一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车的制作方法

本实用新型涉及电源车技术领域，尤其涉及一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车。

背景技术：

随着国民经济的飞速发展，日常生产生活中对电能的供电要求越来越高，传统的应急电源车(车载发电机组模式)逐渐不能适用于越来越高的保电要求。在保电行动中为保证供电的连续性，若是出现断电再启动发电机则会出现明显的断电恢复时间间隔；若令电源车的发电机组在空载运转待命，则对机组自身损伤很大；即便以牺牲发电机组寿命为代价令机组热备待命，从空载到满载运行一般需要十几秒时间，而且其开关自动合闸切换也存在明显瞬间中断，难以独立满足一些高标准的保电要求。为了解决上述问题UPS(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply)，即不间断电源系统被引入车载化，即UPS电源车。UPS是将蓄电池与控制主机相连接，通过主机逆变器等模块将系统中蓄电池的直流电转换成市电。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS将电池的直流电能通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应交流电，为切换备用电源争取时间，从而达到不断电效果，维持负载正常工作，保护负载软、硬件不受损坏。如图1所示保电时将UPS系统串接在被保护的电路中，交流电源输入由整流器转变为直流电源。逆变器将此直流电源或者来自电池的直流电源转变为交流提供给负载。当市电停电时可以通过蓄电池组提供几分钟甚至几十分钟的后备电源。为机组启动提供了过渡时间，同时UPS系统具有电能质量高、使用节能环保等优点，特别适用于大型文体活动、高级别会议等重要保电行动。因此UPS电源车越来越受到相关部门的关注。

目前现有UPS电源车有两种类型，一种为纯UPS电源车，即车辆上仅搭载蓄电池和UPS系统。这种UPS电源车一般配备的蓄电池比较多，整机的满载后备时间比较长，一般为十几分钟以上甚至一小时，这种UPS电源车对于小功率负载保电时可单独完成保电工作，不需要发电机组的配合作业。但对于大功率负载一般需要与发电机组配合使用，UPS电源车仅起到过渡电源的作用。即为混合式UPS电源车，这种UPS电源车同时安装有UPS系统和发电机组，该车配备的蓄电池较少，整机满载后备时间也较短，一般为几分钟。这种车型上的UPS电源作为发电机组启动的过渡电源。混合型UPS电源车还可以使用发电机组单独带负载，作为发电车使用。从功能先进性和实用性来说，混合式UPS电源车比纯UPS电源车适用范围更广，实用性也更高，车辆本身也更具先进性。

现有的UPS电源车无论是纯UPS电源车还是混合型UPS电源车均是以普通二类底盘加UPS系统或机组组成。因为UPS系统中包含大量的蓄电池，因此这样方式存在以下不足。

1、蓄电池的重量较重，体积较大，对于车辆的载荷分布和总体布置是具有一定困难。因此，受二类底盘受到尺寸和重量的限制很难做到大功率的UPS电源车，或者做出来的电源车体积比较大影响了车辆通过性限制了车辆适用范围。

2、在UPS系统中蓄电池的质量直接影响整个系统的稳定，因此蓄电池价格往往也比较昂贵，在现有技术条件下，蓄电池需要定期充放电维护保养。而应急电源车属于“养兵千日，用兵一时”的抢修设备，在正常情况下应急电源车属于闲置状态，若蓄电池长时间闲置则会“饿死”。为了延长蓄电池寿命，UPS电源车不得不定期进行无实际用途的充放电保养，不仅增加工作量，而且浪费能源。

目前电动底盘工作原理是，蓄电池作为底盘的动力源，通过电机控制模块对动力电机进行控制，电机控制模块通过调频的方式改变动力电机的转速，实现不同的行驶速度。同时通过电池控制模块对蓄电池进行控制。电动底盘作为一种新能源底盘已经使用的越来越多，但是蓄电池的技术瓶颈依然制约着电动底盘的进一步推广，制约因素主要体现在以下两个方面：

1、为了保证车辆续航能力和负载能力，底盘需要携带大量蓄电池，这不但增加了底盘自重还占用了底盘两侧宝贵的空间；

2、电动底盘充电必须使用专用的充电桩，而充电桩价格昂贵并且尚未推广使用，仅在高速公路或个别有条件的单位才具有。因为以上原因，一般单位对这种节能环保的电动底盘望而却步。

UPS电源车和电动底盘具有一个相同的特性，就是均使用蓄电池提供能量。并且所使用的蓄电池均为储能型电池。且蓄电池的电压范围均为350V-500V。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种节能、高效的电动底盘UPS电源车，结合纯电动底盘和UPS电源车的结构特点，充分发挥他们优势互相弥补缺点，实现空间、能源的更合理配置，简化日常维护工作，提高工作效率、减少能源损耗。

