CN113659702A - 一种紧急备用电源系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种紧急备用电源系统。使用碳纤维加热器作为发动机的加热的热源，在寒冷条件下的发动机启动之前，先使用其给发动机加热至适宜的温度，一方面防止发动机由于寒冷启动导致损坏，另一方面直接将发动机加热至适宜的温度可以提高发电机的工作效率，节约汽油，提高备用电源的工作时间；其次利用了碳纤维材料的高导热性，使得当发电机工作时的热量直接使用碳纤维导出，再与冷风进行热交换，保证发电机工作时温度不会过高导致损坏。将发电和空调结合，从而使得可以通过调节电控阀门的开启量就可以控制发电机的温度，同时可以给外界供暖，节约能源。

Description

一种紧急备用电源系统
技术领域
本发明涉及供电领域，尤其涉及一种紧急备用电源系统。
背景技术
在寒冷地区进行野外作业时，当遇到紧急情况时可能会导致断电，必须有应急电源保证野外的工作以及救援。在很多情况还会设置柴油发电机组和蓄电池储能设备作为备用和应急电源。然而现有技术的应急电源一般都是直接使用蓄电池或者发电机。
在寒冷情况下，一方面燃油发电机的启动比较困难，或者发电机容易启动，但是启动时由于环境较为寒冷，发电机自身金属材料容易发生损坏；另一方面由于温度很低，发电机的工作效率也很低，此时然后发电机内不得不多喷油保证工作，这就导致发电机燃油效率低，浪费能量。
发明内容
针对上述内容，为解决上述问题，提供一种紧急备用电源系统，适用于野外寒冷环境，包括备用电源控制器、汽油发电机、碳纤维加热器、电池组、风机、空调和温度传感器；
汽油发电机、碳纤维加热器、电池组、风机、空调和温度传感器均连接至备用电源你控制器；
汽油发电机用于燃烧汽油发电，从而可以为电池组充电或者直接向外供电给风机和其他电器使用；
碳纤维加热器设置在汽油发电机外部，用于为汽油发电机加热，调节汽油发电机的温度；
电池组用于给碳纤维加热器、风机和外界的电器供电；
温度传感器包括发电机温度传感器，其设置在汽油发电机表面上，用于采集汽油发电机的工作温度，并将数据发送给备用电源控制器；
空调包括散热片和通风管，通风管包括主管路和支管路，主管路连接风机和散热片，支管路从主管路上的上游设置支路，通过碳纤维加热器和发电机后回到主管路的下游；主管路和支管路的连接处设置电控阀门；
需要使用备用电源时，电池组作为供电源给外界设备供电，同时电池组给风机和碳纤维加热器供电；碳纤维加热器加热，使得发电机温度上升，风机工作后给空调吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机的温度；
当汽油发电机的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器停止工作，汽油发电机发电给外界设备供电、同时给电池组充电以及给风机供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机的温度；
当汽油发电机的温度超过最佳工作温度时，电控阀门打开，风机的风一部分进入支管路，碳纤维加热器上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路的风将发电机的热量带出，给空调提供热源。
碳纤维加热器外部设置有隔热材料，使得碳纤维加热器的热量散失降低。
温度传感器还包括外界环境温度传感器；外界环境温度传感器采集风机进风口环境的温度；
备用电源控制器内设置有阀门控制模型，阀门控制模型可以根据输入温度传感器的温度得到发电机保持恒温时支管路所需的进风量；备用电源控制器根据所需进风量控制电控阀门开启的大小。
风机进风口的环境温度为T0，发电机的最佳工作温度为T1，发电机的当前工作温度为T2，且T2>T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门开启的大小。
支管路上设置有第二出风口，第二出风口直接与外界接通，从而当空调不需要加热时，第二出风口打开，热风直接排出到外界环境中。
一种所述紧急备用电源系统的工作方法，包括如下步骤：
步骤1：在断电之前，外界的电源向电池组供电，从而保证电池组的电量在充满电的状态；步骤2：在断电后，备用电源控制器感应到充电电压消失，启动电池组对外供电功能，使得电池组给碳纤维加热器、风机和外界的电器供电；碳纤维加热器加热，使得发电机温度上升，风机工作后给空调吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机的温度；
步骤3：当汽油发电机的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器停止工作，汽油发电机发电给外界设备供电、同时给电池组充电以及给风机供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机的温度；
步骤4：当汽油发电机的温度超过最佳工作温度时，电控阀门打开，风机的风一部分进入支管路，碳纤维加热器上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路的风将发电机的热量带出，给空调提供热源；
温度传感器检测到的风机进风口的环境温度为T0，发电机的当前工作温度为T2；发电机的最佳工作温度为T1，且T2>T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门开启的大小。
