一种UPS电源车及控制方法与流程

本发明涉及一种电源车，尤其涉及一种UPS电源车及控制方法。

背景技术：

随着国家综合实力的不断增强，重大会议和大型活动的不断增加，现场的应急保电保障及抢险通讯指挥需求强烈。现有的UPS电源车包括有底盘车、车厢、UPS主机、电池架、蓄电池组、电缆绞盘和输出箱。车厢内安装有UPS主机，UPS主机通过直流电缆与放置在电池架上的蓄电池组连接，UPS主机通过交流电缆与输出箱连接对外供电。

由于目前UPS电源车的蓄电池都是以电池架的形态安装在电源车车厢内部的，占用了车厢内部宝贵的空间。当蓄电池需检修和维护时只能在车厢内部局促的空间内进行，难度较大。

专利号为2016207903850的一种UPS电源车车厢散热结构，包括底盘车、车厢、UPS主机、开关柜和蓄电池组，这种散热结构存在冷风从车厢内顶部往下吹，如果轴流风机流速大，会使冷气快速流出，达不到较好的散热冷却效果，甚至导致车厢内部空间形成负压，影响散热效果的缺陷；另外由于整个蓄电池组采用堆高布置，影响了整车重心高度，车辆负载均匀性差，蓄电池组维护不方便；因蓄电池组合成一体，在低负载时也同时一起工作，蓄电池温度稍微高出时，所有蓄电池风扇和轴流风机也一起工作，造成较大的能耗损失。因此，UPS电源车的散热和能耗已成为急需解决的问题。

因此，目前的UPS电源车普遍存在散热性能差、设备耗能多、蓄电池维护困难、整车重心高和缺少综合智能管理控制系统等缺陷。

技术实现要素：

本发明就是针对市场及客户的需求，为了解决UPS电源车车厢内设备散热效果差、耗能大、蓄电池组布置不合理、维护不方便以及缺乏智能控制等问题。特设计的一种UPS电源车及控制方法。

本发明是这样实现的，一种UPS电源车，包括底盘车、车厢、蓄电池组和UPS主机，其特征在于：所述底盘车上设置有车厢，所述车厢安装有通风风道、送风装置和控制系统；所述蓄电池组设置在通风风道内；所述送风装置包括有盖板和气缸，所述盖板与气缸相连；所述控制系统包括有控制器和传感器，所述控制器分别与UPS主机、输入柜、输出柜、冷却装置、风机、电磁气阀和传感器相连；所述UPS主机通过电缆分别与蓄电池组、输入柜和输出柜相连；所述电磁气阀用于通过控制气缸进行盖板的启闭；所述输入柜可接入市电或发电机；所述输出柜用于与负载相连。

一种UPS电源车，其特征在于：所述传感器包括有温度传感器、风压传感器和位置传感器，所述温度传感器包括有主机温度传感器、环境温度传感器和电池温度传感器，所述主机温度传感器和风压传感器设置在主机室里，所述环境温度传感器设置在车厢外部，所述电池温度传感器设置在通风风道里，所述位置传感器设置在气缸上。

所述冷却装置包括有电池冷却装置和主机冷却装置，所述电池冷却装置设置在通风风道内，所述风机为3台轴流风机。

所述送风装置有2套，其盖板和气缸均设置在主机室底部，所述盖板下开有送风口，所述送风口下方设置有挡泥板。

所述蓄电池组有蓄电池组A、蓄电池组B和蓄电池组C，所述蓄电池组一端通过螺栓与电池托盘固定连接，另一端通过锥形销轴插入限位槽钢的圆孔进行连接，所述电池托盘下方安装抽拉滑轨。

所述车厢设置为主机室、休息室和绞盘室，所述主机室设置有UPS主机两台、输入柜和输出柜各一台，所述休息室设置有空调、会议桌、侧拉门和推拉门，所述绞盘室设置有电缆绞盘；所述车厢后部设置有百叶窗；所述底盘车安装有支撑腿。

一种UPS电源车控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）、启动控制系统，通过控制器控制UPS主机、输入柜和输出柜的启动，进行电源车的放电及充电工作；

