双向逆变器智能服务车
技术领域
本实用新型涉及智能汽车领域,特别是涉及一种双向逆变器智能服务车。
背景技术
全国通信基站有170万座,仅广东省就有15万座,每天应急发电超过600 次,均是采用柴/汽油机发电,这种传统方式有诸多缺点:笨重不便移动、噪音大扰民、污染环境、发电效率低、成本高。纯电动智能服务车是利用先进的电池充、放电技术,使得该车具有移动服务(可广泛应用于城市物流运输)、移动发电(给电动汽车、通信基站应急充电)、移动工具(给电动汽车、通信基站提供应急维修工具)等功能。纯电动智能服务车的开发技术和制造产业化应用的研究,是落实实施国家“节能减排、科学发展”的一次具体实践,是实现中国电动汽车行业十三五发展规划的重要内容之一。
纯电动智能服务车,其主要应用于移动发电、应急救援、维修服务等领域,具备电源车、巡检抢修车、移动服务车等功能。通过对纯电动智能服务车的电源系统、控制系统、安全策略、专用技术和产业化的研究,提高产品对市场的适应性。开展纯电动智能服务车整车制造技术及产业化的工作,探索其制造技术、服务模式,具有重要的现实意义。
然而,现有的智能汽车不能实现电流双向流动,并且向外输出交流电,同时,现有的智能汽车不能接入多种充放电模式或无法兼容多种充放电功率;而且,现有的智能汽车不能实时了解车辆的信息以及不能实现远程对车辆的充放电控制。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足之处,提供一种双向逆变器智能服务车,能够实现电源系统电流双向流动控制,并且向外输出交流电,同时,还能接入多种充放电模式或无法兼容多种充放电功率;而且,还能实时获取车辆的信息以及还能实现远程对车辆的充放电控制。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的:
一种双向逆变器智能服务车,包括:电池包系统、高压箱、三合一控制系统、双向逆变系统及整车控制系统,所述电池包系统分别与所述高压箱和所述整车控制系统电连接,所述高压箱分别与所述三合一控制系统和所述双向逆变系统电连接;
所述电池包系统包括电池管理单元及多个电池单元,各所述电池单元分别与所述电池管理单元电连接,所述电池管理单元还与所述高压箱电连接;
所述三合一控制系统包括三合一控制器及MCU控制器,所述三合一控制器的输入端与所述高压箱电连接,所述三合一控制系统的输出端分别与所述MCU 控制器及外部空调电连接;
所述双向逆变系统包括交流配电盒及双向逆变器,所述双向逆变器的一端与所述高压箱电连接,所述双向逆变器的另一端与所述交流配电盒电连接;
所述整车控制系统包括整车控制器及驱动电机,所述整车控制器的一端与所述电池管理单元电连接,所述整车控制器的另一端用于连接外部的移动终端,所述驱动电机用于驱动汽车的移动,并且所述驱动电机还与所述MCU控制器电连接。
在其中一个实施例中,在一个所述电池单元中,所述电池单元包括铜排及多个单体电池,各所述单体电池分别与所述铜排电连接,所述铜排与所述电池管理单元电连接。
在其中一个实施例中,各所述单体电池之间分别以串联和/或并联的方式连接。
在其中一个实施例中,所述移动终端还与所述电池管理单元及所述MCU控制器连接。
在其中一个实施例中,所述高压箱还用于与快充接口和/或慢充接口电连接。
在其中一个实施例中,所述三合一控制器包括预充电支路及多个输出支路,所述预充电支路的一端与所述高压箱的输出端电连接,所述预充电支路的另一端与所述MCU控制器电连接;
各所述输出支路的一端分别与所述高压箱的输出端和所述MCU控制器电连接,各所述输出支路的另一端作为所述三合一控制器的输出端。
在其中一个实施例中,所述预充电支路包括预充电组R1、预充继电器K4 及继电器K5,所述继电器K5的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述继电器K5的第二端与所述MCU控制器电连接,所述预充电组R1的第一端与所述继电器K5的第一端电连接,所述预充电组R1的第二端经所述预充继电器K4 后与所述继电器K5的第二端电连接。
在其中一个实施例中,在一个所述输出支路中,所述输出支路包括熔断器及继电器开关,所述熔断器的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述熔断器的第二端与所述继电器开关的第一端电连接,所述继电器开关的第二端作为所述三合一控制器的输出端。
在其中一个实施例中,所述MCU控制器为电机控制器。
