CN217427345U - 综合电源管理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了综合电源管理装置，安装架安装在壳体内，综合电源管理单元和配电管理单元均安装在安装架上，壳体其中两侧边均设置有散热网孔，散热网孔安装有散热风扇，壳体其中一内壁设置有蜂鸣器和故障显示屏，散热风扇、蜂鸣器、故障显示屏和配电管理单元均电连接于综合电源管理单元。本实用新型设置有综合电源管理单元和配电管理模块，使得电源装置具备220V市电、汽车硅整流发电机和专用蓄电池组三种供电方式，对各种供电方式，具备自动、不间断、无冲击切换能；能够自动监控各供电回路的状态和显示功能；具有故障诊断和故障隔离功能，发生故障时能够故障告警；具有对蓄电池自适应智能充电和放电保护功能。

Description

综合电源管理装置

技术领域

本实用新型涉及汽车电源技术领域,尤其是综合电源管理装置。

背景技术

目前，车载电源主要有工频电源(50Hz)、中频电源(400Hz)和直流电源等；这些电源都具有RS485总线硬件接口，采用MODBUS协议实现外部通信，但由于MODBUS是单主多从型通信协议，只能采用1台控制终端实现对各电源的控制及信息查看，而在实际使用中，往往需要多台控制终端都能对电源进行控制及信息查看，即对电源的多点控制及信息查看，例如操纵人员即可以在方舱内操纵电源、也能在驾驶室中操纵电源、还能在车外操纵电源。

如中国专利公开了一种综合电源管理系统(申请号：CN201220666598.4)，包括若干个工作电源，工作电源与综合电源管理器通过RS485总线电连接，综合电源管理器通过CAN总线与若干控制终端连接。所述综合电源管理器包括微控制器，微控制器分别与CAN总线模块、RS485总线模块、I/O模块、实时时钟模块电连接，CAN总线模块与CAN总线电连接，RS485总线模块与RS485 总线电连接，综合电源管理器还设有用于向微控制器和上述各个模块提供电源的电源模块。

现有技术的汽车电源虽然可进行综合管理，但是电源的输出电压电流单一，不能根据不同用电设备的使用情况转用不同的电压，影响使用范围，影响使用效果。

因此，对于上述问题有必要提出综合电源管理装置。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供了综合电源管理装置，以解决上述问题。

综合电源管理装置，包括壳体、综合电源管理单元、配电管理单元和安装架，所述安装架安装在壳体内，所述综合电源管理单元和配电管理单元均安装在安装架上，所述壳体其中两侧边均设置有散热网孔，所述散热网孔安装有散热风扇，所述壳体其中一内壁设置有蜂鸣器和故障显示屏，所述散热风扇、蜂鸣器、故障显示屏和配电模块均电连接于综合电源模块。

优选地，所述综合电源模块包括漏电保护器、AC-DC电源、DC-AC逆变器、 DC-DC电源模块、隔离式充电模块和电源控制板，所述漏电保护器、报警蜂鸣器、故障显示屏、AC-DC电源、DC-AC逆变器、DC-DC电源模块和隔离式充电模块均通过直流母线电连接于电源控制板。

优选地，所述配电模块包括配电控制板和若干个配电开关，所述配电控制板与电源控制板连接。

优选地，所述壳体的后部设置有硅发输入接口、底盘电池及硅发信号、专用蓄电池接口、220V市电输入接口、交流输出接口、直流插座及照明接口和指挥通信接口、保障支援接口和诊断接口，所述车载蓄电池通过底盘电池及硅发信号接口连接隔离式充电模块，所述220V市电输入接口连接AC-DC电源和配电管理单元上，所述DC-AC逆变器通过配电管理单元的配电开关连接交流输出接口；所述漏电保护器通过交流输出接口连接在电源控制板，所述诊断接口板连接配电控制。

优选地，所述DC-DC电源模块通过配电开关分别连接直流插座及照明接口、指挥通信接口和保障支援接口。

优选地，所述壳体的前部设置有电源状态及故障显示屏和故障及状态指示灯，所述电源状态及故障显示屏和故障及状态指示灯均连接电源控制板和配电控制板。

优选地，所述散热风扇外设置有防护罩。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型设置有综合电源管理单元和配电管理单元，使得电源装置具备220伏市电、汽车硅整流发电机和专用蓄电池组三种供电方式，对各种供电方式，具备自动、不间断、无冲击切换能；能够自动监控各供电回路的状态和显示功能；具有故障诊断和故障隔离功能，发生故障时能够故障告警；具有对蓄电池自适应智能充电和放电保护功能。

