CN115742750A - 一种雪蜡车电交互系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种雪蜡车电交互系统及方法，属于汽车技术领域，所述系统包括高压配电箱和上装配电及逆变模块；高压配电箱连接有高压电池模块、汽车动力模块以及上装支路交流双向逆变器；上装配电及逆变模块连接有光伏发电装置、厢体用电器以及工业电源；工业电源及上装配电及逆变模块均与上装直流交流双向逆变器连接。本发明的雪蜡车动力电池、燃料电池、光伏发电装置、工业电源进行电交互设计，确保在没有市电，黑夜且上装电池没有足够电量的应急状况下，厢体用电器能够从动力电池、燃料电池取电，在低温情况下动力电池加热系统可以反向从光伏发电装置、工业电源取电，实现雪蜡车在负载多变环境下保持和提供稳定可靠的供电功能。

Description

一种雪蜡车电交互系统及方法

技术领域

本发明属于汽车技术领域，具体涉及一种雪蜡车电交互系统及方法。

背景技术

雪蜡车是冰雪运动的服务保障车辆，雪蜡车的电源系统包括牵引车部分的动力电池和燃料电池，还包括厢体用电器用电的太阳能光伏发电、工业电源以及市电。因雪蜡车需要长时间地行驶和工作在超低温野外环境中，面临着电供应状态不稳定、恶劣环境和突发紧急状况等众多不确定因素。

例如雪蜡车长期工作在零下二十度以下，存在动力电池在低温工作环境中无法启机的隐患，虽然有电池加热系统的协助可以帮助解决此问题，但是会消耗燃料电池系统的电能。又例如，厢体用电器在没有工业电源，没有市电，以及黑夜的情形下，无法通过光伏发电装置取电，造成极端情况下，无法满足雪蜡车厢体用电器的的用电需求。而目前现有的雪蜡车牵引车动力电池、燃料电池、厢体光伏发电装置不能很好地进行交互，缺少能在复杂多变环境下保持和提供稳定可靠供电的功能。如何协调牵引车部分供电与厢体用电的供电，实现各电源的交互是急需解决的问题。

此为现有技术的不足，因此，针对现有技术中的上述缺陷，提供一种雪蜡车电交互系统及方法，是非常有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述雪蜡车牵引车动力电池、燃料电池、厢体光伏发电装置不能很好地进行交互，缺少能在复杂多变环境下保持和提供稳定可靠供电的功能的缺陷，本发明提供一种雪蜡车电交互系统及方法，以解决上述技术问题。

第一方面，本发明提供一种雪蜡车电交互系统，包括高压配电箱和上装配电及逆变模块；

高压配电箱连接有高压电池模块、汽车动力模块以及上装支路交流双向逆变器；

上装配电及逆变模块连接有光伏发电装置、厢体用电器以及工业电源；

工业电源及上装配电及逆变模块均与上装直流交流双向逆变器连接。

进一步地，高压电池模块包括动力电池和燃料电池；

动力电池和燃料电池并联设置，且均与高压配电箱连接；

动力电池与燃料电池均安装在雪蜡车的牵引车上，且动力电池通过第一支架连接在牵引车的车架左右两侧，燃料电池通过第二支架连接在牵引车的车架上侧；

动力电池下部设置有电池加热模块，电池加热模块与高压配电箱连接。动力电池采用高能量密度磷酸铁锂动力电池，燃料电池采用氢气和氧气反应产生电能的电池。动力电池及燃料电池均提供600V直流高压电。动力电池将化学能转化成电能输出给高压配电箱。工业电源通过上装直流交流双向逆变经过高压配电箱反向给电池加热模块供电。光伏发电装置将太阳能转换为电能，此电能通过市电逆变器、上装智能配电箱、上装逆变器、上装直流交流双向逆变器经过高压配电箱反向给电池加热模块供电。

进一步地，汽车动力模块包括电机控制器、电机以及后桥；

电机控制器与电机及高压配电箱均连接，电机连接有变速箱，变速箱与后桥连接。高压配电箱还连接有小三电，高压配电箱、电机控制器、电机、变速箱、后桥均集成在牵引车上。

进一步地，上装配电及逆变模块包括上装逆变器、上装智能配电箱以及市电逆变器；

上装逆变器与工业电源、上装直流交流双向逆变器、上装智能配电箱均连接；

上装智能配电箱还与市电逆变器及厢体用电器连接；

市电逆变器连接有上装电池箱，市电逆变器还与光伏发电装置连接。通过上装直流交流双向逆变器，将牵引车动力电池和燃料电池的600V电转换成380V工业电再通过上装逆变器将380V工业电转换为220V市电，这样就可以在极端情况下，满足厢体用电器的用电需求。正常状态下，雪蜡车厢体用电器从工业电源取电，上装逆变器将380V工业电源转变为220V市电，经过上装智能配电箱配电之后，给厢体用电器供电。

