CN118074255A - 一种双电压电气系统及工程机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双电压电气系统及工程机械，其中，一种双电压电气系统包括：第一蓄电池和第二蓄电池，所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联；第一用电设备，所述第一用电设备的两端分别与所述第一蓄电池的正极和负极连接，以由所述第一蓄电池供电；第二用电设备，所述第二用电设备的两端分别与串联后的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池的两端连接，以由串联后的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池共同供电。

Description

一种双电压电气系统及工程机械

技术领域

本发明涉及电气系统技术领域，具体涉及一种双电压电气系统及工程机械。

背景技术

现有的电气系统一般采用单电压或双电压输出供电，在双电压输出的实际应用中，通常需要加装开关电源，开关电源静态电流过大，无法直接通过蓄电池常电转换，且两组锂电池需要在串联工作状态和并联工作状态之间切换，从而实现双电压之间的切换。但是，双电池的串并模式并不固定，导致无法同时为不同电压的设备提供电能，在任何工作时刻不同电压的用电设备无法同时启用，导致电气系统具备局限性。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例致力于提供一种双电压电气系统及工程机械，可以实现双电压同时供电。

根据本发明的一方面，本发明一实施例提供的双电压电气系统，包括：第一蓄电池和第二蓄电池，所述第一蓄电池与所述第二蓄电池串联；第一用电设备，所述第一用电设备的两端分别与所述第一蓄电池的正极和负极连接，以由所述第一蓄电池供电；第二用电设备，所述第二用电设备的两端分别与串联后的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池的两端连接，以由串联后的所述第一蓄电池和所述第二蓄电池共同供电。

在一实施例中，所述双电压电气系统还包括：电源管理设备，所述电源管理设备连接在所述第一蓄电池、所述第二蓄电池与所述第一用电设备之间，所述电池管理设备用于切换所述第一蓄电池或第二蓄电池为所述第一用电设备供电。

在一实施例中，所述第一蓄电池的正极、所述第二蓄电池的负极与所述电源管理设备连接，所述第一用电设备的正极和负极均与所述电源管理设备连接。

在一实施例中，所述电源管理设备还包括：切换单元，所述切换单元与所述监控单元连接，所述切换单元用于切换所述第一用电设备的供电电池，确定由所述第一蓄电池为所述第一用电设备或由所述第二蓄电池为所述第一用电设备供电。

在一实施例中，所述电源管理设备包括：监控单元，所述监控单元与所述第一蓄电池、所述第二蓄电池电连接，所述监控单元用于监控所述第一蓄电池和所述第二蓄电池的健康状态。

在一实施例中，所述双电压电气系统还包括：电力转换设备，所述电力转换设备的负极与所述第一蓄电池的负极连接，所述电力转换设备的正极与所述第二蓄电池的正极连接，所述电力转换设备与所述第一蓄电池、所述第二蓄电池形成电池充电回路。

在一实施例中，所述双电压电气系统还包括：电量监控设备，所述电量监控设备与所述第一蓄电池、所述第二蓄电池以及所述电力转换设备电连接，所述电量监控设备用于监控所述第一蓄电池、所述第二蓄电池的实时电量。

根据本发明的另一方面，本发明一实施例提供的工程机械，包括：工程机械本体；如上述任一项实施例所述的双电压电气系统，双电压电气系统安装在所述工程机械本体中。

本发明实施例提供的双电压电气系统及工程机械，将第一用电设备直接接入两个蓄电池的串联点，由其中任意一个蓄电池与第一用电设备形成供电回路，单独为第一用电设备供电，而第一蓄电池和第二蓄电池串联，同时为第二用电设备供电，可以同时提供两种电压，在不增设转换开关、不改变蓄电池串并方式的情况下，保障不同额定电压的第一用电设备和第二用电设备同时用电。

附图说明

图1所示为本申请一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图。

图2所示为本申请另一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图。

图3所示为本申请一示例性实施例提供的充电回路的结构示意图。

图4所示为本申请另一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图。

图5所示为本申请一示例性实施例提供的第一蓄电池的工作回路结构示意图。

图6所示为本申请一示例性实施例提供的第二蓄电池的工作回路示意图。

附图标记说明：1、第一蓄电池；2、第二蓄电池；3、第一用电设备；4、第二用电设备；5、电源管理设备；6、电力转换设备。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