纯电动底盘与UPS电源车结合存在两种方案：

方案一：根据UPS电源车蓄电池容量来匹配开发电动底盘。

方案二：根据现有电动底盘蓄电池容量匹配开发UPS电源车。

由于国家相关规定要求电动底盘的蓄电池品牌和容量是需要报备并进行相应的形式试验的。一旦改变蓄电池品牌或容量就需要重新进行定型试验，这需要花费大量的人力、物力、财力。对于UPS电源车这种小众产品单独开发底盘无疑是一种浪费的。所以从这方面来讲方案一不如方案二。

由于蓄电池容量是一定的，如果增加UPS系统带载能力，则后备时间会相应减小。如提高UPS系统后备时间，则带载能力会有所下降。考虑到纯UPS电源车的优越性不如混合型UPS电源车。因此本实用新型采用的是一种基于纯电动底盘的UPS电源车。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车，包括包括车载电池系统、电动底盘系统、UPS系统和特制车厢，所述车载电池系统分别与电动底盘系统和UPS系统相连；所述电动底盘系统包括电动底盘，所述特制车厢固定安装在电动底盘上，所述UPS系统包括UPS电源系统、集成控制系统、车载发电系统，所述UPS电源系统与车载发电系统通过集成控制系统自动集中控制。

在上述方案基础上，所述车载电池系统包括电池组和电池控制器，所述电池组与电池控制器电性连接；

所述电动底盘上设有动力电机、电机控制器、变速器、差动器驱动轴，所述动力电机的输入端与电池组的输出端通过电池控制器连接且与电机控制器的输出端连接，所述动力电机的输出端通过变速器与差动器驱动轴连接，所述差动器驱动轴用于驱动电动底盘行驶；

所述UPS电源系统包括UPS主机，所述集成控制系统包括ATS自动切换开关，所述车载发电系统包括发电机组，所述UPS主机与ATS自动切换开关的输出端连接，所述ATS自动切换开关的两个输入端分别与市电电源、车载发电系统的输出端连接，UPS主机的输入端与电池组的输出端通过电池控制器连接。

在上述方案基础上，所述电池组为蓄电池组，所述电池控制器为蓄电池输出控制装置，蓄电池组通过蓄电池输出控制装置控制电能向UPS主机和底盘电源输入输出切换，当市电电源失电瞬间，UPS主机内的静态开关可无间断地将车载电池系统接入。

在上述方案基础上，所述特制车厢内分设UPS主机舱、机组舱、排风降噪舱、电缆舱，所述UPS主机舱内设有UPS电源系统、集成控制系统，所述机组舱内设有发电机组，所述排风降噪舱内设有排风隔声障，所述电缆舱内设有电缆卷盘。

在上述方案基础上，所述UPS主机舱与特制车厢顶部之间设置通风夹层，作为机组进风通道，机组进风通道的进风口设置在特制车厢的前端面或两侧面前部。

在上述方案基础上，所述车载发电系统还可通过断路器直接向可间断负荷供电。

在上述方案基础上，所述UPS主机输出到不可间断的负荷。

在上述方案基础上，所述UPS主机的底部和侧面分别安装有用于缓冲行车震动与急刹车惯性力的减震底座与缓冲支撑，所述UPS主机的底部两端设有用于防止减震底座撕裂的限位块。

在上述方案基础上，还包括温控系统，所述温控系统包括空调主机、空调机控制器、第一切换开关、第二切换开关、直流逆变器，市电电源与车载发电系统分别输入第二切换开关，所述直流逆变器将电池组的直流电逆变为220V交流电，并与第二切换开关的输出端分别输入第一切换开关，第一切换开关的输出端经空调机控制器接入空调主机，使空调主机的电源优先来自市电电源、车载发电系统、电池组，气温感应器检测UPS主机舱内的气温信息并将其传入空调机控制器，从而控制空调主机随温度范围而自动启停。

本实用新型最大的特点不是单单将现有UPS电源车的普通底盘更换为电动底盘，而是更换后UPS系统与借用电动底盘蓄电池能源，并通过蓄电池输出控制装置对蓄电池进行保护和输出选择。因此与现有技术相比除了保留UPS电源车的各个功能外还具有以下优点：

1、UPS系统借用电动底盘的蓄电池组节约了电池成本；

2、与传统UPS电源车相比，车厢不需要单独设置电池仓，节约了空间，且整车重量也相应减轻；

3、UPS系统自带充电系统可以使用普通市电进行充电，不需用额外的充电桩，使用成本低，适用客户范围更广，另外，可以选装保留电动底盘的充电口可以使用底盘充电口快速充电；

4、由于UPS系统和电动底盘共用蓄电池，所以在底盘运行时可视为对电池的放电过程，不像普通二类底盘的UPS电源车那样需要定期对蓄电池进行充放电保养；

5、底盘使用电动底盘，无油耗，减少了尾气排放，降低了抢修保电成本；也使工作更环保。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为现有技术中的UPS系统原理示意图；