在其中一个实施例中,所述三合一控制器还包括通讯接口,所述通讯接口用于与电池管理单元电连接。
本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下:
本实用新型为一种双向逆变器智能服务车,通过设置电池包系统、高压箱、三合一控制系统、双向逆变系统及整车控制系统,能够实现电源系统电流双向流动控制,并且向外输出交流电,同时,还能接入多种充放电模式或无法兼容多种充放电功率;而且,还能实时获取车辆的信息以及还能实现远程对车辆的充放电控制。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,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相关的附图。
图1为本实用新型一实施方式的双向逆变器智能服务车的功能模块图;
图2为图1所示的双向逆变器智能服务车的高压箱及电池包系统的电路图;
图3为图1所示的双向逆变器智能服务车的三合一控制系统的电路图;
图4为图1所示的一实施方式的车载交流配电盒的结构示意图;
图5为图4所示的一实施方式的车载交流配电盒的内部电路原理图;
图6为图4所示的另一实施方式的车载交流配电盒的结构示意图。
具体实施方式
为了便于理解本实用新型,下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是,本实用新型可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施方式。相反地,提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是,当元件被称为“固定于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的,并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义,本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的,不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1,一种双向逆变器智能服务车,包括:电池包系统100、高压箱 200、三合一控制系统300、双向逆变系统400及整车控制系统500,所述电池包系统分别与所述高压箱和所述整车控制系统电连接,所述高压箱分别与所述三合一控制系统和所述双向逆变系统电连接。需要说明的是,所述电池包系统 100用于提供电源以及实现充电;所述高压箱200用于实现电流输出及输入;所述三合一控制系统300作为转换器实现多路转接;所述双向逆变系统400用于实现动力电池的电压输出及输入;所述整车控制系统500用于实现对电池包系统100的控制以及接受移动终端的控制。
请参阅图2,所述电池包系统100包括电池管理单元110及多个电池单元 120,各所述电池单元分别与所述电池管理单元电连接,所述电池管理单元还与所述高压箱电连接。需要说明的是,所述电池管理单元110用于采集每个电池单元的温度、电压以及SOC值等;所述电池单元120用于为外部供电或接收存储外部的电压。
请参阅图1,所述三合一控制系统300包括三合一控制器310及MCU控制器320,所述三合一控制器的输入端与所述高压箱电连接,所述三合一控制系统的输出端分别与所述MCU控制器及外部空调电连接。需要说明的是,所述三合一控制器310用于实现转接;所述MCU控制器320为电机控制器,用于控制驱动电机的工作。
请参阅图1,所述双向逆变系统400包括交流配电盒410及双向逆变器420,所述双向逆变器的一端与所述高压箱电连接,所述双向逆变器的另一端与所述交流配电盒电连接。
请参阅图1,所述整车控制系统500包括整车控制器VCU及驱动电机510,所述整车控制器的一端与所述电池管理单元电连接,所述整车控制器的另一端用于连接外部的移动终端,所述驱动电机用于驱动汽车的移动,并且所述驱动电机还与所述MCU控制器电连接。需要说明的是,所述整车控制器VCU用于控制电池包系统的工作并且还控制三合一控制器的输出,同时整车控制器VCU 还用于接收移动终端的数据;所述驱动电机510用于驱动汽车进行移动。
需要说明的是,在一个所述电池单元中,所述电池单元包括铜排及多个单体电池,各所述单体电池分别与所述铜排电连接,所述铜排与所述电池管理单元电连接。各所述单体电池之间分别以串联和/或并联的方式连接。在本实施例中,各所述单体电池以串联的方式连接。