（2）、控制器根据电池温度传感器传来的温度自动开启电池冷却装置；

（3）、控制器根据环境温度传感器传来的温度自动开启主机冷却装置，进行对主机室的散热工作，所开启的冷气模式有三种，分别为冷气模式一、冷气模式二和冷气模式三；

（4）当开启冷气模式三时，控制器根据主机风压传感器和主机温度传感器，自动控制主机冷风装置的冷风量、轴流风机的开启数量和送风装置的送风量；

（5）控制器根据安装在气缸上的位置传感器，通过电磁气阀来控制各自气缸的伸缩量。

一种UPS电源车控制方法，所述步骤1的控制器根据用电设备（负载）所需的功率大小启动单台UPS主机或者两台UPS主机。

所述步骤3的冷气模式一为：当主机温度传感器检测到主机室温度远小于环境温度Ta时，则开启冷气模式一。

所述步骤3的冷气模式二为：当主机温度传感器检测到主机室温度接近环境温度Ta时，则开启冷气模式二。

本发明的有益效果在于：通过优化通风风道结构，改变送风方式，大幅提高散热效果；采用蓄电池组分组布置、平铺布局及抽拉式安装，降低蓄电池重心高度，提高蓄电池检修和更换效率；通风控制系统采用智能调整优化技术，降低设备能耗，提高设备运行的可靠性和稳定性。

附图说明

图1是本发明涉及一种UPS电源车的主视图；

图2是图1的俯视图；

图3是图1的右视图；

图4是本发明涉及一种UPS电源车的送风装置结构示意图；

图5是本发明涉及一种UPS电源车的电池架结构主视图；

图6是图5的俯视图；

图7是本发明涉及一种UPS电源车的控制系统组成原理图；

附图所示，其中，1为底盘车、2为车厢、21为休息室、211为会议桌、212为空调、213为推拉门、22主机室、23为绞盘室、231为电缆绞盘、24为百叶窗、25为侧拉门、3为蓄电池组、31为蓄电池组A、33为蓄电池组B、33为蓄电池组C、34为电池架、35为抽拉滑轨、36为电池托盘、37为限位槽钢、38为锥形销轴、39为螺栓、4为通风风道、41为电池冷却装置、5为控制系统、51为控制器、52为主机风压传感器、53为主机温度传感器、54为环境温度传感器、55为电池温度传感器、56为位置传感器A、57为位置传感器B、6为主机冷却装置、7为UPS主机、8为输入柜、9为风机、10为送风装置A、101为盖板A、102为气缸A、103为挡泥板A、104为电磁气阀A、11为支撑腿、12为送风装置B、121为盖板B、122为气缸B、123为挡泥板B、124为电磁气阀B、13为输出柜、箭头为风向。

具体实施方式

如图1至图7所示，一种UPS电源车，包括底盘车1、车厢2、蓄电池组3和UPS主机7，其底盘车1上设置有车厢2，车厢2安装有通风风道4、送风装置10、12和控制系统5，蓄电池组3设置在通风风道4内；送风装置10、12包括有盖板101、121和气缸102、122，盖板101、121与气缸102、122相连；控制系统5包括有控制器51和传感器52-57，控制器51分别与UPS主机7、输入柜8、输出柜13、冷却装置41、6、风机9、电磁气阀104、124和传感器52-57相连；UPS主机7通过电缆分别与蓄电池组3、输入柜8和输出柜13相连；电磁气阀104、124用于通过控制气缸102、122进行盖板101、121的启闭；输入柜8可接入市电或发电机；输出柜13用于与负载相连。

UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变零切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

操作人员在车厢2操纵控制系统5的控制器51，可开启输入柜8和输出柜13，使UPS主机7和蓄电池组3工作，冷却装置41、6用于扩散蓄电池组3和UPS主机7工作产生的热量，确保这些设备工作的温度平衡。

一种UPS电源车，其传感器包括有温度传感器53、54、55、风压传感器52和位置传感器56、57，温度传感器包括有主机温度传感器53、环境温度传感器54和电池温度传感器55；主机温度传感器53和风压传感器52设置在主机室22里，用于检测主机室22的温度及风压力；环境温度传感器54设置在车厢2外部，用于检测车厢外部的环境温度Ta；电池温度传感器55设置在通风风道4里，用于检测通风风道4的温度；位置传感器有位置传感器A和位置传感器B，位置传感器A设置在气缸A102上，位置传感器B设置在气缸B122上，位置传感器A用于检测气缸A102的伸缩位置长度、位置传感器B用于检测气缸B122的伸缩位置长度。