此外，在示例性实施例中，因为相同的参考标记表示具有相同结构的相同部件或相同方法的相同步骤，如果示例性地描述了一实施例，则在其他示例性实施例中仅描述与已描述实施例不同的结构或方法。

在整个说明书及权利要求书中，当一个部件描述为“连接”到另一部件，该一个部件可以“直接连接”到另一部件，或者通过第三部件“电连接”到另一部件。此外，除非明确地进行相反的描述，术语“包括”及其相应术语应仅理解为包括所述部件，而不应该理解为排除任何其他部件。

图1所示为本申请一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图，如图1所述的双电压电气系统包括：第一蓄电池1和第二蓄电池2，第一蓄电池1与第二蓄电池2串联，第一蓄电池1的负极接地，第一蓄电池1的供电电压和第二蓄电池2的供电电压均为第一电压；第一用电设备3，第一用电设备3的额定电压为第一电压，第一用电设备3的两端分别与第一蓄电池1的正极和负极连接，第一用电设备3由第一蓄电池1供电；第二用电设备4，第二用电设备4的额定电压为第二电压，第二电压是第一电压的2倍，第二用电设备4的两端分别与串联后的第一蓄电池1和第二蓄电池2的两端连接，以由串联后的第一蓄电池1和第二蓄电池2共同供电。

第一蓄电池1与第二蓄电池2串联，即第一蓄电池1的正极与第二蓄电池2的负极连接，第一蓄电池1的负极接地，第二蓄电池2的正极与第一用电设备3、第二用电设备4的正极连接，第一用电设备3、第二用电设备4的负极与第一蓄电池1的负极连接，同时第一用电设备3、第二用电设备4的负极也接地。第一蓄电池1的供电电压和第二蓄电池2的供电电压均为第一电压(例如12V)，而第一用电设备3的额定电压是单一电池的供电电压(例如12V)，因此，第一用电设备3可以由第一蓄电池1或第二蓄电池2单独供电。第二用电设备4的额定电压是第一蓄电池1与第二蓄电池2串联后的供电电压(例如24V)，因此，第二用电设备4由第一蓄电池1与第二蓄电池2串联后共同供电。其中，第一蓄电池1与第二蓄电池2始终保持串联，并不通过改变第一蓄电池1和第二蓄电池2的串并方式来改变供电电压，而是通过第一用电设备3的接入位置，使第一用电设备3从第一蓄电池1或第二蓄电池2取电，同时第一蓄电池1与第二蓄电池2串联后可同时为第二用电设备4供电，实现同时为双电压设备供电。

本发明实施例提供的双电压电气系统，将第一用电设备3直接接入两个蓄电池的串联点，由其中任意一个蓄电池与第一用电设备3形成供电回路，单独为第一用电设备3供电，而第一蓄电池1和第二蓄电池2串联，同时为第二用电设备4供电，可以同时提供两种电压，在不增设转换开关、不改变蓄电池串并方式的情况下，保障不同额定电压的第一用电设备3和第二用电设备4同时用电。

图2所示为本申请另一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图，如图2所示，双电压电气系统还可以包括：电力转换设备6，电力转换设备6的负极与第一蓄电池1的负极连接，电力转换设备6的正极与第二蓄电池2的正极连接，电力转换设备6与第一蓄电池1、第二蓄电池2形成电池充电回路。