需要说明的是,所述移动终端还与所述电池管理单元及所述MCU控制器连接。如此,可以直接控制电池包系统及MCU控制器的工作。
需要说明的是,所述高压箱还用于与快充接口和/或慢充接口电连接。如此,可以实现对电池单元的快充或者慢充。
需要说明的是,所述三合一控制器包括预充电支路及多个输出支路,所述预充电支路的一端与所述高压箱的输出端电连接,所述预充电支路的另一端与所述MCU控制器电连接;各所述输出支路的一端分别与所述高压箱的输出端和所述MCU控制器电连接,各所述输出支路的另一端作为所述三合一控制器的输出端。如此,通过设置多条支路,可以提供多个电压输出接口,从而可以连接不同的负载。
需要说明的是,请参阅图3,所述预充电支路包括预充电组R1、预充继电器K4及继电器K5,所述继电器K5的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述继电器K5的第二端与所述MCU控制器电连接,所述预充电组R1的第一端与所述继电器K5的第一端电连接,所述预充电组R1的第二端经所述预充继电器K4后与所述继电器K5的第二端电连接。
需要说明的是,在一个所述输出支路中,所述输出支路包括熔断器及继电器开关,所述熔断器的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述熔断器的第二端与所述继电器开关的第一端电连接,所述继电器开关的第二端作为所述三合一控制器的输出端。例如,在本实施例中,所述输出支路包括DCDC支路、空调支路及PTC暖风支路,所述DCDC支路包括熔断器FU3和继电器开关K6,所述熔断器FU3的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述熔断器FU3的第二端与所述继电器开关K6的第一端电连接,所述继电器开关K6的第二端与外部的DCDC转接器电连接;又如,所述空调支路包括熔断器FU4和继电器开关 K7,所述熔断器FU4的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述熔断器FU4 的第二端与所述继电器开关K7的第一端电连接,所述继电器开关K7的第二端与外部的空调电连接;又如,所述空调支路包括熔断器FU5和继电器开关K8,所述熔断器FU5的第一端与所述高压箱的输出端电连接,所述熔断器FU5的第二端与所述继电器开关K8的第一端电连接,所述继电器开关K8的第二端与外部的PTC暖风机电连接。如此,可以为DCDC转接器、空调及PTC暖风机提供连接端口,并为其进行供电。
需要说明的是,所述三合一控制器还包括通讯接口,所述通讯接口用于与电池管理单元电连接。
工作时:
开车上下电流程:
电池管理单元正常上电完成,检测到ON挡信号,电池管理单元自检通过后,即没有出现严重故障后,闭合电池总正继电器K5,(闭合总正继电器K5前用外总电压是否>400V进行总正继电器粘连检测)接着闭合预充继电器K4,当电池管理单元收到驱动电机反馈电机继电器闭合或者延时5S后断开预充继电器 K4,(预充故障不断开主继电器)电池进入高压放电过程。
标准充电:
电池管理单元收到充电机发送的CC、CP、CC2及慢充/快充连接的指令,电池管理单元通过铜排采集到电池温度低于0℃时不能充电,大于0℃以上,电池管理单元进入正常充电过程。并且,充电要SOC校正到100%后才能完成充电流程。
标准慢充:充电机6.6kw恒功率充电,当任一电池模块电压到达4.19V时,电池管理单元发出信号通知充电设备以3A的步长,每隔3秒降流一次,最后以 2A需求电流充电,当任一电池模块电压到达4.20V则停止充电,断开相应慢充继电器,总正继电器K5,DCDC继电器K6。
标准快充:充电机以恒流表需求电流充电,当任一电池模块电压到达4.18V 时,BMS发出的需求电流,以10A的步长,每3秒降流一次,最后以10A需求电流充电,期间检测到任一电池模块电压到达4.20V停止充电,响应切断相应快充继电器K2,总正继电器K5,DCDC继电器K6。
本实用新型还提供非标准充电接口,通过交流配电盒进行充电。接好线束或者标准工业插头,启动双向逆变器并切换到充电模式,在显示屏上可以调节充电功率(调节范围1-15KW)。
本实用新型还提供双向逆变器放电模式,并且双向逆变器分两种控制模式,包括本地控制和远程控制。其中,在本地控制模式中,开启双向逆变器开关进入本地模式(双向逆变器在使用时默认模式),此次点亮逆变器控制触摸屏,点击开机按钮启动双向逆变器。在双向逆变器触摸屏上可以查看电池相关参数。在远程控制的模式中,远程监控终端手机APP应用在手机上可以监控车辆各项数据以及车辆状况,并且开发了手机APP远程控制双向逆变器启动停止功能。
