CN216959420U - 车载ups电源装置及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种车载UPS电源装置及具有其的车辆，包括：安装架，安装架内部具有容纳空间；UPS主机，UPS主机设置在安装架的外部，并与安装架相连；蓄电池，蓄电池设置在容纳空间内，并与安装架相连；UPS电源转换组件，UPS电源转换组件设置在安装架的外部，并与安装架相连；UPS电源转换组件和蓄电池均电连接，以实现UPS电源装置采用市电模式、蓄电池模式和旁路模式的供电相转换。本申请的技术方案有效地解决了现有技术中的UPS电源装置体积比较庞大的问题。

Description

车载UPS电源装置及具有其的车辆

技术领域

本申请涉及UPS电源的技术领域，尤其涉及一种车载UPS电源装置及具有其的车辆。

背景技术

移动核酸检测车实验室设备的意外失电，可能会造成计算机程序中断、数据丢失等，同时GB/T 29477-2012，移动实验室实验舱通用技术规范要求“实验舱应配备3套电源系统或接口,包括外接市电、UPS(Uninterruptible Power Supply，不间断电源)供电、发电机供电3种方式，功率应能满足实验设备正常使用时的供电需求”。

市面上的UPS不间断电源装置大多是应用于数据机房、工业、网络服务器、移动通讯等领域。目前，UPS电源装置的安装固定多为机柜安装的方式为主，UPS电源装置普遍体积庞大，不适用于车载安装使用。

实用新型内容

本申请提供了一种车载UPS电源装置及具有其的车辆，以解决现有技术中的UPS电源装置体积比较庞大的问题。

为实现上述目的本申请提供了一种车载UPS电源装置，包括：安装架，安装架内部具有容纳空间；UPS主机，UPS主机设置在安装架的外部，并与安装架相连；蓄电池，蓄电池设置在容纳空间内，并与安装架相连；UPS电源转换组件，UPS电源转换组件设置在安装架的外部，并与安装架相连；UPS电源转换组件和蓄电池均电连接，以实现UPS电源装置采用市电模式、蓄电池模式和旁路模式的供电相转换。

进一步地，UPS主机包括：整流器，整流器可与市电相连；逆变器，逆变器的输入端与整流器相连，逆变器的输出端可与负载电连接。

进一步地，UPS主机还包括充放电器，充放电器的一端连接在整流器和逆变器之间的连接线路上，充放电器的另一端与蓄电池相连。

进一步地，UPS主机还包括旁路电路，旁路电路跨接在整流器的输入端和逆变器的输出端。

进一步地，UPS电源装置还包括散热结构，散热结构设置在UPS舱舱门的骨架上。

进一步地，散热结构包括风扇，风扇设置在UPS舱舱门的骨架上。

进一步地，UPS主机通过紧固件安装在安装架的侧部，安装架通过紧固件安装在车辆上。

进一步地，UPS电源转换组件通过紧固件安装在安装架的顶部。

根据本申请的另一方面，还提供了一种车辆，车辆包括车辆主体和车载UPS电源装置，车载UPS电源装置为上述的车载UPS电源装置。

进一步地，车辆主体包括UPS舱舱门、控制结构和接近开关，接近开关设置在UPS舱舱门上，接近开关控制结构电连接，控制结构与车载UPS电源装置电连接，以控制散热结构的开闭，散热结构为上述的散热结构。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请的技术方案，UPS主机、蓄电池和UPS电源转换组件均集成在安装架上，UPS主机、蓄电池和UPS电源转换组件的相互配合可以实现市电模式、蓄电池模式和旁路模式等三种工作模式的供电转换。蓄电池在安装架的内部，安装架起到了固定蓄电池和保护蓄电池的作用，UPS主机和UPS电源转换组件均设置在安装架的外部，这样充分利用来了安装架的空间结构，使得车载UPS电源装置的结构更加紧凑。本申请的技术方案有效地解决了现有技术中的UPS电源装置体积比较庞大的问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本实施例的车载UPS电源装置的立体结构示意图；

图2示出了图1的车载UPS电源装置的主视示意图；

图3示出了图1的车载UPS电源装置的俯视示意图；

图4示出了图1的车载UPS电源装置的部分结构爆炸示意图；

图5示出了图1的车载UPS电源装置的在车辆中的位置示意图；

图6示出了图1的车载UPS电源装置的UPS主机的电路原理示意图；

图7示出了图1的车载UPS电源装置的电路结构示意图；

图8示出了本实施例的车辆的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、安装架；20、UPS主机；21、整流器；22、逆变器；23、充放电器；24、旁路电路；30、蓄电池；40、UPS电源转换组件；50、散热结构；100、市电；200、负载；300、车辆主体；301、UPS舱舱门；302、接近开关。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