电力转换设备6(DC/DC)用于为第一蓄电池1和第二蓄电池2供电，若第一蓄电池1、第二蓄电池2为参数12V的蓄电池，则电力转换设备可以采用高压转24V变压器，用于给整车低压功耗供给以及第一蓄电池1、第二蓄电池2充电。图3所示为本申请一示例性实施例提供的充电回路的结构示意图，如图3所示，当电力转换设备6正常工作时，电力转换设备6与第一蓄电池1、第二蓄电池2形成电池充电回路，电力转换设备6的负极与第一蓄电池1的负极连接，电力转换设备6的正极与第二蓄电池2的正极连接，且电力转换设备6的负极接地，电力转换设备6可以同时给第一蓄电池1、第二蓄电池2进行充电。或者，电力转换设备6工作时，电力转换设备6输出给第一蓄电池1和第二蓄电池2充电，也可以同时给第一用电设备3和第二用电设备4供电，工作一段时间后第一蓄电池1和第二蓄电池2的电量充满，在电力转换设备6不工作时，可以保证用电设备的正常用电。在电力转换设备6不工作时，第一用电设备3的电能来源于第一蓄电池1(更改连接方式可以来自于第二蓄电池2)，由单个蓄电池供电，第二用电设备4的电能来自于两个蓄电池，由第一蓄电池1和第二蓄电池2同时供电，该工作场景可以为整车熄火断电状态，只有接蓄电池的设备工作，如TBOX、VCU等设备。

在一实施例中，如图2所示，第一用电设备3的正极与第一蓄电池1的正极连接，第一用电设备3的负极与第一蓄电池1的负极连接。

例如，第一用电设备3的正极与第一蓄电池1的正极连接，即第一用电设备3从第一蓄电池1与第二蓄电池2串联的线中取一点接入，第一用电设备3的负极与第一蓄电池1的负极连接，且第一用电设备3的负极接地。第一用电设备3直接进入，与第一蓄电池1形成供电回路，由第一蓄电池1为第一用电设备3供电。第一用电设备3通过此种方式接入，并不影响第一蓄电池1及第二蓄电池2为第二用电设备4供电，两个蓄电池串联可实现同时为不同电压的用电设备供电。

在一实施例中，第一用电设备的负极与第二蓄电池的负极连接，第一用电设备的正极与第二蓄电池的正极连接。

例如，第一用电设备还可以与第二蓄电池形成供电回路，由第二蓄电池为第一用电设备供电，第一用电设备的负极与第二蓄电池的负极连接，即第一用电设备从第一蓄电池与第二蓄电池串联的线中取一点接入，第一用电设备的正极与第二蓄电池的正极连接。第一用电设备通过此种方式接入，并不影响第一蓄电池及第二蓄电池为第二用电设备供电，两个蓄电池串联可实现同时为不同电压的用电设备供电。

图4所示为本申请另一示例性实施例提供的双电压电气系统的结构示意图，如图4所示，双电压电气系统还包括：电源管理设备5，电源管理设备5连接在第一蓄电池1、第二蓄电池2与第一用电设备3之间，电池管理设备用于切换第一蓄电池1或第二蓄电池2为第一用电设备3供电。

除第一用电设备3直接接入蓄电池两侧外，还可以在第一用电设备3和第一蓄电池1、第二蓄电池2之间增设电源管理设备5，电源管理设备5可以选择接入第一蓄电池1或第二蓄电池2，从而可以切换第一用电设备3的供电电池。电源管理设备5的切换依据可以是蓄电池的剩余电量，例如为保持两个蓄电池的健康状态一致，当其中一个蓄电池的耗电情况比另一个蓄电池的严重时，自动切换到另一个回路工作，消耗另一块蓄电池的电量，或者，当电力转换设备6不工作时，第一蓄电池1的电量低于第一预设阈值，则切换第一用电设备3的供电来源为第二蓄电池2，当第二蓄电池2的电量低于第二预设阈值时，又切换至第一蓄电池1，重复切换以保障第一蓄电池1和第二蓄电池2的电力消耗较为相当，从而在为第一用电设备3提供充足电量的同时，可以保障第二用电设备4的用电时长。

在一实施例中，如图4所示，第一蓄电池1的正极、第二蓄电池2的负极与电源管理设备5连接，第一用电设备3的正极和负极均与电源管理设备5连接。

当切换到第一蓄电池1的时候，电源管理设备5自动接通与第一蓄电池1的供电回路，由第一蓄电池1为第一用电设备3供电，当切换到第二蓄电池2的时候，电源管理设备5自动接通与第二蓄电池2的供电回路，由第二蓄电池2为第二用电设备4供电，电源管理设备5的切换不影响第一蓄电池1、第二蓄电池2为第二用电设备4供电。