图2为一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车的结构示意图；

图3一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车的工作原理图；

图4一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车UPS主机安装底座减震结构图；

图5一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车主机仓温控系统原理图；

图6一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车系统示意图。

图中：

电动底盘1、特制车厢2、UPS电源系统3、集成控制系统4、温控系统5、发电机组6、排风隔声障7、电缆卷盘8、UPS主机9、蓄电池输出控制装置10、蓄电池组11、ATS自动切换开关12、市电电源13、车载发电系统14、断路器15、可间断负荷16、不可间断负荷17、底盘电源输入18、缓冲支撑19、限位块20、减震底座21、主机仓22、气温感应器23、空调机控制器25、空调主机24、第一切换开关26、第二切换开关27、直流逆变器30。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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。

一种共用纯电动底盘电瓶的混合型UPS电源车，包括：

车载电池系统，参照图3、图6，车载电池系统包括电池组和电池控制器，电池组与电池控制器电性连接，电池组为蓄电池组11，电池控制器为蓄电池输出控制装置10，蓄电池组11通过蓄电池输出控制装置10控制电能向UPS主机9和底盘电源输入18输出切换，当市电电源失电瞬间，UPS主机9内的静态开关可无间断地将车载电池系统接入，蓄电池输出控制装置10起到对蓄电池组11的保护和电能输出选择，操作蓄电池控制装置10使得当车辆需要移动时蓄电池组11接通底盘电源输入18，底盘电源输入18即电动底盘系统中动力电机的电源输入，当进行保电作业时蓄电池组11接通UPS主机9，从而起到蓄电池组11输出选择切换和保护的作用；

电动底盘系统，参照图6，电动底盘系统包括电动底盘1，电动底盘1上设有动力电机、电机控制器、变速器、差动器驱动轴，动力电机的输入端与电池组的输出端通过电池控制器连接且与电机控制器的输出端连接，动力电机的输出端通过变速器与差动器驱动轴连接，差动器驱动轴用于驱动电动底盘1行驶；

UPS系统，参照图2、图3、图6，UPS系统包括UPS电源系统3、集成控制系统4、车载发电系统14，UPS电源系统3与车载发电系统14通过集成控制系统4自动集中控制，UPS电源系统3包括UPS主机9，集成控制系统4包括ATS自动切换开关12，车载发电系统14包括发电机组6，车载发电系统14还可通过断路器15直接向可间断负荷16供电，UPS主机9与ATS自动切换开关12的输出端连接，ATS自动切换开关12的两个输入端分别与市电电源13、车载发电系统14的输出端连接，UPS主机9的输入端与电池组的输出端通过电池控制器连接，UPS主机9输出到不可间断的负荷17；

特制车厢2，参照图2，特制车厢2固定安装在电动底盘1上，特制车厢2内分设UPS主机舱22、机组舱、排风降噪舱、电缆舱，UPS主机舱22内设有UPS电源系统3、集成控制系统4，机组舱内设有发电机组6，排风降噪舱内设有排风隔声障7，电缆舱内设有电缆卷盘8，UPS主机舱22与特制车厢2顶部之间设置通风夹层，作为机组进风通道，机组进风通道的进风口设置在特制车厢2的前端面或两侧面前部，UPS主机舱22的舱顶，可设置为梯形结构，以改善夹层通风面积。

其中，特制车厢2是指根据底盘吨位、法规允许等综合考虑为机组特制的车厢，并且车厢厢体墙壁四周填充有吸音隔热材料，可以为玻璃棉也可以为聚氨脂发泡材料。

参照图4，UPS主机9的底部和侧面分别安装有用于缓冲行车震动与急刹车惯性力的减震底座21与缓冲支撑19，UPS主机9的底部两端设有用于防止减震底座21撕裂的限位块20。

本实用新型的UPS应急电源车还包括温控系统5，参照图5，温控系统5包括空调主机24、空调机控制器25、第一切换开关26、第二切换开关27、直流逆变器30，市电电源13与车载发电系统14分别输入第二切换开关27，直流逆变器30将电池组的直流电逆变为220V交流电，并与第二切换开关27的输出端分别输入第一切换开关26，第一切换开关26的输出端经空调机控制器25接入空调主机24，使空调主机24的电源优先来自市电电源13、车载发电系统14、电池组，气温感应器23检测UPS主机舱22内的气温信息并将其传入空调机控制器25，从而控制空调主机24随温度范围而自动启停。

本实用新型的UPS应急电源车，可将发电机组控制、市电与发电机组自动切换开关、UPS系统控制、蓄电池输出控制等功能集成于一体化控制柜，以实现集中监控。本实用新型的UPS应急电源车可不装发电机组而仅设UPS电源系统。

本实用新型未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。