本发明的有益效果为：
本发明使用碳纤维加热器作为发动机的加热的热源，在寒冷条件下的发动机启动之前，先使用其给发动机加热至适宜的温度，一方面防止发动机由于寒冷启动导致损坏，另一方面直接将发动机加热至适宜的温度可以提高发电机的工作效率，节约汽油，提高备用电源的工作时间；
其次利用了碳纤维材料的高导热性，使得当发电机工作时的热量直接使用碳纤维导出，再与冷风进行热交换，保证发电机工作时温度不会过高导致损坏。
将发电和空调结合，从而使得可以通过调节电控阀门的开启量就可以控制发电机的温度，同时可以给外界供暖，节约能源。
附图说明
被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。
图1为本发明整体架构示意图；
图2为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。
实施例1：
结合图1-2，一种紧急备用电源系统，适用于野外寒冷环境，包括备用电源控制器、汽油发电机9、碳纤维加热器1、电池组2、风机3、空调4和温度传感器；
汽油发电机9、碳纤维加热器1、电池组2、风机3、空调4和温度传感器均连接至备用电源你控制器；
汽油发电机9用于燃烧汽油发电，从而可以为电池组2充电或者直接向外供电给风机3和其他电器使用；
碳纤维加热器1设置在汽油发电机9外部，用于为汽油发电机9加热，调节汽油发电机9的温度；
电池组2用于给碳纤维加热器1、风机3和外界的电器供电；
温度传感器包括发电机温度传感器，其设置在汽油发电机9表面上，用于采集汽油发电机9的工作温度，并将数据发送给备用电源控制器；
空调4包括散热片5和通风管，通风管包括主管路6和支管路7，主管路6连接风机3和散热片5，支管路7从主管路6上的上游设置支路，通过碳纤维加热器1和发电机后回到主管路6的下游；主管路6和支管路7的连接处设置电控阀门8；
需要使用备用电源时，电池组2作为供电源给外界设备供电，同时电池组2给风机3和碳纤维加热器1供电；碳纤维加热器1加热，使得发电机温度上升，风机3工作后给空调4吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机9的温度；
当汽油发电机9的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机9启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器1停止工作，汽油发电机9发电给外界设备供电、同时给电池组2充电以及给风机3供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机9的温度；
当汽油发电机9的温度超过最佳工作温度时，电控阀门8打开，风机3的风一部分进入支管路7，碳纤维加热器1上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路7的风将发电机的热量带出，给空调4提供热源。
碳纤维加热器1外部设置有隔热材料，使得碳纤维加热器1的热量散失降低。
温度传感器还包括外界环境温度传感器；外界环境温度传感器采集风机3进风口环境的温度；
备用电源控制器内设置有阀门控制模型，阀门控制模型可以根据输入温度传感器的温度得到发电机保持恒温时支管路7所需的进风量；备用电源控制器根据所需进风量控制电控阀门8开启的大小。
风机3进风口的环境温度为T0，发电机的最佳工作温度为T1，发电机的当前工作温度为T2，且T2>T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门8开启的大小。
支管路7上设置有第二出风口11，第二出风口11直接与外界接通，从而当空调4不需要加热时，第二出风口11打开，热风直接排出到外界环境中。
实施例2：。
一种所述紧急备用电源系统的工作方法，包括如下步骤：
步骤1：在断电之前，外界的电源向电池组2供电，从而保证电池组2的电量在充满电的状态；步骤2：在断电后，备用电源控制器感应到充电电压消失，启动电池组2对外供电功能，使得电池组2给碳纤维加热器1、风机3和外界的电器供电；碳纤维加热器1加热，使得发电机温度上升，风机3工作后给空调4吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机9的温度；
步骤3：当汽油发电机9的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机9启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器1停止工作，汽油发电机9发电给外界设备供电、同时给电池组2充电以及给风机3供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机9的温度；
步骤4：当汽油发电机9的温度超过最佳工作温度时，电控阀门8打开，风机3的风一部分进入支管路7，碳纤维加热器1上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路7的风将发电机的热量带出，给空调4提供热源；
温度传感器检测到的风机3进风口的环境温度为T0，发电机的当前工作温度为T2；发电机的最佳工作温度为T1，且T2>T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门8开启的大小