在一实施例中，电源管理设备还包括：切换单元，切换单元与监控单元连接，切换单元用于切换第一用电设备的供电电池，确定由第一蓄电池为第一用电设备或由第二蓄电池为第一用电设备供电。

切换单元用于切换第一用电设备的供电电池，例如，第一蓄电池参数为12V，第二蓄电池参数为12V，第一用电设备为额定电压为12V的用电器，第二用电设备为额定电压为24V的用电器，图5所示为本申请一示例性实施例提供的第一蓄电池的工作回路结构示意图，如图5所示，当切换到第一蓄电池1的时候，电源管理设备5自动接通与第一蓄电池1的供电回路，由第一蓄电池1为第一用电设备3供电，图6所示为本申请一示例性实施例提供的第二蓄电池的工作回路示意图，如图6所示，当切换到第二蓄电池2的时候，电源管理设备5自动接通与第二蓄电池2的供电回路，由第二蓄电池2为第二用电设备4供电，电源管理设备5的切换不影响第一蓄电池1、第二蓄电池2为第二用电设备4供电。切换单元可以解决两个蓄电池使用频次不一样的问题，避免因单个蓄电池耗电过多导致蓄电放电过度故障，同时两个蓄电池的寿命将保持一致。

在一实施例中，电源管理设备包括：监控单元，监控单元与第一蓄电池、第二蓄电池电连接，监控单元用于监控第一蓄电池和第二蓄电池的健康状态。

如果两块电池的寿命不一致，其中一块电池可能会在另一块之前失效。这会导致在充电和放电过程中，其中一块电池可能会被过度充电或放电，而另一块电池可能没有得到充分利用。并且，如果其中一块电池的寿命较短，它可能无法承担与其他电池相同的负载，导致电池组的性能下降。因此，为解决这一问题，切换单元可以与监控单元配合，监控单元用于监控第一蓄电池和第二蓄电池的健康状态，当其中一个蓄电池的健康状态比另一个蓄电池的更差时，向切换单元反馈，由切换单元自动切换到另一个回路工作，消耗另一块蓄电池的电量，保证两块蓄电池的健康状态基本保持一致，同时两个蓄电池的寿命将保持一致。保持两块电池寿命一致可以确保它们在充电和放电过程中均衡地工作，提高整个电池组的效率和性能，且寿命较为一致的电池组可以均匀地分担负载，提供更稳定和可靠的电力输出，并且如果电池组中的电池寿命不一致，需要更频繁地更换或维修其中的电池，增加了维护成本和管理的复杂性，保持两块电池的寿命一致可以减少这种不平衡带来的维护成本，并简化电池组的管理。

在一实施例中，双电压电气系统还包括：电量监控设备，电量监控设备与第一蓄电池、第二蓄电池以及电力转换设备电连接，电量监控设备用于监控第一蓄电池、第二蓄电池的实时电量。

电量监控设备可以实时监控第一蓄电池、第二蓄电池的电量情况，用于提醒电力转换设备及时进行充电，并且，电量监控设备还可以与切换单元、监控单元配合，为切换单元提供可靠的切换依据。例如，当电力转换设备不工作时，第一蓄电池的电量低于第一预设阈值，则切换第一用电设备的供电来源为第二蓄电池，当第二蓄电池的电量低于第二预设阈值时，又切换至第一蓄电池，重复切换以保障第一蓄电池和第二蓄电池的电力消耗较为相当，从而在为第一用电设备提供充足电量的同时，可以保障第二用电设备的用电时长。

根据本发明的另一方面，本发明一实施例提供的工程机械，包括：工程机械本体；如上述任一项实施例所述的双电压电气系统，双电压电气系统安装在工程机械本体中。

本发明实施例提供的工程机械，其采用的双电压电气系统，可以将第一用电设备直接接入两个蓄电池的串联点，由其中任意一个蓄电池与第一用电设备形成供电回路，单独为第一用电设备供电，而第一蓄电池和第二蓄电池串联，同时为第二用电设备供电，可以同时提供两种电压，在不增设转换开关、不改变蓄电池串并方式的情况下，保障不同额定电压的第一用电设备和第二用电设备同时用电。