附图说明

图1是本实用新型的综合电源管理装置结构图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的侧视图；

图4是本实用新型的后视图；

图5是本实用新型的内部结构图；

图6是本实用新型的模块原理框图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如图1并结合图2至图6所示，综合电源管理装置，包括壳体1、配电管理单元2、综合电源管理单元3和安装架4，所述安装架4安装在壳体1内，所述配电管理单元2和综合电源管理单元3均安装在安装架4上，所述壳体1 其中两侧边均设置有散热网孔5，所述散热网孔5安装有散热风扇6，所述壳体1其中一内壁设置有蜂鸣器7、故障显示屏8、所述散热风扇6、蜂鸣器7、故障显示屏8和配电管理单元2均电连接于综合电源管理单元3。

进一步的，所述综合电源管理单元3包括漏电保护器201、AC-DC电源202、 DC-AC逆变器203、DC-DC电源模块204、隔离式充电模块205和电源控制板 206，所述漏电保护器201、蜂鸣器7、故障显示屏8、AC-DC电源202、DC-AC 逆变器203、DC-DC电源模块204和隔离式充电模块205均通过直流母线电连接于电源控制板206。

进一步的，所述配电管理单元2包括配电控制板301和若干个配电开关 302，所述配电控制板301与电源控制板206连接。

进一步的，所述壳体1的后部设置有硅发输入接口101、底盘电池及硅发信号102、专用蓄电池接口103、220V市电输入接口104、交流输出接口105、直流插座及照明接口106、指挥通信接口107、保障支援接口108和诊断接口 109，所述隔离式充电模块205电连接在配电管理单元上，并通过底盘电池及硅发信号接口102连接车载蓄电池207和通过专用蓄电池接口103连接专用蓄电池，所述220V市电输入接口104连接AC-DC电源202和配电管理单元上，所述DC-AC逆变器203通过配电管理单元的配电开关302连接交流输出接口 105；所述漏电保护器201通过交流输出接口105连接在电源控制板206，所述诊断接口109连接配电控制板301。

进一步的，所述DC-DC电源模块204通过配电管理单元2和配电开关302 分别连接直流插座及照明接口106、指挥通信接口107和保障支援接口108。

进一步的，所述壳体1的前部设置有电源状态及故障显示屏8和故障及状态指示灯9，所述电源状态及故障显示屏8和故障及状态指示灯9均连接电源控制板206和配电控制板301。

进一步的，所述散热风扇6外设置有防护罩10。

采用进一步的技术方案有益效果：防护罩10起到防护作用，避免散热风扇6的叶片打击到电气元件设备。

与现有技术相比，本实用新型有益效果：本实用新型设置有配电管理单元2和综合电源管理单元3，使得电源装置具备220伏市电、汽车硅整流发电机和专用蓄电池组三种供电方式，对各种供电方式，具备自动、不间断、无冲击切换能；能够自动监控各供电回路的状态和显示功能；具有故障诊断和故障隔离功能，发生故障时能够故障告警；具有对蓄电池自适应智能充电和放电保护功能。

工作原理：

本实用新型设置有配电管理单元2、综合电源管理单元3和安装架4，安装架4安装在壳体1内，配电管理单元2和综合电源管理单元3均安装在安装架4上，壳体1的前部设置有电源状态及故障显示屏8和故障及状态指示灯9，散热网孔5安装有散热风扇6，综合电源管理装置工作时，散热风扇6 工作，使得外部通过散热网孔进入壳体1内，提高空气流动性，进而提高散热效果。

车载蓄电池207通过底盘电池及硅发信号接口102连接隔离式充电模块 205，220V市电输入接口104连接AC-DC电源202和配电管理单元，DC-AC 逆变器203通过配电管理单元的配电开关302连接交流输出接口105，漏电保护器201通过交流输出接口105连接在电源控制板206，诊断接口109连接配电控制板301，DC-DC电源模块204通过配电管理单元2配电开关302分别连接直流插座及照明接口106、指挥通信接口107和保障支援接口108，交流输出接口105通过电缆外接交流设备，直流插座及照明接口106外接直流插座和照明灯，指挥通信接口107外接指挥通信设备为其供电，保障支援接口108 外接保障支援设备；诊断接口109外接计算机检测系统，计算机检测系统用于检测配电模块和综合电源模块是否损坏。