进一步地，光伏发电装置采用光伏晶硅和薄膜发电模块，且光伏发电装置设置在雪蜡车厢体顶部。上装直流交流双向逆变器、上装逆变器、上装智能配电箱、厢体用电器、市电逆变器、上装电池箱集成设置在雪蜡车厢体上部。厢体光伏发电装置将太阳能转换为电能，经过市电逆变器、上装智能配电箱变成电压为220V的市电给厢体用电器供电。

第二方面，本发明提供一种基于上述第一方面的雪蜡车电交互方法，包括如下步骤：

S1.高压电池模块通过高压配电箱为汽车动力模块供电；

S2.厢体用电器正常状态下由工业电源供电，而在没有工业电源时由光伏发电装置供电，以及没有工业电源以及夜间由高压电池模块供电。

进一步地，步骤S1具体步骤如下：

S11.动力电池与燃料电池并联，动力电池或燃料电池输出直流高压电能给高压配电箱；

S12.电机控制器接收高压配电箱输出的直流高压电能，并将直流电转换为三相交流电，驱动电机工作；

S13.电机通过变速箱带动后桥，实现雪蜡车行驶。

进一步地，步骤S11中，燃料电池输出电池给高压配电箱，并在动力电池电能不满足电能阈值时，为动力电池充电；

当温度低于温度阈值时，电池加热模块为动力电池加热，电池加热模块由燃料电池、工业电源或者光伏发电装置供电。

进一步地，电池加热模块由工业电源供电的步骤如下：

工业电源通过上装直流交流双向逆变器，再经由高压配电箱反向给电池加热模块供电；

电池加热模块由光伏发电装置供电的步骤如下：

光伏发电装置将太阳能转换为电能，依次通过市电逆变器、上电智能配电箱、上装逆变器、上装直流交流双向逆变器，在经由高压配电箱反向给电池加热模块供电。

进一步地，步骤S2具体步骤如下：

S21.正常状态下，上装逆变器将工业电源的380V电压转换为220V市电，经由上装智能配电箱给厢体用电器使用，同时为上装电池箱充电；

S22.没有工业电源状态下，光伏发电装置将太阳能转换为电能，经由市电逆变器转换为220V市电，为上装电池箱充电，同时再通过上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S23.在没有工业电源，且在夜间时，当上装电池箱电能满足电能阈值时，有上装电池箱经由市电逆变器和上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S24.在没有工业电源，在夜间，且上装电池箱电能不满足电能阈值时，由上装直流交流逆变器将高压配电箱的动力电池或燃料电池的高压电能转换为380V工业用电，再由上装逆变器将380工业用电转换为220V市电，经由上装智能配电箱为厢体用电器供电。

本发明的有益效果在于，

本发明提供的雪蜡车电交互系统及方法，针对雪蜡车需要长时间地行驶和工作在超低温野外环境中，面临着电供应状态不稳定、恶劣环境和突发紧急状况等众多不确定因素，雪蜡车动力电池、燃料电池、光伏发电装置、工业电源进行电交互设计，确保在没有市电，黑夜且上装电池没有足够电量的应急状况下，厢体用电器能够从动力电池、燃料电池取电，在低温情况下动力电池加热系统可以反向从光伏发电装置、工业电源取电，实现雪蜡车在负载多变环境下保持和提供稳定可靠的供电功能。

此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明雪蜡车电交互系统实施例1示意图。

图2是本发明雪蜡车电交互系统实施例2示意图。

图3是本发明雪蜡车电交互系统汽车动力模块示意图。

图4是本发明雪蜡车电交互方法实施例3流程示意图。

图5是本发明雪蜡车电交互方法实施例4流程示意图。

图中，1-高压配电箱；2-上装配电及逆变模块；3-高压电池模块；4-汽车动力模块；5-上装支路交流双向逆变器；6-光伏发电装置；7-厢体用电器；8-工业电源；9-动力电池；10-燃料电池；11-电池加热模块；12-电机控制器；13-电机；14-后桥；15-变速箱；16-上装逆变器；17-上装智能配电箱；18-市电逆变器；19-上装电池箱；20-小三电。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例1：