或者，除第一用电设备直接接入蓄电池两侧外，还可以在第一用电设备和第一蓄电池、第二蓄电池之间增设电源管理设备，电源管理设备可以选择接入第一蓄电池或第二蓄电池，从而可以切换第一用电设备的供电电池。电源管理设备的切换依据可以是蓄电池的剩余电量，例如为保持两个蓄电池的健康状态一致，当其中一个蓄电池的耗电情况比另一个蓄电池的严重时，自动切换到另一个回路工作，消耗另一块蓄电池的电量，或者，当电力转换设备不工作时，第一蓄电池的电量低于第一预设阈值，则切换第一用电设备的供电来源为第二蓄电池，当第二蓄电池的电量低于第二预设阈值时，又切换至第一蓄电池，重复切换以保障第一蓄电池和第二蓄电池的电力消耗较为相当，从而在为第一用电设备提供充足电量的同时，可以保障第二用电设备4的用电时长。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种双电压电气系统，其特征在于，包括：

第一蓄电池(1)和第二蓄电池(2)，所述第一蓄电池(1)与所述第二蓄电池(2)串联；

第一用电设备(3)，所述第一用电设备(3)的两端分别与所述第一蓄电池(1)的正极和负极连接，以由所述第一蓄电池(1)供电；

第二用电设备(4)，所述第二用电设备(4)的两端分别与串联后的所述第一蓄电池(1)和所述第二蓄电池(2)的两端连接，以由串联后的所述第一蓄电池(1)和所述第二蓄电池(2)共同供电。

2.根据权利要求1所述的双电压电气系统，其特征在于，所述双电压电气系统还包括：

电源管理设备(5)，所述电源管理设备(5)连接在所述第一蓄电池(1)、所述第二蓄电池(2)与所述第一用电设备(3)之间，所述电池管理设备用于切换所述第一蓄电池(1)或第二蓄电池(2)为所述第一用电设备(3)供电。

3.根据权利要求2所述的双电压电气系统，其特征在于，所述第一蓄电池(1)的正极、所述第二蓄电池(2)的负极与所述电源管理设备(5)连接，所述第一用电设备(3)的正极和负极均与所述电源管理设备(5)连接。

4.根据权利要求2所述的双电压电气系统，其特征在于，所述电源管理设备(5)还包括：

切换单元，所述切换单元与所述监控单元连接，所述切换单元用于切换所述第一用电设备(3)的供电电池，确定由所述第一蓄电池(1)为所述第一用电设备(3)或由所述第二蓄电池(2)为所述第一用电设备(3)供电。

5.根据权利要求2所述的双电压电气系统，其特征在于，所述电源管理设备(5)包括：

监控单元，所述监控单元与所述第一蓄电池(1)、所述第二蓄电池(2)电连接，所述监控单元用于监控所述第一蓄电池(1)和所述第二蓄电池(2)的健康状态。

6.根据权利要求1所述的双电压电气系统，其特征在于，所述双电压电气系统还包括：

电力转换设备(6)，所述电力转换设备(6)的负极与所述第一蓄电池(1)的负极连接，所述电力转换设备(6)的正极与所述第二蓄电池(2)的正极连接，所述电力转换设备(6)与所述第一蓄电池(1)、所述第二蓄电池(2)形成电池充电回路。

7.根据权利要求6所述的双电压电气系统，其特征在于，所述双电压电气系统还包括：电量监控设备，所述电量监控设备与所述第一蓄电池(1)、所述第二蓄电池(2)以及所述电力转换设备(6)电连接，所述电量监控设备用于监控所述第一蓄电池(1)、所述第二蓄电池(2)的实时电量。

8.一种工程机械，其特征在于，包括：

工程机械本体；

如上述权利要求1-7中任一项所述的双电压电气系统，双电压电气系统安装在所述工程机械本体中。