如此,本实用新型提出电源系统电流双向流动控制策略,电池可作为汽车行驶的动力,也可作为供电的移动电源;提出车载大功率DC-AC高压直流输入通过方波LC滤波为纯正弦波,对外输出交流电的方法;提出了多种充电模式,兼顾多种充电功率。并且,还提出服务车的智能监控、智能调度与智能应用的措施,可以实时了解车辆信息,并可以远程APP管理车辆充放电。同时,选用三元材料单体电池,并加入主动防范装置,确保了单体的安全性;采用自主创新专利技术晶体软连接技术,并提出优化散热、安全管理的动力电池PACK成组技术。
可以理解,为了实现高压的输出或直流的输入,并且保护各个输入或输出支路的正常工作,提高高压箱工作的稳定性,所述高压箱200包括输入保护电路、预加热电路、快充保护电路及逆变保护支路,所述输入保护电路的一端与所述电池单元的输出端电连接,所述输入保护电路的另一端与所述预加热电路的输入端电连接,所述预加热电路的输出端还分别与所述快充保护电路和所述逆变保护支路电连接,并且所述预加热电路的输出端还作为所述高压箱的输出端与所述三合一控制系统电连接;所述输入保护电路包括熔断器FU1及分流器,所述熔断器FU1的第一端与所述电池单元的总正端电连接,所述熔断器FU1的第二端与所述预加热电路的一输入端电连接,所述分流器的第一端与所述电池单元的总负端电连接,所述分流器的第二端与所述预加热电路的另一输入端电连接;所述预加热电路包括加热正极继电器K9、加热保险丝FU7、充电加热负极继电器K10、放电加热负极继电器K11及预充电继电器K1,所述加热正极继电器K9的一端与所述熔断器FU1的第二端电连接,所述加热正极继电器K9的另一端与所述加热保险丝FU7的一端电连接,所述加热保险丝FU7的另一端与所述电池单元的加热正端电连接;所述预充电继电器K1的第一端与所述电池单元的加热负端电连接,所述预充电继电器K1的第二端作为所述高压箱的输出端与所述三合一控制器电连接,所述充电加热负极继电器K10的第一端与所述电池单元的加热负端电连接,所述充电加热负极继电器K10的第二端与所述预充电继电器K1的第二端电连接,所述放电加热负极继电器K11的第一端与所述电池单元的加热负端电连接,所述放电加热负极继电器K11的第二端与所述预充电继电器K1的第二端电连接,所述总正继电器K1的控制端与所述电池管理单元电连接;所述快充保护电路包括熔断器FU6及继电器K2,所述熔断器FU6 的一端与所述预充电继电器K1的第二端电连接,所述熔断器FU6的另一端经所述继电器K2后与外部快充充电机电连接;所述逆变保护支路包括熔断器FU2,所述熔断器FU2的一端与所述熔断器FU1的第二端电连接,所述熔断器FU2 的另一端与外部的逆变器电连接。如此,可以实现高压的输出或直流的输入,并且保护各个输入或输出支路的正常工作,提高高压箱工作的稳定性。
可以理解,现有的车载配电箱通常只是设置了工业的标准接口,当需要额外进行接线的时候,不能连接其他的接线或插接端口,不方便对车载配电箱进行扩展连接,不方便对车载配电箱的使用,降低车载配电箱的适配性;并且,如何提高车载配电箱的安全性以及防护等级也是本领域技术人员需要考虑的问题。
例如,一实施方式中,一种交流配电盒包括:配电盒本体,所述配电盒本体包括箱体及上盖,所述上盖设置于所述箱体上;电路连接组件,所述电路连接组件包括电路接线板及漏电保护开关,所述电路接线板安装于所述箱体内,所述漏电保护开关设置于所述上盖上,所述电路接线板和所述漏电保护开关电连接;盖板,所述箱体上开设有第一插接窗口,所述盖板的一端设置于所述箱体上,所述盖板的另一端设置于所述上盖上,并且所述盖板覆盖在所述第一插接窗口上;及插接组件,所述插接组件包括输入插接头和输出插座,所述输入插接头和所述输出插座分别设置于所述箱体上,且所述输入插接头和所述输出插座分别与所述电路接线板电连接;所述电路连接组件还包括固定板,所述固定板设置于所述上盖上,所述漏电保护开关安装于所述固定板上,且所述漏电保护开关露置于所述配电盒本体外;所述盖板包括第一安装板和第二安装板,所述第一安装板和所述第二安装板连接,且所述第一安装板设置于所述箱体上,所述第二安装板设置于所述上盖上;所述上盖上开设有第二插接窗口,所述第二安装板覆盖在所述第二插接窗口上,并且所述第一安装板覆盖在所述第一插接窗口上;所述第一安装板和所述第二安装板为一体式结构;所述第一安装板和所述第二安装板连接呈“L”字形结构;所述交流配电盒还包括多个支撑脚,各所述支撑脚分别设置于所述箱体上;所述支撑脚设置有四个,四个所述支撑脚分别设置于所述箱体的四个端角位置处;所述电路接线板为接线排;所述盖板上设置有多个螺栓,各螺栓分别设置在所述第一安装板和所述第二安装板上。如此,通过设置电路接线板,可以增加配电盒的插接端口的数量及类型,方便对车载配电箱进行扩展连接,方便对车载配电箱的使用,提高车载配电箱的适配性;并且该配电盒的防护等级高,可以达到汽车级的使用水平,提高了车载配电箱的安全性以及防护等级;同时,还设置可拆卸的盖板,使得在插接时更方便,而且还进一步保证配电盒的安全性。