以上所述，仅为本发明的优选实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种紧急备用电源系统，适用于野外寒冷环境，包括备用电源控制器、汽油发电机(9)、碳纤维加热器(1)、电池组(2)、风机(3)、空调(4)和温度传感器；其特征在于：
汽油发电机(9)、碳纤维加热器(1)、电池组(2)、风机(3)、空调(4)和温度传感器均连接至备用电源你控制器；
汽油发电机(9)用于燃烧汽油发电，从而可以为电池组(2)充电或者直接向外供电给风机(3)和其他电器使用；
碳纤维加热器(1)设置在汽油发电机(9)外部，用于为汽油发电机(9)加热，调节汽油发电机(9)的温度；
电池组(2)用于给碳纤维加热器(1)、风机(3)和外界的电器供电；
温度传感器包括发电机温度传感器，其设置在汽油发电机(9)表面上，用于采集汽油发电机(9)的工作温度，并将数据发送给备用电源控制器；
空调(4)包括散热片(5)和通风管，通风管包括主管路(6)和支管路(7)，主管路(6)连接风机(3)和散热片(5)，支管路(7)从主管路(6)上的上游设置支路，通过碳纤维加热器(1)和发电机后回到主管路(6)的下游；主管路(6)和支管路(7)的连接处设置电控阀门(8)；
需要使用备用电源时，电池组(2)作为供电源给外界设备供电，同时电池组(2)给风机(3)和碳纤维加热器(1)供电；碳纤维加热器(1)加热，使得发电机温度上升，风机(3)工作后给空调(4)吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机(9)的温度；
当汽油发电机(9)的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机(9)启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器(1)停止工作，汽油发电机(9)发电给外界设备供电、同时给电池组(2)充电以及给风机(3)供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机(9)的温度；
当汽油发电机(9)的温度超过最佳工作温度时，电控阀门(8)打开，风机(3)的风一部分进入支管路(7)，碳纤维加热器(1)上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路(7)的风将发电机的热量带出，给空调(4)提供热源。
2.根据权利要求1所述的一种紧急备用电源系统，其特征在于：
碳纤维加热器(1)外部设置有隔热材料，使得碳纤维加热器(1)的热量散失降低。
3.根据权利要求1所述的一种紧急备用电源系统，其特征在于：
温度传感器还包括外界环境温度传感器；外界环境温度传感器采集风机(3)进风口环境的温度；
备用电源控制器内设置有阀门控制模型，阀门控制模型可以根据输入温度传感器的温度得到发电机保持恒温时支管路(7)所需的进风量；备用电源控制器根据所需进风量控制电控阀门(8)开启的大小。
4.根据权利要求3所述的一种紧急备用电源系统，其特征在于：
风机(3)进风口的环境温度为T0，发电机的最佳工作温度为T1，发电机的当前工作温度为T2，且T2＞T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门(8)开启的大小。
5.根据权利要求3所述的一种紧急备用电源系统，其特征在于：
支管路(7)上设置有第二出风口(11)，第二出风口(11)直接与外界接通，从而当空调(4)不需要加热时，第二出风口(11)打开，热风直接排出到外界环境中。
6.一种如权利要求1-4任一项所述的紧急备用电源系统的工作方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤1：在断电之前，外界的电源向电池组(2)供电，从而保证电池组(2)的电量在充满电的状态；步骤2：在断电后，备用电源控制器感应到充电电压消失，启动电池组(2)对外供电功能，使得电池组(2)给碳纤维加热器(1)、风机(3)和外界的电器供电；碳纤维加热器(1)加热，使得发电机温度上升，风机(3)工作后给空调(4)吹风，发电机温度传感器采集汽油发电机(9)的温度；
步骤3：当汽油发电机(9)的温度到达最佳工作温度时，汽油发电机(9)启动，开始燃烧汽油发电，同时碳纤维加热器(1)停止工作，汽油发电机(9)发电给外界设备供电、同时给电池组(2)充电以及给风机(3)供电，发电机温度传感器继续检测汽油发电机(9)的温度；
步骤4：当汽油发电机(9)的温度超过最佳工作温度时，电控阀门(8)打开，风机(3)的风一部分进入支管路(7)，碳纤维加热器(1)上的碳纤维材料将发电机内的温度导出，从而利用支管路(7)的风将发电机的热量带出，给空调(4)提供热源；
温度传感器检测到的风机(3)进风口的环境温度为T0，发电机的当前工作温度为T2；发电机的最佳工作温度为T1，且T2＞T1，发电机的工作功率为W，则所需进风量为A；那么有：
A＝k·W·[(T2-T1)/T0]
其中k为散热调节系数，与具体的发电机与风的导热效果有关；
备用电源控制器根据所需进风量A控制电控阀门(8)开启的大小。
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