故障及状态指示灯9包括交流信号灯901、直流信号灯902、其他故障信号灯903、输入指示灯904、总开关信号灯905、电源开关信号灯906、指挥通信设备信号灯907、保障支援设备信号灯908、交流电源插座信号灯909、直流电源插座信号灯910、汽车蓄电池组状态灯911、紧急供电信号灯912和照明指示灯913。

其中交流信号灯901包括过/欠压指示灯、过流指示灯和漏电指示灯，直流信号灯包括欠压指示灯、过流指示灯，输入指示灯包括有220V市电指示灯、汽车硅整发电机指示灯和专用蓄电池组指示灯。

电源状态及故障显示屏，220V市电供电时，可通过220V市电分出1路交流220V正常电源(2.2KW)，另外转换出24V正常电源(400W)，DC24V不间断电源输出(1.4KW)，AC220V不间断电源输出(0.8KW)，DC12V不间断电源输出 (30W)，同时通过220V市电为专用蓄电池(或车载蓄电池)充电；硅整流发电机供电时，优先通过硅整流发电机转换出24V不间断电源输出(1.4KW)，AC220V 不间断电源输出(0.8KW)、DC12V不间断电源输出(30W)，同时具备为车载蓄电(或专用蓄电池)充电能力；专用蓄电池供电时，输出DC24V不间断电源 (1.4KW)、AC220V不间断电源(0.8KW)、DC12V不间断电源(30W)不间断输出；在综合电源管理装置发生期间损坏或者软件故障的情况下，能够手动操作，接通车内所有设备供电，一键接通所有供电输出电源。

综合电源管理装置要求在市电供电的情况下，充满专用蓄电池组后能向汽车蓄电池组充电，硅整流发电机供电的情况下，在充满汽车蓄电池组后能向专用蓄电池组充电，在方案设计中设置了公共直流母线环节，充电模块都通过直流母线获取供电向车载蓄电池或者专用蓄电池充电，充电模块设计了启停开关，按照预定的逻辑，硅整流发电机正常情况下直接连接了车载蓄电池，当硅整流发电机经过S3接触器向直流母线供电时，如果车载电池已经充满，则此时充电模块可以向专用蓄电池充电；同样的，如果是市电在维持直流母线，优先启动充电模块且为专用蓄电池充电，如果专用蓄电池已经充满，且综合电源控制板检测到车载电池电压不足而硅整流发电机未处于发电状态，则控制充电模块切换为给车载电池充电。

对于特种车辆铅酸蓄电池，参照GJB516A-95，充电电流与Ce/20的比值不小于2，即安全充电的倍率在0.1C左右。车载电池的容量为95AH，而专用蓄电池的容量为110AH，容量差别不大，按0.1C计算，两种电池的充电电流不超过9.5A即可同时满足两种电池不超过0.1C的需求。据此计算，充电功率为24V*9.5A＝228W，实际设计中取200W。这意味着一个放空的蓄电池，实际充满电时间大约需要12-16小时。

充电电路采用恒压限流的方式，即先采用最大电流9.5A对电池进行充电，随着充电时间持续，电池电压逐渐上升，在25V以上电压时，充电电流逐渐减小，到28V时维持恒压状态，让电池处于浮充状态，补充电池的自放电损失。

综合电源管理装置在市电输入时，需要提供24V正常供电400W、220V正常供电2.2KW，提供电池充电功率200W，其中24V正常供电400W由AC-DC开关电源产生，有90％的效率，电池充电功率200W经过了AC-DC开关电源和充电电路的电源模块的转换，效率只有约80％，此外控制电路板、机箱内风扇、接触器等部件的功耗约50W(同样经过转换，效率约80％)，因此折算到220V 市电输入端，总功率为：