如图1至图7所示，本实施例的一种车载UPS电源装置，包括：安装架10、UPS主机20、蓄电池30和UPS电源转换组件40。安装架10内部具有容纳空间。UPS主机20设置在安装架10的外部，并与安装架10相连。蓄电池30设置在容纳空间内，并与安装架10相连。UPS电源转换组件40设置在安装架10的外部，并与安装架10相连。UPS电源转换组件40和蓄电池30均电连接，以实现UPS电源装置采用市电模式、蓄电池模式和旁路模式的供电相转换。

本实施例的技术方案，UPS主机20、蓄电池30和UPS电源转换组件40均集成在安装架10上，UPS主机20、蓄电池30和UPS电源转换组件40的相互配合可以实现市电模式、蓄电池模式和旁路模式等三种工作模式的供电转换。蓄电池30在安装架10的内部，安装架10起到了固定蓄电池30和保护蓄电池30的作用，UPS主机20和UPS电源转换组件40均设置在安装架10的外部，这样充分利用来了安装架的空间结构，使得车载UPS电源装置的结构更加紧凑。本实施例的技术方案有效地解决了现有技术中的UPS电源装置体积比较庞大的问题。

安装架10由多根杆状结构拼接而成，这样的结构质量较轻，安装架的底部和侧部均设置有螺栓连接孔，用于固定安装架。UPS电源转换组件40安装在安装架10的顶部，安装架10的顶部具有安装板，安装板固定在安装架10的顶部，UPS电源转换组件40固定在安装板上。

如图6和图7所示，在本实施例的技术方案中，UPS主机20包括：整流器21和逆变器22。整流器21可与市电相连。逆变器22的输入端与整流器21相连，逆变器22的输出端可与负载电连接。整流器21与外接市电100相连，市电100通过整流器21和逆变器22输送至负载200，这样的市电模式设置方便，负载200的工作比较稳定。

如图1和图5所示，在本实施例的技术方案中，UPS主机20还包括充放电器23，充放电器23的一端连接在整流器21和逆变器22之间的连接线路上，充放电器23的另一端与蓄电池30相连。上述结构实现了市电模式和蓄电池模式的有效连接、切换，通常情况下市电通过整流器21和逆变器22接入负载，同时根据需要选择是否充电，充电的时候，市电通过整流器21，充放电器23对蓄电池30进行充电。当市电不能供电的时候，蓄电池30将存储的电能通过充放电器23和逆变器22接入负载200。

如图1和图5所示，在本实施例的技术方案中，UPS主机20还包括旁路电路24，旁路电路24跨接在整流器21的输入端和逆变器22的输出端。当市电模式和蓄电模式均不能够供电的时候，采用旁路模式进行供电，比较简单的旁路电路24通过接电线，接电线上设置有滤波器即可。

如图4所示，在本实施例的技术方案中，UPS电源装置还包括散热结构50，散热结构50设置在UPS舱舱门的骨架上。散热结构50可以对蓄电池30、整流器21、逆变器22以及充放电器23等电器元件的强制散热，这样使得UPS电源装置的工作更加稳定。具体地，散热结构50包括风扇，风扇设置在UPS安装舱门上。上述结构成本较低，使用方便。风扇通过螺钉固定在UPS舱门骨架上，风扇可以设置多个。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，UPS主机20通过紧固件安装在安装架10的侧部，安装架10通过紧固件安装在车辆上。上述结构的UPS主机20充分利用了安装架10的空间，使得车载UPS电源装置的占用空间更小。

如图1至图4所示，在本实施例的技术方案中，UPS电源转换组件40通过紧固件安装在安装架10的顶部。上述结构进一步保证了车载UPS电源转换组件40的结构紧凑，占用空间较小。

如图8所示，本申请还提供了一种车辆，车辆包括车辆主体300和车载UPS电源装置，车载UPS电源装置为上述的车载UPS电源装置。车辆主体300包括UPS舱舱门301、控制结构和接近开关302，接近开关302设置在UPS舱舱门301上，接近开关302控制结构电连接，控制结构与车载UPS电源装置电连接，以控制散热结构50的开闭，散热结构50为上述的散热结构50。通过上述的控制可以实现UPS舱舱门301的开关与风扇的开闭建立联系，例如当UPS舱舱门301打开的时候，风扇停止工作，这样可以有效地保障车载UPS电源装置在使用过程比较安全。

车辆主体包括车头和与车头相连的车厢，车厢包括车厢主体、接近开关和车厢开关门，接近开关设置在车厢开关上并与车载UPS电源装置电连接，以控制车厢开关门的开闭。接近开关的设置可以节省能源，尤其是车辆为核酸检测车的情况下，对卫生、清洁要求较高，医护人员不能够手动操作车厢开关门，这样的设置大大地提高了车辆的自动化程度，减少了交叉感染的风险。