控制系统5包括有控制器51，主机风压传感器52、主机温度传感器53、环境温度传感器54、电池温度传感器55、位置传感器A56和位置传感器B57。通过控制器51与温度传感器53、54、55、风压传感器52和位置传感器56、57的连接，并控制相关冷却装置41、6，达到解决散热系统的智能控制问题，起到降低设备能耗，提高设备运行的可靠性和稳定性的效果。

冷却装置包括有电池冷却装置41和主机冷却装置6，电池冷却装置41设置在通风风道4内，风机为3台轴流风机9。电池冷却装置41及通风风道4可保障蓄电池组3能够在低温环境下充电，在高温环境下能正常散热。电池冷却装置41和主机冷却装置6可采用冷气机，冷气机是一种集降温、换气、防尘、除味于一身的蒸发式降温换气机组。蒸发型冷气机是利用水蒸发制冷，送风距离远、风量大，能使封闭式的场所温度分布均匀，兼具过滤功能。

主机室22内的主机冷却装置6提供的冷气经过两台UPS主机7的两侧面后，对两个UPS主机7进行冷却降温，两个UPS主机7的风扇吹出的热风上升到主机室22顶部，由于轴流风机9产生的负压，将UPS主机7产生的热气经车厢2后部的百叶窗24排除车厢2外，实现两个UPS主机7的强制降温散热。主机室22采用底部进风，上部出风的形式进行散热通风，能有效解决现有技术采用空调工作时出现冷凝滴水现象。

如果外界环境温度Ta较高或主机冷却装置6冷却量不足，导致主机室22的设备快速温升，可按需打开送风装置A10和送风装置B12，对UPS主机7进行散热和增加冷却量，来降低设备的温升。并且，还可以根据送风装置A10和送风装置B12的送风量，相对应开启轴流风机9的数量，开启1台轴流风机9、同时开启2台轴流风机9，也可同时开启3台轴流风机9，避免主机室22形成负压，对设备运行造成影响。由于UPS主机7的散热系统可根据环境温度Ta和UPS主机7温升情况，对主机冷却装置6的启闭进行自动调整，解决UPS主机7散热效果差和设备耗能大的问题。

送风装置有2套，其盖板和气缸均设置在主机室22底部，盖板下开有送风口，送风口下方设置有挡泥板。该送风装置分别为送风装置A10和送风装置B12，送风装置A10包括盖板A101、启闭气缸A102、挡泥板A103和电磁气阀A104；当UPS主机7需要送风时，通过控制器51对电磁气阀A104控制启闭气缸A102伸出，打开盖板A101，使冷风从车厢2底部和挡泥板A103之间的空隙进入主机室22对UPS主机7进行冷却。挡泥板A103用于防止大的固体颗粒和泥水损坏和污染送风装置A10，避免送风装置A10周围吸附大量的灰尘，在盖板A101和轴流风机9开启后，灰尘对主机室22内的设备工作造成影响。盖板A101四周均采用橡胶密封，增强主机室22的密封性。另外，启闭气缸A102可采用油缸、气缸和电动推杆等各种方式。

同样的，送风装置B12和送风装置A10结构、功能和作用等都一致，均用于主机室22的送风。电磁气阀B124控制启闭气缸B122伸出，打开盖板B121，使冷风从车厢2底部和挡泥板B123之间的空隙进入主机室22对UPS主机7进行冷却，甚至可以加大对输入柜8和输出柜13进行冷却。挡泥板B123用于防止大的固体颗粒和泥水损坏和污染送风装置B12，避免送风装置B12周围吸附大量的灰尘。采用这种送风装置有效解决主机室22的送风问题。

电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，属于执行器，并不限于液压、气动。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。电磁阀可以配合不同的电路来实现预期的控制，而控制的精度和灵活性都能够保证。电磁阀有很多种，不同的电磁阀在控制系统的不同位置发挥作用，最常用的是单向阀、安全阀、方向控制阀、速度调节阀等。