2200W+(400W÷90％)+(200W÷0.8)+(50W÷0.8)＝2957W

这部分供电功率约3KW，是所有不间断供电之外，单纯由市电输入时所需要的额外提供的供电容量。

在所有不间断输出电源中，12V不间断输出有30W，来自AC-DC开关电源和DC-DC两级转换，效率约80％；各路24V不间断输出总容量1.4KW，但任何时候输出功率累加不超过1.1KW，市电输入时，不间断24V输出来自AC-DC开关电源和DC-DC模块的两级转换，综合效率约88％；220V/0.8KW不间断输出来自市电经AC-DC开关电源变换后再经DC-AC逆变器的转换，综合效率约82％。因此所有不间断输出电源的功率折算到220V输入端为：

(30W÷80％)+(1100W÷88％)+(800W÷82％)＝2263W

因此市电输入时，所需要具备的总供电容量为上述两部分折算功率相加： 2957W+2263W≈5.2KW

同样的，仅由硅整流发电机供电时，维持12V不间断输出有30W，来自 DC-DC单级转换，效率约90％；各路24V不间断输出总容量1.4KW，但任何时候输出功率累加不超过1.1KW，硅整流发电机供电时，不间断24V输出来自 DC-DC模块的单级转换，综合效率约95％；220V/0.8KW不间断输出来自市电经 AC-DC开关电源变换后再经DC-AC逆变器的转换，综合效率约90％；此外还要提供电池充电功率200W，充电部分经过了充电电路的电源模块的单级转换，效率约88％，此外控制电路板、机箱内风扇、接触器等部件的功耗约50W(同样经过转换，效率约85％)。因此所有不间断输出电源的功率折算到硅整流发电机输入端为：

(30W÷90％)+(1100W÷95％)+(800W÷90％)+(200W÷88％)+(50W÷85％)≈2.4KW仅由专用蓄电池供电时，和仅由硅整流发电机供电时唯一的差别在于不再需要考虑充电，因此所有不间断输出电源的功率折算到专用电池输入端为：

(30W÷90％)+(1100W÷95％)+(800W÷90％)+(50W÷85％)≈2.14KW

综合电源管理装置设计方案中，用配电箱控制板检测了所有支路的电压、电流，通过485总线还可以获得综合电源内部各种电压、电流和关键电源模块的工作状态，一旦某个支路或者某个状态参数出现异常，即可迅速产生告警动作和保护动作，通过指示灯、显示屏、蜂鸣器产生提示信息，对应的提示信息会在板载存储器上生成事件记录，可供随时查阅。

其中220V交流电压采样使用精密电压互感器实现，220V交流电流采样使用电流互感器实现，直流电压通过电阻分压和运算放大器调理实现，直流电流通过康铜采样电阻实现，交流漏电电流采用漏电互感器实现。

综合电源管理装置要求对各路输入、输出电源进行用电保护，其中对交流市电输入，按照输入电压范围176V—264V范围设定，但AC-DC开关电源是超宽输入电压范围(90V-264V)，因此输入电压超出220V±15％范围时，只预警而不关断AC-DC输出，超出220V±20％范围时，关断市电输入；对于市电220V 输入的漏电流，在GB9706.1-2007附录A中指出电流危险的频段是10～200Hz，一般认为正弦波电流值达到0.5mA时，人体会有感知，这个通过人体能引起任何感觉的最小电流叫感知阀。因此，如果系统漏电流在0.5mA以内则维持正常工作，高于0.5mA但小于漏电保护器的保护门限(30mA)则产生告警但不切断电源，高于漏电保护器的保护门限就会切断输入电源；对于220V不间断输出，如果输出电压在220V±20％范围内，则保持正常输出；超过此范围就会产生保护动作，关断逆变器并产生告警信息，不间断220V的输出电流短时间内2倍过载都不会产生告警，但过载倍数超过2倍或1.2倍过载持续超过10 秒，就会关断逆变器输出；对专用蓄电池，当检测到电池电压在23-28V范围内，则正常工作，电池电压低于23V但高于21V时，产生告警但维持正常工作，如果此时具备充电条件则启动充电，检测到电池电压低于21V则关断电源输出，只维持电池的充电功能；对于24V正常输出，电压和直流母线一致，在23-28V范围内正常工作，21-23V之间时告警但不切断输出，低于21V则切断输出；24V正常输出的电流被实时采样，如果电流在0-20A范围内，则正常输出，超过20A就会触发保护，输出将被切断，直至负载恢复正常，输出可在1.5秒内自动恢复；不间断输出的12V，电压如果在10-15V范围内，则正常输出，超出这个范围将会触发保护，切断输出，不间断输出的12V的电流如果超过3.0A，就会触发过载保护，输出被切断，直至负载恢复正常，可在 1.5秒内自动恢复；各路不间断24V输出电源，均在21-28V范围内维持正常输出，21-23V低压报警，低于21V时关断输出，各路电流也均设定在120％额定值以内时正常输出，超过120％额定电流就会断开输出并产生相应的告警信息。