综上可知，现有大容量UPS电源装置普遍体积庞大，多采用机柜进行安装固定，移动核酸检测车车载空间有限，安装布置困难。移动核酸检测车的系统运行环境要求高，对温度、湿度、灰尘、震动等要求较高，环境温度要求：0℃～40℃，相对湿度要求：0％RH～95％RH。移动核酸检测车实验室设备的意外失电，可能会造成计算机程序中断、数据丢失等问题，需保障实验室供电的安全性、连续性。作为车载应急供电设备，由于车辆安装布置空间有限，无足够的空间装备专门的大功率发电机、油箱及电压稳定转换设备，同时移动实验室对电源的稳定性有较高要求，并依据GB/T 29477-2012要求，增加UPS不间断电源系统。移动核酸检测车的特殊供电需求，为了确保移动实验室精确、实时和连续地采集和处理样本数据，除了要求移动核实验室搭载的分析设备和仪器具有专业性和精密性外，还要求为移动实验室提供洁净、连续、安全的供电。

本申请能充分利用整车空间，充分保障移动核酸检测车在外接市电断开的情况下，车载设备的安全、稳定运行，保障实验室核酸检测工作的正常开展，提升核酸检测的效率。本申请具有结构紧凑、安装、拆卸便捷，实用性强等优点。本申请的车载UPS电源装置安装舱体配备两个交流散热风机，以保障UPS持续稳定运行的环境温度要求，同时设计舱门接近开关(接近开关)，打开舱门(车厢开关门)，交流风机(风扇)的电源将被切断，以保障UPS交流散热风机运行时，打开舱门的人员安全问题。

近年全球新冠疫情的大肆发展，移动核酸检测车的研发、设计和制造已经进入高速发展阶段，对移动实验室供电提出了更高的要求，对移动实验室供电系统进行规范化设计也迫在眉睫。在移动核酸检测车设计中，应根据电网谐波大的特点，结合设备安全、人员安全的需求，从电源设备配置选型、设备接地处理和接地监测、电源、信号和控制电缆的选型和施工等方面充分论证，保障移动核酸检测车实验室电源的洁净、连续和安全，为核酸检测数据的精确性、实时性和连续性提供可靠的工作平台。

提供一套结构紧凑、安装、拆卸便捷的UPS不间断电源系统总成及其电源转换装置系统方案(车载UPS电源装置)应用于移动核酸检测车上，在市电异常的情况下快速切入供电系统，保证移动实验室内医疗设备至少正常工作0.5小时，保障核酸检测工作的正常开展。满足移动核酸检测车在不同工况下，供电的安全性、连续性，提升核酸检测的效率。另外车载UPS电源装置也可作为车辆部分交流负载工作的辅助电源。

1、市电模式：市电正常情况下，市电输入通过整流器21升压成稳定直流电压，供给逆变器22，同时市电通过充电器(充放电器23)对电池充电，逆变器输出稳定的交流电给负载200供电。2、电池模式：市电异常或断电情况下，电池输出通过DC/DC升压器升压后供给逆变器22，逆变器22输出稳定的交流电给负载200供电。3、旁路模式：市电经过滤波直接给负载供电。当市电电路或者蓄电池电路发生过载、过温或故障时，车载UPS电源装置将负载自动切换到旁路模式，旁路模式无电池后备能力。

在图6中，直流断路器Q3具备过流保护、电路分断功能，同时在低压蓄电池(蓄电池)装配的过程中，防止电源短路造成人员危险；Q1直流断路器控制低压蓄电池直流总正、总负输出的分断与过流保护；Q2交流断路器控制UPS220V交流电源输出的分断与过流保护；K1继电器受接近开关控制，当车载UPS电源装置的安装舱舱门关闭时，接近开关闭合，K1继电器线圈通电，K1继电器常开触电闭合，交流散热风机电路连通。反之当车载UPS电源装置的安装舱舱门开启时，接近开关断开，K1继电器线圈断电，K1继电器常闭触电闭合，交流散热风机电路开路。保证车载UPS电源装置的风扇运行过程中，人员操作舱门的安全。

当闭合Q1、Q3直流断路器后，低压蓄电池直流电源供给UPS主机20，开启UPS主机并闭合Q2交流断路器，交流220V电源供给负载及交流散热风机(风扇)。运行过程中遇故障断开Q1或Q3直流断路器即断开低压蓄电池直流电源输出，车载UPS电源装置断电停机。断开Q2交流断路器即断开UPS逆变输出。