为了更好地对上述交流配电盒进行说明,以更好地理解上述交流配电盒的构思。如图4所示,一种车载交流配电盒410,包括:配电盒本体411、电路连接组件412、盖板413及插接组件414,需要说明的是,所述配电盒本体为具有 IP55以上防护等级的配电盒,达到了汽车级使用水平;所述电路连接组件用于实现更多端口的连接;所述盖板用于盖住配电盒本体上的连接窗口,当不需要进行外接的时候,则将盖板安装在配电盒上;所述插接组件作为标准的输入接头和输出接头,实现配电盒的电流输入和输出。
请参阅图4,所述配电盒本体411包括箱体411a及上盖411b,所述上盖设置于所述箱体上。需要说明的是,所述箱体用于安装电路连接组件和插接组件,所述上盖用于安装盖板。
请参阅图4和图5,所述电路连接组件412包括电路接线板412a及漏电保护开关412b,所述电路接线板安装于所述箱体内,所述漏电保护开关设置于所述上盖上,所述电路接线板和所述漏电保护开关电连接。需要说明的是,所述电路接线板用于连接插接组件和漏电保护开关;所述漏电保护开关用于在紧急漏电情况下,断开电源。优选的,所述电路接线板为接线排。
所述箱体上开设有第一插接窗口,所述盖板的一端设置于所述箱体上,所述盖板的另一端设置于所述上盖上,并且所述盖板覆盖在所述第一插接窗口上。
请参阅图6,所述插接组件414包括输入插接头414a和输出插座414b,所述输入插接头和所述输出插座分别设置于所述箱体上,且所述输入插接头和所述输出插座分别与所述电路接线板电连接。需要说明的是,所述输入插接头为航插输入接口,实现电流和电压输入;所述输出插座为工业标准插座,用于实现标准工业接口输出。
如此,通过设置电路接线板,可以增加配电盒的插接端口的数量及类型,方便对车载配电箱进行扩展连接,方便对车载配电箱的使用,提高车载配电箱的适配性;并且该配电盒的防护等级高,可以达到汽车级的使用水平,提高了车载配电箱的安全性以及防护等级;同时,还设置可拆卸的盖板,使得在插接时更方便,而且还进一步保证配电盒的安全性。
需要说明的是,所述电路连接组件412还包括固定板412c,所述固定板设置于所述上盖上,所述漏电保护开关安装于所述固定板上,且所述漏电保护开关露置于所述配电盒本体外。所述固定板用于固定漏电保护开关,用于提高箱体的结构稳定性。
请参阅图1,所述盖板413包括第一安装板413a和第二安装板413b,所述第一安装板和所述第二安装板连接,且所述第一安装板设置于所述箱体上,所述第二安装板设置于所述上盖上。需要说明的是,所述第一安装板用于固定在箱体上,所述第二安装板用于固定在盖板上,从而可以覆盖两个插接窗口,提高配电盒的防护等级,提高配电盒的安全性。
需要说明的是,所述上盖上开设有第二插接窗口,所述第二安装板覆盖在所述第二插接窗口上,并且所述第一安装板覆盖在所述第一插接窗口上。所述第一安装板和所述第二安装板为一体式结构。所述第一安装板和所述第二安装板连接呈“L”字形结构。所述盖板上设置有多个螺栓,各螺栓分别设置在所述第一安装板和所述第二安装板上。如此,通过设置第一插接窗口和第二插接窗口可以在不同方向进行连接接线排,从而可以提高配电盒的适配性。
需要说明的是,所述车载交流配电盒还包括多个支撑脚,各所述支撑脚分别设置于所述箱体上。所述支撑脚设置有四个,四个所述支撑脚分别设置于所述箱体的四个端角位置处。如此,可以提高配电盒的稳定性和安全性。
本实用新型相比于现有技术的优点及有益效果如下:
本实用新型为一种双向逆变器智能服务车,通过设置电池包系统、高压箱、三合一控制系统、双向逆变系统及整车控制系统,能够实现电源系统电流双向流动控制,并且向外输出交流电,同时,还能接入多种充放电模式或无法兼容多种充放电功率;而且,还能实时获取车辆的信息以及还能实现远程对车辆的充放电控制。
以上所述实施方式仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。