了隧洞海生物潮湿导致系统的腐蚀；将快充回路和慢充回路集成到一个电路中，并设置充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式，避免当电路放电不彻底时，切换快充回路和慢充回路产生电火花，引发隧洞中硫化氢和氨气闪爆的问题。

Description

一种隧洞海生物收集车的高压控制系统
技术领域
本发明属于核电站附属设备技术领域，更具体地涉及一种隧洞海生物收集车的高压控制系统。
背景技术
隧洞是核电站用于引水或排水的主要实施，长期使用隧洞内滋生大量的海生物、淤泥及其它杂质；严重影响核电站的正常工作，由于隧洞内潮湿且存在氨气、硫化氢气体，海生物收集工作由人工来完成存在着安全隐患；
大型取水隧洞海生物清理机器人主要由清理机器人、收集机器人、远程操控系统和附属设备等组成，但是由于隧洞内滋生大量的海生物、淤泥及其它杂质，隧洞内湿度大并且局部残留有害气体如硫化氢和氨气，而现有的清理机器人均采用是实时充电的模式，即当电池电压无法满足需求时，通过切换快充回路或慢充回路对电池充电满足实时需求，当电路放电不彻底时，很容易产生电火花，如果遇到明火容易产生闪爆，作业条件要求较高，因此，必然要求无人驾驶隧洞海生物收集车的高压控制系统，需要功率大、防护等级高，柴油发电机组与动力电池组的动力切换要控制合理、安全可靠。
发明内容
为解决上述问题，克服现有技术的不足，本发明提供了一种隧洞海生物收集车的高压控制系统，能够有效的解决上述技术问题。
本发明解决上述技术问题的具体技术方案为：隧洞海生物收集车的高压控制系统，包括按不同功能分别封装在防护等级IP67的不同箱体内的多个高压控制单元，所述高压控制单元包括柴油发电机单元、动力电池单元、高压控制柜单元、电机控制器单元、收集装置控制箱单元；
所述柴油发电机单元包括柴油发电机配电箱，所述柴油发电机配电箱设置有输出380V交流电，三相四线制的380V电路，并通过QF1主断路器电连接QF2断路器、QF3断路器、QF4断路器和QF5断路器；
所述动力电池单元包括动力电池和车载充电机，所述动力电池以150串20并的成组方式设置，输出端540V直流电与高压控制柜单元的直流母线相连，并通过CAN总线与高压控制柜进行通讯连接；车载充电机内置温度传感器，通过CAN总线跟高压控制柜通讯；
所述高压控制柜单元:包括主回路、预充回路、放电回路、快充回路和慢充回路，
所述电机控制器单元：包括四合一组件及与四合一组件分别相连的制动液压电机、转向液压电机、蓄电池和主电机控制器，所述主电机控制器与驱动电机电连接。
进一步地，所述高压控制柜单元的主回路包括用于将380交流电转化成540直流电的不控整流器，所述不控整流器与主正接触器K1、稳压滤波器、高压保险F1依次串联并与型号为JZK-1801A的四合一组件电连接；所述预充回路包括和主正接触器K1并联设置的30A接触器K2、47K50W电阻R1；所述放电回路包括与主回路并联设置成回路的30A放电接触器K3和放电电阻R2。
进一步地，所述快充回路是由高压保险F1、充电接触器K4、高压保险F2，依次串联后与电池包+相连；所述慢充回路是由充电机+、高压保险F3、充电接触器K5，依次串联后与电池包+相连；所述充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式；
进一步地，所述QF2断路器电连接收集装置控制箱单元的收集装置；所述QF3断路器电连接空调和车载充电机；所述QF4断路器电连接高压控制柜单元；所述QF5断路器电连接底盘液压电机。
进一步地，装载在隧洞海生物收集车上，所述隧洞海生物收集车用于海底隧洞海生物收集。
本发明的有益效果是：
Ⅰ将所有的高压控制部件按功能的不同分别封装在防护等级IP67的不同的箱体内，形成各个高压控制单元，各控制单元用带有快速接插件的线缆相连接，这样不仅有利于提高整车电气系统的可靠性，避免了隧洞海生物潮湿导致系统的腐蚀；
Ⅱ模块化设计，各模块间都是通过专用接插件连接，便于整车布置；将各个分散零部件高度集成，提高了高压系统维修方便性，利于整车高压布线，减少施工强度；
Ⅲ将快充回路和慢充回路集成到一个电路中，并设置充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式，结合防护等级IP67的箱体能够完全避免当电路放电不彻底时，切换快充回路和慢充回路产生电火花，引发隧洞中硫化氢和氨气闪爆的问题。
