CN217486217U - 一种移动式应急照明供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种移动式应急照明供电系统，包括移动式箱体，移动式箱体内包括控制舱、供电舱和照明设备舱，还包括供电系统、照明系统、控制系统，供电系统和照明系统与控制系统连接；供电系统设置在供电舱内，照明系统设置在照明设备舱内，控制系统设置在控制舱内；供电系统包括发电单元和储能单元，发电单元包括柴油发电机组以及光伏发电系统，储能单元包括电池系统。本实用新型有益效果：一种移动式应急照明供电系统中，太阳能供电、发电机供电、市电供电三种供电模式互补，资源有效利用，蓄电池组容量自由扩展，供电能力灵活调整。

Description

一种移动式应急照明供电系统

技术领域

本实用新型属于照明系统领域，尤其是涉及一种移动式应急照明供电系统。

背景技术

现代社会离不开电，它渗透到人类生产、生活的每一个角落,有些地区因为复杂的地理环境，面临着电力工程推进困难、造价高等问题，移动式应急照明供电系统能够首先实现能源在时间、空间上的互补，提供稳定、可靠的供电保障，有着十分显著的现实意义。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种移动式应急照明供电系统，实现能源在时间、空间上的互补，提供稳定、可靠的供电保障，有着十分显著的现实意义。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种移动式应急照明供电系统，包括移动式箱体，移动式箱体内包括控制舱、供电舱和照明设备舱，还包括供电系统、照明系统、控制系统，供电系统和照明系统与控制系统连接，控制系统内设置有驱动电路；

供电系统包括发电单元和储能单元，发电单元包括柴油发电机组以及光伏发电系统，储能单元包括电池系统；

发电单元还包括直流充电器和交流充电器，直流充电器和交流充电器分别将光伏发电系统输出的直流电、柴油发电机或市电输出的交流电输送给电池系统；

电池系统还连接有逆变器，逆变器将电池系统储存的能量转换为交流电输出给用电单元，用电单元包括照明系统。

进一步的，电池系统连接有BMS，BMS与控制系统连接，所述BMS为电池管理系统，BMS用于采集电池系统的电压、电流、剩余电量以及温度信息。

进一步的，直流充电器包括DC输入，DC输入与光伏发电系统的发电输出端连接，直流充电器内设置有逆变电路，驱动电路驱动逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流。

进一步的，交流充电器包括输入端，输入端与发电机或市电连接，交流充电器内设置有电源EMI滤波器，输入端输入的交流电经过EMI滤波和整流后的直流输入到全桥逆变电路，驱动电路驱动全桥逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流。

进一步的，逆变器包括隔离升压及保护电路、IGBT驱动电路、功率逆变电路、低通滤波电路以及电压电流取样电路；

逆变电路的DC输入端与电池系统连接，输入的直流电先要经过DC-DC 变换原理升压，升压后经过功率逆变电路转换为按正弦波变换的SPWM信号，方波信号经过低通滤波后变为正弦波输出。

进一步的，控制系统包括电源模块、单片机和外设驱动电路；

电源模块从电池系统输出端取电，经DC-DC转换成12V用来驱动继电器和线性稳压后供给单片机及外围电路；

单片机通过GPIO+驱动电路控制供电系统、照明系统的使能并控制继电器的通断，通过串口控制屏幕显示输入功率、输出功率、剩余电量信息。

进一步的，移动式箱体内设置有控制舱、供电舱和照明设备舱，供电系统设置在供电舱内，照明系统设置在照明设备舱内，控制系统设置在控制舱内，控制舱、供电舱和照明设备舱分别开设有控制舱门、供电舱门和照明设备舱门；

供电舱内还设置有用于放置柴油发电机的油机舱，油机舱靠近柴油发电机一侧的舱壁设置有通风百叶窗；

光伏发电系统包括太阳能板，太阳能板设置在移动式箱体的上方。

进一步的，太阳能板包括第一太阳能板、第二太阳能板和第三太阳能板，第一太阳能板固定设置在移动式箱体的顶部，第二太阳能板和第三太阳能板分别设置在第一太阳能板的两侧，第一太阳能板的边缘部分分别通过铰接轴与第二太阳能板和第三太阳能铰接。