如图1所示，本发明提供一种雪蜡车电交互系统，包括高压配电箱1和上装配电及逆变模块2；

高压配电箱1连接有高压电池模块3、汽车动力模块4以及上装支路交流双向逆变器5；

上装配电及逆变模块2连接有光伏发电装置6、厢体用电器7以及工业电源8；

工业电源8及上装配电及逆变模块2均与上装直流交流双向逆变器5连接。

实施例2：

如图2所示，本发明提供一种雪蜡车电交互系统，包括高压配电箱1和上装配电及逆变模块2；

高压配电箱1连接有高压电池模块3、汽车动力模块4以及上装支路交流双向逆变器5；

上装配电及逆变模块2连接有光伏发电装置6、厢体用电器7以及工业电源8；

工业电源8及上装配电及逆变模块2均与上装直流交流双向逆变器5连接；

高压电池模块3包括动力电池9和燃料电池10；

动力电池9和燃料电池10并联设置，且均与高压配电箱1连接；

动力电池9与燃料电池10均安装在雪蜡车的牵引车上，且动力电池9通过第一支架连接在牵引车的车架左右两侧，燃料电池通过第二支架连接在牵引车的车架上侧；

动力电池9下部设置有电池加热模块11，电池加热模块11与高压配电箱1连接；

动力电池9采用高能量密度磷酸铁锂动力电池，燃料电池10采用氢气和氧气反应产生电能的电池；

如图3所示，汽车动力模块4包括电机控制器12、电机13以及后桥14；

电机控制器12与电机13及高压配电箱1均连接，电机13连接有变速箱15，变速箱15与后桥14连接；

高压配电箱1还连接有小三电20，高压配电箱1、电机控制器12、电机13、变速箱15、后桥14均集成在牵引车上；

上装配电及逆变模块2包括上装逆变器16、上装智能配电箱17以及市电逆变器18；

上装逆变器16与工业电源8、上装直流交流双向逆变器5、上装智能配电箱17均连接；

上装智能配电箱17还与市电逆变器18及厢体用电器7连接；

市电逆变器18连接有上装电池箱19，市电逆变器18还与光伏发电装置6连接；

光伏发电装置6采用光伏晶硅和薄膜发电模块，且光伏发电装置6设置在雪蜡车厢体顶部；

上装直流交流双向逆变器5、上装逆变器16、上装智能配电箱17、厢体用电器7、市电逆变器18、上装电池箱19集成设置在雪蜡车厢体上部。

实施例3：

如图4所示，本发明提供一种基于上述实施例1或实施例2的雪蜡车电交互方法，包括如下步骤：

S1.高压电池模块通过高压配电箱为汽车动力模块供电；

S2.厢体用电器正常状态下由工业电源供电，而在没有工业电源时由光伏发电装置供电，以及没有工业电源以及夜间由高压电池模块供电。

实施例4：

如图5所示，本发明提供一种雪蜡车电交互方法，包括如下步骤：

S1.高压电池模块通过高压配电箱为汽车动力模块供电；步骤S1具体步骤如下：

S11.动力电池与燃料电池并联，动力电池或燃料电池输出直流高压电能给高压配电箱；

S12.电机控制器接收高压配电箱输出的直流高压电能，并将直流电转换为三相交流电，驱动电机工作；

S13.电机通过变速箱带动后桥，实现雪蜡车行驶；

S2.厢体用电器正常状态下由工业电源供电，而在没有工业电源时由光伏发电装置供电，以及没有工业电源以及夜间由高压电池模块供电；步骤S2具体步骤如下：

S21.正常状态下，上装逆变器将工业电源的380V电压转换为220V市电，经由上装智能配电箱给厢体用电器使用，同时为上装电池箱充电；

S22.没有工业电源状态下，光伏发电装置将太阳能转换为电能，经由市电逆变器转换为220V市电，为上装电池箱充电，同时再通过上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S23.在没有工业电源，且在夜间时，当上装电池箱电能满足电能阈值时，有上装电池箱经由市电逆变器和上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S24.在没有工业电源，在夜间，且上装电池箱电能不满足电能阈值时，由上装直流交流逆变器将高压配电箱的动力电池或燃料电池的高压电能转换为380V工业用电，再由上装逆变器将380工业用电转换为220V市电，经由上装智能配电箱为厢体用电器供电。

上述实施例4中，步骤S11中，燃料电池输出电池给高压配电箱，并在动力电池电能不满足电能阈值时，为动力电池充电；

当温度低于温度阈值时，电池加热模块为动力电池加热，电池加热模块由燃料电池、工业电源或者光伏发电装置供电；

电池加热模块由工业电源供电的步骤如下：

工业电源通过上装直流交流双向逆变器，再经由高压配电箱反向给电池加热模块供电；

电池加热模块由光伏发电装置供电的步骤如下：

光伏发电装置将太阳能转换为电能，依次通过市电逆变器、上电智能配电箱、上装逆变器、上装直流交流双向逆变器，在经由高压配电箱反向给电池加热模块供电。

尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/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所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种雪蜡车电交互系统，其特征在于，包括高压配电箱（1）和上装配电及逆变模块（2）；