附图说明
附图1是本发明示意图；
附图2是本发明柴油发电机单元外围电路示意图；
附图3是本发明动力电池单元外围电路示意图；
附图4是本发明高压控制柜单元外围电路示意图；
附图5是本发明电机控制器单元外围电路示意图；附图中：
1. 柴油发电机单元、2. 动力电池单元、3. 高压控制柜单元、4. 电机控制器单元、5. 收集装置控制箱单元、11. 柴油发电机配电箱、12. 空调、13. 底盘液压电机、14.车载充电机、15. 防护等级IP67的箱体、16. 动力电池、17. 不控整流器、18. 稳压滤波器、19. 四合一组件、20. 制动液压电机、21. 转向液压电机、22. 主电机控制器、23. 驱动电机、24. 蓄电池。
具体实施方式
在本发明的描述中具体细节仅仅是为了能够充分理解本发明的实施例，但是作为本领域的技术人员应该知道本发明的实施并不限于这些细节。另外，公知的结构和功能没有被详细的描述或者展示，以避免模糊了本发明实施例的要点。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的具体实施方式：
隧洞海生物收集车的高压控制系统，包括按不同功能分别封装在防护等级IP67的不同箱体内的多个高压控制单元，所述高压控制单元包括柴油发电机单元1、动力电池单元2、高压控制柜单元3、电机控制器单元4和收集装置控制箱单元5；
所述柴油发电机单元1包括柴油发电机配电箱11，所述柴油发电机配电箱11设置有输出380V交流电，三相四线制的 380V电路，并通过QF1主断路器电连接QF2断路器、QF3断路器、QF4断路器和QF5断路器；
所述动力电池单元2包括动力电池16和车载充电机14，所述动力电池16以150串20并的成组方式设置，输出端540V直流电与高压控制柜单元3的直流母线相连，并通过CAN总线与高压控制柜进行通讯连接；车载充电机14内置温度传感器，通过CAN总线跟高压控制柜通讯；
所述高压控制柜单元3:包括主回路、预充回路、放电回路、快充回路和慢充回路，
所述电机控制器单元4：包括四合一组件19及与四合一组件19分别相连的制动液压电机20、转向液压电机21、蓄电池24和主电机控制器22，所述主电机控制器22与驱动电机23电连接。
进一步地，所述高压控制柜单元3的主回路包括用于将380交流电转化成540直流电的不控整流器17，所述不控整流器17与主正接触器K1、稳压滤波器18、高压保险F1依次串联并与型号为JZK-1801A的四合一组件19电连接；所述预充回路包括和主正接触器K1并联设置的30A接触器K2、47K50W电阻R1；所述放电回路包括与主回路并联设置成回路的30A放电接触器K3和放电电阻R2。
进一步地，所述快充回路是由高压保险F1、充电接触器K4、高压保险F2，依次串联后与电池包+相连；所述慢充回路是由充电机+、高压保险F3、充电接触器K5，依次串联后与电池包+相连；所述充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式；
进一步地，所述QF2断路器电连接收集装置控制箱单元5的收集装置；所述QF3断路器电连接空调12和车载充电机14；所述QF4断路器电连接高压控制柜；所述QF5断路器电连接底盘液压电机13。
进一步地，所述装载在隧洞海生物收集车上，所述隧洞海生物收集车用于海底隧洞海生物收集。
使用时，具体操作如下：
柴油发电机配电箱11输出380V交流电，三相四线制，为整个380V电路提供电源；主断路器QF1负责整个电路的通断；通过QF2断路器为收集装置控制箱单元5的收集装置控制箱供电；通过QF3断路器为空调12和车载充电机14供电；通过QF4断路器为高压控制柜单元3提供电源；通过QF5断路器为底盘液压电机13供电；
动力电池单元2包括动力电池16和车载充电机14，所述动力电池16以150串20并的成组方式设置，输出端540V直流电与高压控制柜单元3的直流母线相连，并通过CAN总线与高压控制柜进行通讯连接；车载充电机14内置温度传感器，通过CAN总线跟高压控制柜通讯；
作为另一实施例，本发明还可以采用被动均衡，将动力电池16还可以并联一个可以开关的放电电阻-BMS控制电阻，BMS控制电阻的开关对电压较高的单体进行放电，电能以热的形式耗散掉；这样能够快速有效的避免电路放电不彻底的问题；
车载充电机内置温度传感器，通过CAN总线跟高压控制柜通讯。