综合电源管理装置要求任何一路电源发生故障，都可以有故障隔离功能，在设计方案中我们在每一路电源输出均设置了继电器，用于断开有故障的支路，而不至于影响其他支路的输出。例如当220V正常输出发生交流过流时，只会切断220V正常输出的继电器，而不影响其他支路；当市电220V输入发生欠压故障或者漏电保护时，综合电源管理装置自动检测硅整流发电机、专用蓄电池是否具备供电能力，并优先切换到硅整流发电机供电的模式下，此时关断24V正常输出、220V正常输出，其他各支路不受影响；当各路24V直流不间断输出发生过流/直流欠压故障时，也仅关断发生过流的那个支路，其他支路的输出不受影响。因故障被隔离的各个支路，如果故障消除，负载阻抗恢复正常，则程序会在1.5秒内自动恢复供电。

综合电源管理装置要求具有对蓄电池自适应智能充电和放电保护功能，在设计方案中，当市电供电时，如果检测到专用蓄电池电池电压低于23V，则进入充电状态。电池充电模块采用恒压限流的充电模式，限定最大充电电流为9.5A，随着蓄电池电压逐步升高，限流电流也逐步减小，到28V时，限流电流近乎于0，处于浮充状态，以补充电池自放电的损失，如果28V持续浮充时间超过15分钟，则认为电池已经充满，即可关闭充电模块。如果在蓄电池充电过程中检测到市电掉电，则程序自动检测硅整流发电机是否具备供电条件，如果具备，则自动切换到硅整流发电机供电模式，充电模式可以继续进行。

当市电正常供电时，专用蓄电池确认已经完成充电，则程序自动检测硅整流发电机的状态，如果硅整流发电机未启动，且车载蓄电池的电压低于23V，则打开充电电路和充电切换开关，给车载蓄电池充电，同样的充电电流限制在9.5A，按照恒压限流的模式为车载电池充电；如果在此期间硅整流发电机启动了，则停止充电电路，车载蓄电池将自动由硅整流发电机充电。

综合电源管理装置要求具有自动检测、保护报警、故障报警和自动记录等功能的要求，设计方案中用电源控制板检测了硅整流发电机、直流母线、专用蓄电池的电压，还检测了逆变器输出电压、DC-DC模块输出电压、电池充电电路电流，通过485总线传给配电控制板；配电控制板检测了市电输入电压、不间断220V输出电压、24V正常输出电压/电流、12V不间断输出电压/ 电流、24V不间断输出电压/电流。因此全面的检测了所有的电压电流信息，能够控制所有输出支路的通断，一旦某个支路或者某个状态参数出现异常，即可迅速产生告警动作和保护动作，通过指示灯、显示屏、蜂鸣器产生报警提示信息，同时对应的提示信息会在板载存储器上生成事件记录，板载存储器具备64Kb存储空间，其中有32Kb用于存储事件记录，每条故障信息长度为128b(含故障的年月日时间标记和事件信息编码和校验信息)，累计可以存储256条记录，可供随时查阅，存储空间循环使用，空间存满以后按照时间顺序，最新的事件记录覆盖最老的事件记录。

综合电源管理装置要求在器件损坏或软件故障状态下，能够手动操作，一键接通所有供电输出电源，在设计方案中，电气回路每个通断继电器的控制线圈上单独设置一组控制电路，由应急供电端子直接控制。在紧急状态下，不经过软件，可直接由应急端子接通所有控制线圈，这样所有供电支路全部接通，保持全部供电能力；紧急供电开关设置在操作面板的右侧，是一个带自锁和指示灯的按键，按下按键，就接通所有继电器线圈控制回路的ON/OFF 电平，使其处于接通的状态；按键自锁，因此能够维持接通状态，接通的同时也会接通按键上的指示灯，因此能够指示当前紧急供电的状态。