进一步的，移动式箱体内还设置有辅助设备舱，辅助设备舱内设置有供电系统、照明系统所需的电缆。

进一步的，移动式箱体内还设置有保障设备舱，保障设备舱内设置有光伏帐篷，光伏帐篷包括帐篷本体以及设置在光伏帐篷外壁的小太阳能板。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种移动式应急照明供电系统具有以下有益效果：

(1)本实用新型所述的一种移动式应急照明供电系统中，太阳能供电、发电机供电、市电供电三种供电模式互补，资源有效利用，蓄电池组容量自由扩展，供电能力灵活调整；

(2)本实用新型所述的一种移动式应急照明供电系统设置在一个箱体内，将整体的设备通过载具运输，可以灵活的应用到任何需要使用的场景，提高了通用性；

(3)本实用新型所述的一种移动式应急照明供电系统的太阳能板设计为折叠结构，一方面扩大了采集面积，另一方面提高了便携性；

(4)本实用新型所述的一种移动式应急照明供电系统的舱体内设置有多个单独的隔间，布置合理，每个隔间内用于放置不同的部件，提高空间利用率。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的移动式箱体太阳能板展开状态示意图；

图2为本实用新型实施例所述的移动式箱体太阳能板折叠状态示意图；

图3为本实用新型实施例所述的移动式箱体结构示意图；

图4为本实用新型实施例所述的总体设计思路的组成框图示意图；

图5为本实用新型实施例所述的电池管理系统电气接线图示意图；

图6为本实用新型实施例所述的控制系统原理框图示意图；

图7为本实用新型实施例所述的控制系统原理框图示意图。

附图标记说明：

1-移动式箱体；2-控制舱；3-照明设备舱；4-油机舱；41-通风百叶窗； 5-第一太阳能板；6-第二太阳能板；7-第三太阳能板；8-光伏帐篷；81-帐篷本体；82-小太阳能板。

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。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

本方案中提供三种供电模式，包括柴油发电机组供电、市电接入供电、太阳能电池板供电。

通过电源控制系统进行电源输入切换，在有市电的情况下通过市电供电同时为蓄电池组蓄电；在没有市电情况下使用柴油发电机组或太阳能蓄电池进行供电。

电源智能管理系统可以针对当前使用环境和供电方式作出电源供电效率、供电时长等方面的评估，同时针对设备故障、线路故障、电池低电量等方面进行及时报警。

配套防水线缆和插排可以满足使用现场的快速接线、快速部署和用电安全。

同时本方案满足室内/账内节能照明灯供室内照明需要，具有多种照明模式，满足长时间照明要求；满足室外公共区域大范围移动式照明需求，具有多种照明模式，满足长时间照明要求；满足用户照明需求，配备各类便携式手持灯具，具有多种照明模式，满足长时间照明要求；

同时本方案的舱室内还设置有大容量移动电源，供笔记本电脑、打印机等办公设备长时间使用；同时提供太阳能一体化营帐，满足户外生存需求，营帐自带蓄电模块和供电接口，可以为小型灯具和移动通信设备充电；提供便携灭火器，用于应对小规模火情；提供便携式工具箱，包含各类手持工具，满足工程作业、驻扎、设备安装拆卸等工作使用；同时可配备便携式电动工具，满足工程抢险和特种作业使用。

本方案中的太阳能板包括多块，多块太阳能板的结构如图1和图2所示，第二太阳能板6和第三太阳能板7相对于第一太阳能板5活动连接，在使用的时候展开，在不使用的时候折叠起来，太阳能板采用柔性单晶硅太阳能电池板，可依据不同型号的移动式箱体1(可以将箱体放置在载具上实现移动功能)的尺寸和功率的要求制作出任何形状的玻璃封装的光伏组件，越野性能优秀，恶劣环境下适应性强，可随时随地接受太阳光将其转换为电能，为用电设备提供电力补充，以达到发电、蓄电的目的，提高绿色能源的利用率。