UPS主机20及UPS电源转换组件40在移动核酸检测车上的应用，适用于移动核酸检测车等有应急电源需求的车型，使用车载UPS电源装置解决方案，保障移动核酸检测车核酸检测任务正常进行，同时满足移动核酸检测车在不同工况下，供电的安全性、连续性，满足国标对移动实验室电源系统的要求，提升核酸检测的效率。整套系统方案包括一个10KVA的UPS主机20，一套UPS安装支架总成(安装架10)，16个24V36Ah免维护蓄电池，两个交流散热风机(UPS安装舱体散热)，一个接近开关(控制交流散热风机电源)以及一个UPS电源盒(控制低压蓄电池直流电源、UPS输入输出的通断、交流散热风机的电源控制电路)。

移动核酸检测车实验室用电设备包括，-20℃-4℃低温冰箱、4℃低温冰箱、核酸提取仪、单人生物安全柜、双人生物安全柜、荧光定量PCR仪、紫外线灯、应急灯、车门互锁机构、照明系统、网络系统、室内插座、车辆调平机构等。阻抗网络为阻感性负载，负载的最大总功率约7kW。

UPS系统全负荷运行预估供电时间为：

其中，n为蓄电池个数，取12个；U为蓄电池单体电压，取12V；Q为蓄电池单体容量，取36Ah；η_总为蓄电池放电效率与UPS转换效率的乘积，取0.8。

满足在市电异常的情况下，保证移动实验室内医疗设备正常至少工作0.5小时的要求，保障移动实验室电器设备的正常运行及核酸检测工作的正常开展。

在移动核酸检测车外接市电异常或断开的情况下，UPS系统自动切换到电池模式，电池输出通过DC/DC升压器升压后供给逆变器，逆变器输出稳定的交流电给车载实验室用电设备供电。从而保障移动核酸检测车核酸检测任务正常进行，同时满足移动核酸检测车在不同工况下供电的安全性、连续性，满足GB/T 29477-2012，移动实验室实验舱通用技术规范对移动实验室的电源系统要求。

为满足移动核酸检测车车载空间有限，移动实验室运行环境复杂等特点，开发的UPS系统总成高度集成。整体解决方案具备结构设计紧凑，拆卸便捷，运行安全稳定、实用性强等优点。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种车载UPS电源装置，其特征在于，包括：

安装架(10)，所述安装架(10)内部具有容纳空间；

UPS主机(20)，所述UPS主机(20)设置在所述安装架(10)的外部，并与所述安装架(10)相连；

蓄电池(30)，所述蓄电池(30)设置在所述容纳空间内，并与所述安装架(10)相连；

UPS电源转换组件(40)，所述UPS电源转换组件(40)设置在所述安装架(10)的外部，并与所述安装架(10)相连；

所述UPS电源转换组件(40)和所述蓄电池(30)均电连接，以实现所述UPS电源装置采用市电模式、蓄电池模式和旁路模式的供电相转换。

2.根据权利要求1所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS主机(20)包括：

整流器(21)，所述整流器(21)可与市电相连；

逆变器(22)，所述逆变器(22)的输入端与所述整流器(21)相连，所述逆变器(22)的输出端可与负载电连接。

3.根据权利要求2所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS主机(20)还包括充放电器(23)，所述充放电器(23)的一端连接在所述整流器(21)和所述逆变器(22)之间的连接线路上，所述充放电器(23)的另一端与所述蓄电池(30)相连。

4.根据权利要求3所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS主机(20)还包括旁路电路(24)，所述旁路电路(24)跨接在所述整流器(21)的输入端和所述逆变器(22)的输出端。

5.根据权利要求1所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS电源装置还包括散热结构(50)，所述散热结构(50)设置在车辆的UPS舱舱门(301)的骨架上。

6.根据权利要求5所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述散热结构(50)包括风扇，所述风扇设置在所述UPS舱舱门(301)的骨架上。

7.根据权利要求1所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS主机(20)通过紧固件安装在所述安装架(10)的侧部，所述安装架(10)通过紧固件安装在车辆上。

8.根据权利要求1所述的车载UPS电源装置，其特征在于，所述UPS电源转换组件(40)通过紧固件安装在所述安装架(10)的顶部。

9.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括车辆主体(300)和车载UPS电源装置，所述车载UPS电源装置为权利要求1至8中任一项所述的车载UPS电源装置。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于，所述车辆主体(300)包括UPS舱舱门(301)、控制结构和接近开关(302)，所述接近开关(302)设置在所述UPS舱舱门(301)上，所述接近开关(302)控制结构电连接，所述控制结构与所述车载UPS电源装置电连接，以控制散热结构(50)的开闭，所述散热结构(50)为权利要求5所述的散热结构(50)。

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