综合电源管理装置安装在车内，外形、体积、重量和颜色均有要求，根据设计方案，电源机箱总体呈现出长方体形态，操作显示面板在正立面，输入输出航插端子在背后上方，两个侧面是进出风口，电源总体外形尺寸不超过482.6mm×400mm×375mm，综合电源管理装置总重量控制在35kg，颜色设计为冰灰色(T.冰灰(GY09)B04-5.II.Y-Q/321181KYH 021-2017)。

其中核心电源部分的设计较为复杂，因为内部集成的电源模块比较多且散热需求也比较集中，设计方案中将主要的大功率电源安装在一个矩形框架内，风道沿两个侧面进出。

结构设计总体是一个长方体形式，正立面为操作显示面板，设置所有的指示灯、按键、开关、显示屏；侧立面为进出风口，背后上方设置航插端子。外形控制在482.6mmX400mmX375mm。电源总体质量控制在35kg。

其中核心电源部分的设计较为复杂，因为内部集成的电源模块比较多且散热需求也比较集中，设计方案中将主要的大功率电源安装在一个矩形框架内，风道沿两个侧面进出。

框架内安装的电源模块包含：3KW AC-DC开关电源、0.8KW DC-AC逆变器、1.4KWDC-DC模块、200W蓄电池充电模块，这几个模块的损耗计算如下：

3KW的AC/DC效率为90％，正常条件下，额定输出功率2.5KW，损耗278W；逆变器效率90％,按照额定输出0.8KW，损耗89W；1.4KW的DC-DC模块提供所有24V不间断输出，总功率为1400W，但任何时刻24V不间断输出的最大功率约1100W，效率可达95％,损耗为58W；蓄电池充电模块总功率为200W，效率92％,损耗为18W。总计损耗为：

P＝278W+89W+58W+18W＝443W

按照散热风口出口温升10K考虑，大约需要50CFM的通风量，相当于约 3dm2面积的出风口上获得接近1.45m/s的风速。

12V的不间断输出电源模块直接安装在框架上方电路板上，功率仅30W，效率90％，损耗仅3.3W，因此无需额外设置散热措施，仅依靠框架周边流动空气即可良好散热。

框架上方的电路板安装空间设置2块电路板，其中一块是电源控制板，主要控制框架内的各电源模块，另外一块为配电控制板，板上布置配电所需的各种电压电流采样和继电器，主要用于电源监控、保护和操作面板的按键指示灯控制。

消)用于对显示屏信息进行操作；右侧上方是两个LED电池指示灯，分别指示底盘电池和专用电池的剩余电量和充放电状态；右侧下方是3个金属按键，用于故障复位、紧急供电、车内照明。

蜂鸣器和显示屏集成在一起，不在面板上单独设置蜂鸣器，显示屏不设置单独的开关，当显示屏下方5个按键任何一个按下，即可立即接通显示屏，点亮背景光，显示电源工作状态。

操作显示部分根据容错设计的要求布置这些开关和指示灯——当显示屏操作出现异常时，可以通过按键和指示灯对电源输出进行直接控制；当按键指示灯出现异常时，通过紧急供电可以将所有输出电源一键接通。

系统主页用于显示市电、硅整流发电机、专用电池当前的状态，可以观察当前供电的电源以及应急开关是否启动；配电管理页面可以观察到每一个类型的每一个设备供电电压、电流信息，及是否接通的状态；故障信息页面显示各种记录的故障信息即每个故障对应的时刻。

按照设计指标要求，电源线之间及电源线对地之间的绝缘电阻应不小于 100兆欧，应能承受500伏直流电源(门限电流1毫安)在1分钟时间内不击穿。再具体设计方案中，进线220V的L和N线，按照4mm的爬电距离和2mm 的电气间隙的原则布线，选用的DC-AC开关电源和AC-DC逆变器都遵循L、N 线对地绝缘强度1500V交流，按照DC500V测试绝缘电阻，连同控制电源一起，任何一个部件的绝缘电阻不低于500兆欧，确保全部组合的绝缘电阻不小于 100兆欧。输出各路直流电源，按照电气间隙1mm，爬电距离2.5mm的原则布线，确保交流绝缘强度不低于1000Vac，绝缘电阻不低于250兆欧。