太阳能电池板块数为3块，采用折叠展开的结构方式；在运输过程中或者不使用时两侧较小太阳能电池板收起并覆盖在较大的太阳能电池板上；利用折叠结构方式，有效增加了太阳能电池板面积，扩大发电能力，同时在收起状态下也起到了保护作用，方式行驶过程中上方落物等突发情况对太阳能电池板造成损坏。

本方案中，移动式应急照明供电系统的内部按功能模块可划分为电池系统、直流充电器、交流充电器、逆变器、控制系统，电池系统为储能元件，直流充电器和交流充电器分别将太阳能板输出电能和柴油发电机输出的交流电充给电池系统，逆变器将电池系统储存的能量转换为交流电输出，控制系统控制各模块的使能和开关逻辑，组成框图如图4所示；

储能部分考虑到应用需求的大容量、高功率、长寿命、安全性、可靠性，选择磷酸铁锂电池作为储能元件。磷酸铁锂电池技术和生产工艺成熟、一致性高、安全性好，可满足大功率输出，并且寿命较三元锂电池长3至5倍。电池组所用管理系统(BMS)具有对总电压、总电流和温度参数的采集，并且对单体电池进行电压和温度的采集，并进行均衡管理，在必要时采取保护措施，还进行容量统计，通过通信总线对外提供电池组参数及状态数据。

电池充电系统部分为两部分，第一部分为发电机输出的220V交流电，经AC-DC充电器给电池组充电；第二部分为太阳能电池输入的直流电，经过 DC-DC充电器变换后给电池组充电。发电机输入和太阳能输入在对电池组充电的同时也可对逆变器提供能量。

电池组充电口和放电口串联的二极管使充电口和放电口具有单向性。当有充电输入时，充电电流只能从充电口流入，放电口串联的二极管由于正极的电压低于负极所以不会导通，保证电池组不会对外放电；在充电的同时逆变器有输出，且输出功率大于充电输入功率时，电池组会通过放电口补充能量输出；在没有充电输入时，电池组通过放电口提供给逆变器能量。

在发电机充电时，会关闭逆变器输出，直接将发电机输入接通到输出。

控制系统实现输入检测、各模块的使能控制、输入和输出的功率测量、控制屏幕显示数据等功能。

锂电池管理系统能够实时监测电池组的运行状况，对总电压、总电流和温度参数的采集，并且对单体电池进行电压和温度的采集，并进行均衡管理，在必要时采取保护措施，并完成对上位机的通信。

锂电池管理系统包含1个主控单元(BMCU)：主要负责检测电池总电压、电池单体电压、电池温度、电池总电流、充电继电器控制、放电继电器控制、 CAN通讯功能。锂电池管理系统电气框图如图5所示，图5中主控芯片 STC15F2K60S2。

直流充电器的输入为太阳能光伏发电的输出，其工作原理为驱动电路通过驱动全桥逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流，具体电路图如图中记载所示。

交流充电器的输入为发电机或市电，其工作原理为输入的交流电经过 EMI滤波和整流后的直流输入到全桥逆变电路，驱动电路通过驱动全桥逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流，具体电路图如图中记载所示。

逆变电路将电池组的直流电转换为交流电输出，其原理为输入的直流电电压较低，先要经过DC-DC变换原理升压，升压后再经过功率逆变电路转换为按正弦波变换的SPWM信号，方波信号经过低通滤波后变为正弦波输出，具体电路图如图中记载所示。

如图6所示，控制系统主要控制各部分的使能和开关逻辑、检测电压电流。由电源模块、单片机和外设驱动电路组成，单片机的主控芯片为 STC15F2K60S2。

电源模块在电池组输出端取电，经DC-DC转换成12V用来驱动继电器和线性稳压后供给单片机及外围电路。

单片机的工作有通过GPIO+驱动电路控制各模块的使能和控制继电器的通断，通过串口控制屏幕显示输入功率、输出功率、剩余电量信息，通过AD 检测电压、输入和输出电流，电流通过霍尔传感器测量，通过通信总线与电池组BMS通信获得电池组信息。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。