蓄电池组3有蓄电池组A31、蓄电池组B32和蓄电池组C33，蓄电池组3一端通过螺栓39与电池托盘36固定连接，另一端通过锥形销轴38插入限位槽钢37的圆孔相连，电池托盘36下方安装抽拉滑轨35。

根据用电设备（负载）所需功率的大小，该三大组的蓄电池组可单独使用，可两组同时使用或者三大组同时使用，可通过控制器51进行调配。这三大组的蓄电池组3分别隐藏于休息室21会议桌211四周座椅底部，这样布置既能使整个车厢2负载更均匀，也能降低蓄电池组3的重心高度；蓄电池组3固定在电池架34的电池托盘36上，电池托盘36下方安装有抽拉滑轨35，抽拉滑轨35采用不锈钢材料，电池托盘36和抽拉滑轨35采用油脂润滑。蓄电池组3一端安装锥形销轴38，当安装固定蓄电池组3时，将锥形销轴38插入限位槽钢37的圆孔内，蓄电池组3另一端通过螺栓39与电池托盘36进行固定，从而保证蓄电池组3在车辆运行过程中不被甩出。需要检修时，将蓄电池检修窗口打开，并把螺栓39拆下， 可将蓄电池组3直接拉出进行蓄电池组3的检修和更换。采用这种蓄电池组3的布置方式，解决蓄电池组3重心偏高和维护不便的问题。

车厢2设置为主机室22、休息室21和绞盘室23，主机室22设置有UPS主机7两台、输入柜8和输出柜13各一台；休息室21设置有空调212、会议桌211、侧拉门25和推拉门213，绞盘室23设置有电缆绞盘231。输入柜8可接入市电或发电机组，通过UPS主机7对休息室21内的蓄电池组3进行充电；通过使用电缆绞盘231的电缆接入输出柜13，可对用电设备（负载）进行放电工作；空调212给操作人员一个舒适的工作环境。侧拉门25方便操作人员进入休息室21，推拉门213方便操作人员进入主机室22进行维护工作。

电缆绞盘231安装于绞盘室23内，可卷绕收放电缆，用于UPS电源车与负载之间的电力连接。专为专用汽车设计的电缆绞盘231是电缆收放的一种专用驱动装置。采用先进的摆线针轮减速机构，具有结构紧凑、重量轻、传动比大、效率高、噪音小、安全方便、寿命长、易保养等优点，适用于各类电缆的收放工作。同时它用的是点对点设计，使用变频器可进行大范围的调速，可以根据现场需要进行无级调速，同时它具有手动的功能，在没有外接电源的情况下可以用手操作进行收放电缆。

车厢2后部设置有百叶窗24；底盘车1安装有支撑腿11。百叶窗24方便UPS电源车的散热排风。底盘车1可安装有升降照明灯和四个液压支撑腿11。升降照明灯通过螺栓连接在底盘车1的驾驶室上方。升降照明灯可以在夜间照亮工作环境，有利抢险救灾工作的顺利进行。这四个液压支撑腿11通过支座固定在底盘车1大梁的合适位置，使用时通过支腿油缸对支撑腿11进行向下伸出触地，将底盘车1身顶起，使底盘车1的大部分（或全部）重量由支腿支撑，从而保持车体的平稳。

一种UPS电源车的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

1、启动控制系统5，通过控制器51控制UPS主机7、输入柜8和输出柜13启动，进行放电及充电工作。如需对蓄电池组3进行充电工作，可将输入柜8与市电或发电机等电源相连接，经过UPS主机7对蓄电池组3进行充电；同理，如蓄电池组3需对用电设备（负载）进行放电工作，控制器51根据用电设备（负载）的功率大小适时调整，并启用一组蓄电池组或者两组蓄电池组或者三组蓄电池组的三种方式进行放电；将输出柜13与负载等用电端相连接，蓄电池组3的电量就可经过UPS主机7对外进行放电。