其它安全措施如下：在综合电源和配电箱内部，高压元件和线路上，会粘贴醒目的带电标志；

交流输入端采用带漏电保护功能的断路器，可应对过载、短路、漏电这三类安全风险；

选用的逆变器具备快速短路保护功能；各直流电气回路按照1.2-1.5倍电流容量安装汽车保险丝，且保险丝作为备品备件放置在车内。

在本综合电源系统中，电源运行时容易引发故障和失效的几个关键因素为：高温湿热、震动冲击、极端低温。因此电路设计上采取了附加措施应对。

要避免高温湿热，一方面在电源模块、逆变器选型时，要尽可能的选择转换效率高、无故障工作时间长、工作环境温度范围宽的型号，另一方面要求厂家对出厂电源进行强化的三防喷涂。目前选择的AC-DC开关电源效率90％， DC-AC逆变器效率为90％，DCDC模块效率95％；所有模块的平均无故障工作时间都在10万小时以上，标称工作温度-40-70℃。

针对震动冲击问题，属于环境适应性设计要解决的问题，请参见环境适应性措施的章节。

针对极端低温，除了元器件选型要考虑跟宽的温度范围，电路设计方面，也做了考虑——显示屏是低温工作的瓶颈，如果显示屏发生故障，电源无法操作时，可以通过按键和指示灯对电源输出进行直接控制；当按键指示灯出现异常时，通过紧急供电可以将所有输出电源一键接通。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.综合电源管理装置，其特征在于：包括壳体(1)、配电管理单元(2)、综合电源管理单元(3)和安装架(4)，所述安装架(4)安装在壳体(1)内，所述配电管理单元(2)和综合电源管理单元(3)均安装在安装架(4)上，所述壳体(1)其中两侧边均设置有散热网孔(5)，所述散热网孔(5)安装有散热风扇(6)，所述壳体(1)其中一内壁设置有蜂鸣器(7)和故障显示屏(8)，所述散热风扇(6)、蜂鸣器(7)、故障显示屏(8)和配电管理单元(2)均电连接于综合电源管理单元(3)。

2.如权利要求1所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述综合电源管理单元(3)包括漏电保护器(201)、AC-DC电源(202)、DC-AC逆变器(203)、DC-DC电源模块(204)、隔离式充电模块(205)和电源控制板(206)，所述漏电保护器(201)、蜂鸣器(7)、AC-DC电源(202)、DC-AC逆变器(203)、DC-DC电源模块(204)和隔离式充电模块(205)均通过直流母线电连接于电源控制板(206)。

3.如权利要求1所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述配电管理单元(2)包括配电控制板(301)和若干个配电开关(302)，所述配电控制板(301)与电源控制板(206)连接。

4.如权利要求2所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述壳体(1)的后部设置有硅发输入接口(101)、底盘电池及硅发信号接口(102)、专用蓄电池接口(103)、220V市电输入接口(104)、交流输出接口(105)、直流插座及照明接口(106)、指挥通信接口(107)、保障支援接口(108)和诊断接口(109)，所述隔离式充电模块(205)电连接在配电管理单元上，并通过底盘电池及硅发信号接口(102)连接车载蓄电池(207)和通过专用蓄电池接口(103)连接专用蓄电池，所述220V市电输入接口(104)连接AC-DC电源(202)和配电管理单元上，所述DC-AC逆变器(203)通过配电管理单元的配电开关(302)连接交流输出接口(105)；所述漏电保护器(201)通过交流输出接口(105)连接在电源控制板(206)，所述诊断接口(109)连接配电控制板(301)。

5.如权利要求4所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述DC-DC电源模块(204)通过配电管理单元(2)和配电开关(302)分别连接直流插座及照明接口(106)、指挥通信接口(107)和保障支援接口(108)。

6.如权利要求1所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述壳体(1)的前部设置有电源状态及故障显示屏(8)和故障及状态指示灯(9)，所述电源状态及故障显示屏(8)和故障及状态指示灯(9)均连接电源控制板(206)和配电控制板(301)。

7.如权利要求1所述的综合电源管理装置，其特征在于：所述散热风扇(6)外设置有防护罩(10)。

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