高压控制柜单元3中，①利用不控整流器17将380交流电转化成540直流电，为整个540V电路提供电源；
不控整流器17与主正接触器K1、稳压滤波器18、高压保险F1依次串联并与型号为JZK-1801A的四合一组件19电连接；预充回路包括和主正接触器K1并联设置的30A接触器K2、47K50W电阻R1；放电回路包括与主回路并联设置成回路的30A放电接触器K3和放电电阻R2，快充回路是由高压保险F1、充电接触器K4、高压保险F2，依次串联后与电池包+相连；慢充回路是由充电机+、高压保险F3、充电接触器K5，依次串联后与电池包+相连；快充与慢充的切换通过充电接触器K4、充电接触器K5来实现，将快充回路和慢充回路集成到一个电路中，快充与慢充的切换通过充电接触器K4、充电接触器K5来实现，结合防护等级IP67的箱体能够完全避免当电路放电不彻底时，切换快充回路和慢充回路产生电火花，引发隧洞中硫化氢和氨气闪爆的问题；
电机控制器单元4：包括四合一组件19及与四合一组件19分别相连的制动液压电机20、转向液压电机21、蓄电池24和主电机控制器22，所述主电机控制器22与驱动电机23电连接。
综上所述：本发明将所有的高压控制部件按功能的不同分别封装在防护等级IP67的不同箱体内，形成各个高压控制单元，各控制单元用带有快速接插件的线缆相连接，这样不仅有利于提高整车电气系统的可靠性，避免了隧洞海生物潮湿导致系统的腐蚀；
各模块间都是通过专用接插件连接，便于整车布置；将各个分散零部件高度集成，提高了高压系统维修方便性，利于整车高压布线，减少施工强度；
将快充回路和慢充回路集成到一个电路中，并设置充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式，结合防护等级IP67的箱体能够完全避免当电路放电不彻底时，切换快充回路和慢充回路产生电火花，引发隧洞中硫化氢和氨气闪爆的问题。

Claims (2)

1.一种隧洞海生物收集车的高压控制系统，其特征在于：包括按不同功能分别封装在防护等级IP67的不同箱体内的多个高压控制单元，所述高压控制单元包括柴油发电机单元（1）、动力电池单元（2）、高压控制柜单元（3）、电机控制器单元（4）和收集装置控制箱单元（5）；
所述柴油发电机单元（1）包括柴油发电机配电箱（11），所述柴油发电机配电箱（11）设置有输出380V交流电，三相四线制的 380V电路，并通过QF1主断路器电连接QF2断路器、QF3断路器、QF4断路器和QF5断路器；
所述动力电池单元（2）包括动力电池（16）和车载充电机（14），所述动力电池（16）以150串20并的成组方式设置，输出端540V直流电与高压控制柜单元（3）的直流母线相连，并通过CAN总线与高压控制柜进行通讯连接；车载充电机（14）内置温度传感器，通过CAN总线跟高压控制柜通讯；
所述高压控制柜单元（3）:包括主回路、预充回路、放电回路、快充回路和慢充回路，
所述电机控制器单元（4）：包括四合一组件（19）及与四合一组件（19）分别相连的制动液压电机（20）、转向液压电机（21）、蓄电池（24）和主电机控制器（22），所述主电机控制器（22）与驱动电机（23）电连接；
所述高压控制柜单元（3）的主回路包括用于将380交流电转化成540直流电的不控整流器（17），所述不控整流器（17）与主正接触器K1、稳压滤波器（18）、高压保险F1依次串联并与型号为JZK-1801A的四合一组件（19）电连接；所述预充回路包括和主正接触器K1并联设置的30A接触器K2、47K50W电阻R1；所述放电回路包括与主回路并联设置成回路的30A放电接触器K3和放电电阻R2；
所述快充回路是由高压保险F1、充电接触器K4、高压保险F2，依次串联后与电池包+相连；所述慢充回路是由充电机+、高压保险F3、充电接触器K5，依次串联后与电池包+相连；所述充电接触器K4和充电接触器K5为一开一关的结构形式；
所述QF2断路器电连接收集装置控制箱单元（5）的收集装置；所述QF3断路器电连接空调（12）和车载充电机（14）；所述QF4断路器电连接高压控制柜单元（3）；所述QF5断路器电连接底盘液压电机（13）。
2.根据权利要求1所述的隧洞海生物收集车的高压控制系统，其特征在于装载在隧洞海生物收集车上，并用于海底隧洞海生物收集。
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