高压配电箱（1）连接有高压电池模块（3）、汽车动力模块（4）以及上装支路交流双向逆变器（5）；

上装配电及逆变模块（2）连接有光伏发电装置（6）、厢体用电器（7）以及工业电源（8）；

工业电源（8）及上装配电及逆变模块（2）均与上装直流交流双向逆变器（5）连接。

2.如权利要求1所述的雪蜡车电交互系统，其特征在于，高压电池模块（3）包括动力电池（9）和燃料电池（10）；

动力电池（9）和燃料电池（10）并联设置，且均与高压配电箱（1）连接；

动力电池（9）与燃料电池（10）均安装在雪蜡车的牵引车上，且动力电池（9）通过第一支架连接在牵引车的车架左右两侧，燃料电池通过第二支架连接在牵引车的车架上侧；

动力电池（9）下部设置有电池加热模块（11），电池加热模块（11）与高压配电箱（1）连接。

3.如权利要求1所述的雪蜡车电交互系统，其特征在于，汽车动力模块（4）包括电机控制器（12）、电机（13）以及后桥（14）；

电机控制器（12）与电机（13）及高压配电箱（1）均连接，电机（13）连接有变速箱（15），变速箱（15）与后桥（14）连接。

4.如权利要求1所述的雪蜡车电交互系统，其特征在于，上装配电及逆变模块（2）包括上装逆变器（16）、上装智能配电箱（17）以及市电逆变器（18）；

上装逆变器（16）与工业电源（8）、上装直流交流双向逆变器（5）、上装智能配电箱（17）均连接；

上装智能配电箱（17）还与市电逆变器（18）及厢体用电器（7）连接；

市电逆变器（18）连接有上装电池箱（19），市电逆变器（18）还与光伏发电装置（6）连接。

5.如权利要求1或4所述的雪蜡车电交互系统，其特征在于，光伏发电装置（6）采用光伏晶硅和薄膜发电模块，且光伏发电装置（6）设置在雪蜡车厢体顶部。

6.一种基于上述权利要求1-5任一项的雪蜡车电交互方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.高压电池模块通过高压配电箱为汽车动力模块供电；

S2.厢体用电器正常状态下由工业电源供电，而在没有工业电源时由光伏发电装置供电，以及没有工业电源以及夜间由高压电池模块供电。

7.如权利要求6所述的雪蜡车电交互方法，其特征在于，步骤S1具体步骤如下：

S11.动力电池与燃料电池并联，动力电池或燃料电池输出直流高压电能给高压配电箱；

S12.电机控制器接收高压配电箱输出的直流高压电能，并将直流电转换为三相交流电，驱动电机工作；

S13.电机通过变速箱带动后桥，实现雪蜡车行驶。

8.如权利要求7所述的雪蜡车电交互方法，其特征在于，步骤S11中，燃料电池输出电池给高压配电箱，并在动力电池电能不满足电能阈值时，为动力电池充电；

当温度低于温度阈值时，电池加热模块为动力电池加热，电池加热模块由燃料电池、工业电源或者光伏发电装置供电。

9.如权利要求8所述的雪蜡车电交互方法，其特征在于，电池加热模块由工业电源供电的步骤如下：

工业电源通过上装直流交流双向逆变器，再经由高压配电箱反向给电池加热模块供电；

电池加热模块由光伏发电装置供电的步骤如下：

光伏发电装置将太阳能转换为电能，依次通过市电逆变器、上电智能配电箱、上装逆变器、上装直流交流双向逆变器，在经由高压配电箱反向给电池加热模块供电。

10.如权利要求6所述的雪蜡车电交互方法，其特征在于，步骤S2具体步骤如下：

S21.正常状态下，上装逆变器将工业电源的380V电压转换为220V市电，经由上装智能配电箱给厢体用电器使用，同时为上装电池箱充电；

S22.没有工业电源状态下，光伏发电装置将太阳能转换为电能，经由市电逆变器转换为220V市电，为上装电池箱充电，同时再通过上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S23.在没有工业电源，且在夜间时，当上装电池箱电能满足电能阈值时，有上装电池箱经由市电逆变器和上装智能配电箱为厢体用电器供电；

S24.在没有工业电源，在夜间，且上装电池箱电能不满足电能阈值时，由上装直流交流逆变器将高压配电箱的动力电池或燃料电池的高压电能转换为380V工业用电，再由上装逆变器将380工业用电转换为220V市电，经由上装智能配电箱为厢体用电器供电。

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