2、控制器51根据电池温度传感器55传来的温度开启电池冷却装置41。判断是否开启电池冷却装置41，将检测到的通风风道4的温度反馈回控制器51，并与蓄电池适用温度进行对比，自动控制电池冷却装置41的开启，确保了蓄电池组3正常的运行工作。

3、控制器51根据环境温度传感器54传来的温度开启主机冷却装置6，进行对主机室22的散热工作，所开启的冷气模式有三种，分别为冷气模式一、冷气模式二和冷气模式三。环境温度传感器54用于检测车厢2外部大气的环境温度Ta，如UPS主机7工作时，主机温度传感器53检测到主机室22温度远小于环境温度Ta，则可开启冷气模式一：关闭主机冷却装置6，开启轴流风机9、送风装置A10和送风装置B12，利用大气冷风对UPS主机7进行散热；如UPS主机7工作时，主机温度传感器53检测到主机室22温度接近环境温度Ta，则可开启冷气模式二：只开启主机冷却装置6，利用主机冷却装置6的冷风对UPS主机7进行散热；如在冷气模式二工作时，UPS主机7的温度仍然继续上升，则可开启冷气模式三：开启主机冷却装置6，同时开启轴流风机9、送风装置A10和送风装置B12，利用主机冷却装置6和环境冷风对UPS主机7进行同时散热。

4、当开启冷气模式三时，控制器51根据主机风压传感器52和主机温度传感器53，自动控制主机冷却装置6的冷风量、轴流风机9的开启数量、送风装置A10和送风装置B12的送风量；即可根据温度要求自动控制启闭气缸A102和启闭气缸B122的伸长量，以控制送风装置A10和送风装置B12的送风量，送风装置A10和送风装置B12可独立或同时开启；3台轴流风机9可根据送风装置A10及送风装置B12的送风量进行独立或同时开启的控制。

5、控制器51根据安装在气缸102、122上的位置传感器10、12，通过电磁气阀104、124来控制各自气缸的伸缩量。根据主机风压传感器52和主机温度传感器53传来的主机室22的风压力和温度，自动控制主机冷风装置6的冷风量、送风装置A10和送风装置B12的送风量。主机风压传感器52可测量主机室22内的风压力，避免冷气过量过快或轴流风机9吸风量过大，造成超压或负压，对UPS主机7的正常工作造成影响。如风压力超过规定范围时，主机风压传感器52将压力反馈到控制器51，分别控制电磁气阀A104和电磁气阀B124，改变启闭气缸A102和启闭气缸B122的伸缩量，达到改变送风量；并将气缸A102的伸缩量通过位置传感器A56、气缸B122的伸缩量通过位置传感器B57反馈回控制器51，同时改变轴流风机9的吸风量。通过控制系统5的不断反馈、调整和优化，使UPS主机室22内的风压力达到动态，符合规定气压。

一种UPS电源车的控制方法，其步骤1的控制器51根据用电设备（负载）所需的功率大小启动其中单台UPS主机7或者两台UPS主机7。两台UPS主机7是同规格，等功率的，如用电设备的负载功率不大于总功率的1/2，则只需开启一台UPS主机7，控制器51也可根据负载功率大小采用一组蓄电池组、两组蓄电池组或者三组蓄电池组来自动调整输出电流，以降低蓄电池组3的耗电量和散热量；只有用电设备负载功率大于总功率的1/2，才需同时开启两台UPS主机7。

其步骤3的模式一为：主机温度传感器53检测到主机室22温度远小于环境温度Ta，则可开启冷气模式一。此时，关闭主机冷却装置6，开启轴流风机9、送风装置A10和送风装置B12，利用大气冷风对UPS主机7进行散热。

其步骤3的模式二为：主机温度传感器53检测到主机室22温度接近环境温度Ta，则可开启冷气模式二。只需要开启主机冷却装置6，利用主机冷却装置6的冷风对UPS主机7进行散热即可。

这种UPS电源车是将蓄电池布置在车厢两侧，通过设计新型的电池架对蓄电池进行安装固定，该新型的电池架通过底部设置滑轨，靠近车厢内部采用销轴限定，外侧为可拆卸螺栓，方便蓄电池的维护。解决了因车厢有限的空间限制导致的蓄电池组维护难与更换难的问题。

以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式的一种，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。