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

Claims (10)

1.一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：包括供电系统、照明系统、控制系统，供电系统和照明系统与控制系统连接，控制系统内设置有驱动电路；

供电系统包括发电单元和储能单元，发电单元包括柴油发电机组以及光伏发电系统，储能单元包括电池系统；

发电单元还包括直流充电器和交流充电器，直流充电器和交流充电器分别将光伏发电系统输出的直流电、柴油发电机或市电输出的交流电输送给电池系统；

电池系统还连接有逆变器，逆变器将电池系统储存的能量转换为交流电输出给用电单元，用电单元包括照明系统。

2.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：电池系统连接有BMS，BMS与控制系统连接，所述BMS为电池管理系统，BMS用于采集电池系统的电压、电流、剩余电量以及温度信息。

3.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：直流充电器包括DC输入，DC输入与光伏发电系统的发电输出端连接，直流充电器内设置有逆变电路，驱动电路驱动逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流。

4.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：交流充电器包括输入端，输入端与发电机或市电连接，交流充电器内设置有电源EMI滤波器，输入端输入的交流电经过EMI滤波和整流后的直流输入到全桥逆变电路，驱动电路驱动全桥逆变电路，将直流输入在高频变压器中形成高频交流信号，再将高频变压器输出的交流信号整流滤波后输出，驱动电路根据电压电流取样电路的反馈调节驱动信号使输出限压限流。

5.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：逆变器包括隔离升压及保护电路、IGBT驱动电路、功率逆变电路、低通滤波电路以及电压电流取样电路；

逆变电路的DC输入端与电池系统连接，输入的直流电先要经过DC-DC变换原理升压，升压后经过功率逆变电路转换为按正弦波变换的SPWM信号，方波信号经过低通滤波后变为正弦波输出。

6.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：控制系统包括电源模块、单片机和外设驱动电路；

电源模块从电池系统输出端取电，经DC-DC转换成12V用来驱动继电器和线性稳压后供给单片机及外围电路；

单片机通过GPIO+驱动电路控制供电系统、照明系统的使能并控制继电器的通断，通过串口控制屏幕显示输入功率、输出功率、剩余电量信息。

7.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：还包括移动式箱体(1)，移动式箱体(1)内设置有控制舱(2)、供电舱和照明设备舱(3)，供电系统设置在供电舱内，照明系统设置在照明设备舱(3)内，控制系统设置在控制舱(2)内，控制舱(2)、供电舱和照明设备舱(3)分别开设有控制舱(2)门、供电舱门和照明设备舱(3)门；

供电舱内还设置有用于放置柴油发电机的油机舱(4)，油机舱(4)靠近柴油发电机一侧的舱壁设置有通风百叶窗(41)；

光伏发电系统包括太阳能板，太阳能板设置在移动式箱体(1)的上方。

8.根据权利要求7所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：太阳能板包括第一太阳能板(5)、第二太阳能板(6)和第三太阳能板(7)，第一太阳能板(5)固定设置在移动式箱体(1)的顶部，第二太阳能板(6)和第三太阳能板(7)分别设置在第一太阳能板(5)的两侧，第一太阳能板(5)的边缘部分分别通过铰接轴与第二太阳能板(6)和第三太阳能铰接。

9.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：移动式箱体(1)内还设置有辅助设备舱，辅助设备舱内设置有供电系统、照明系统所需的电缆。

10.根据权利要求1所述的一种移动式应急照明供电系统，其特征在于：移动式箱体(1)内还设置有保障设备舱，保障设备舱内设置有光伏帐篷(8)，光伏帐篷(8)包括帐篷本体(81)以及设置在光伏帐篷(8)外壁的小太阳能板(82)。

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