技术领域
[0001] 本
发明涉及车载能源技术领域，尤其涉及一种车载能源系统。
背景技术
[0002] 随着武器装备对作战时效性以及环境适应性提出了越来越高的要求，新能源技术越来越多的应用在了发射系统中，尤其是自发
电能源技术的发展，为发射车提供了独立能源，这对武器系统行军作战具有重要意义。但目前公开的技术中，车载能源架构设计特点多为一次能源单一、噪音大、隐蔽性差，且采用交流
母线制方式，造成了车载能源系统可靠性差、环境适应性差、机动发射性差、功率
密度低等劣势，无法适应复杂多变的野外发射环境。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于克服
现有技术不足，提供了一种车载能源系统，能够解决现有车载能源系统可靠性差、环境适应性差、机动发射性差、功率密度低等问题。
[0004] 本发明的技术解决方案：
[0005] 一种基于发射车的车载能源系统，该系统包括一次能源设备、二次能源变换设备和能源管理设备，其中：
[0006] 所述一次能源设备用于为机动发射系统提供初始能源；
[0007] 所述二次能源变换设备用于将所述一次能源设备提供的电能进行
电压和
频率的处理，隔离变换后为机动发射系统、导弹以及
电池组充电所需要的直流电能；
[0008] 所述能源管理设备用于对所述一次能源设备和所述二次能源变换设备进行信息管理和供电过程控制。
[0009] 进一步可选的，
[0010] 所述一次能源设备架构包括高能动
力电池组和取力发
电机组，高能动力电池组和取力
发电机组独立使用，互为备份；
[0011] 所述二次能源设备包括270V变换模
块、28VDC/DC模块和115VDC/DC模块，均采用双机并联模式；
[0012] 所述能源管理设备与高能动力电池组、取力发电机组、270V变换模块、28VDC/DC模块以及115VDC/DC模块采用双冗余CAN总线进行信息交互。
[0013] 进一步可选的，该系统采用直流270V体制，
[0014] 高能动力电池组标称电压270V，由
单体电池串并联组成，电池组输出的直流电经270V变换模块后隔离输出稳定的直流270V，为所述二次电源设备提供270V输入；
[0015] 取力发电机组利用车载底盘
发动机提供的动力，通过
传动轴驱动取力发电装置，将机械能转化为电能，输出三相交流电源，然后将交流电送入270V变换模块后隔离输出稳定的直流270V，为所述二次电源设备提供270V输入。
[0016] 进一步可选的，一次能源的选择由上装设备中的选通
开关控制，经270V变换模块输出的稳定270V送入28VDC/DC模块、115VDC/DC模块以及为高能动力电池组充电。
[0017] 本发明
实施例提供的一种车载能源系统，该系统实现了武器系统一次能源、二次能源以及信息数据的冗余备份体制，提升了武器系统的静默作战与野外生存能力，提高了发射车能源系统功率密度，较好的解决了以往架构设计中存在的以上的问题。
附图说明
[0018] 所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了
说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明实施例提供的基于发射车的车载能源系统架构
框图；
[0020] 图中：U1、高能动力电池组；U2、取力发电机组；U3、DC270V变换模块1；U4、DC270V变换模块2；U5、能源管理设备；U6、DC115VDC/DC模块1；U7、DC115VDC/DC模块2；U8、DC28VDC/DC模块1；U9、DC28VDC/DC模块2；L1、270V
直流母线；L2、L3、同条双冗余CAN总线。
具体实施方式
[0021] 下面将结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。在下面的描述中，出于解释而非限制性的目的，阐述了具体细节，以帮助全面地理解本发明。然而，对本领域技术人员来说显而易见的是，也可以在脱离了这些具体细节的其它实施例中实践本发明。
[0022] 在此需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的设备结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0023] 现有基于发射车的能源架构主要有以下缺点：一次能源多采用独立的柴油发电机组供电，野外环境中无冗余备份，单点故障易造成整机系统无法供电；柴油发电机组噪音高、红外
辐射强，导致战场生存能力弱；架构采用交流母线制，增加了二次电源的整流和滤波环节，不利于整系统的功率密度提升。
[0024] 为了解决上述问题，本发明实施例提供一种基于发射车的车载能源系统，参见图1，该系统主要由一次能源设备、二次能源变换设备以及能源管理设备组成：一次能源设备为机动发射系统提供初始能源；二次能源变换设备将一次能源设备提供的电能进行电压和频率的处理，隔离变换后为机动发射系统、导弹以及电池组充电所需要的直流115V、28V以及270V的电能；能源管理设备实现对一次能源设备和二次电源变换设备进行能源管理分配、信息管理、供电过程控制以及健康管理等功能。信息管理是指能源管理将一次能源与二次能源的工作状态与数据信息进行采集与管理。
[0025] 一次能源设备架构采用高能动力电池组与取力发电机组混合体制，此供电模式解决了一次能源冗余备份与静默供电两大难题，两种供电模式可独立使用，满足野战环境下静默需求，互为备份，适用于对战场生存能力以及隐蔽性要求较高的场所；二次能源设备主要由270V变换模块、28VDC/DC模块以及115VDC/DC模块组成，均采用双机并联模式；能源管理设备与高能动力电池组、取力发电机组、270V变换模块、28VDC/DC模块以及115VDC/DC模块采用双冗余CAN总线进行信息交互，同时完成了能源管理分配、信息管理、供电过程控制以及健康管理等功能。
[0026] 本车载能源架构采用直流270V体制，高能动力电池组设计为标称电压270V，由单体电池串并联组成，电池组输出的直流电经270V变换模块后隔离输出稳定的直流270V，为二次电源设备提供270V输入；取力发电机组利用车载底盘发动机提供的动力，通过传动轴驱动取力发电装置，将机械能转化为电能，输出三相交流电源，然后将交流电送入270V变换模块后隔离输出稳定的直流270V，为二次电源设备提供270V输入；一次能源的选择由上装设备中的选通开关控制。经270V变换模块输出的稳定270V送入28VDC/DC模块、115VDC/DC模块以及为高能动力电池组充电。采用270V直流母线制比传统发射车所采用的交流母线制拓扑简单、可靠、功率密度高。采用交流母线制时，一次能源变换需经过“交-直-直-交”三级变换，而直流母线制仅需经过“交-直-直”二级变换，效率、体积、重量以及可靠性均得到大幅提高；在并联控制方面，交流变换模块并联需保证
输出电压相位、幅值和频率的差值都在允许的范围内，控制变量多，实现复杂，而直流变换模块仅需通过控制电压，实现控制并联模块达到均流即可；在二次能源变换环节，直流母线制相对交流母线制，节省了整流变换与滤波环节，使其结构简单，效率、体积、可靠性方面得到优化。
[0027] 为了便于读者理解，下面通过具体实例对上述基于发射车的车载能源系统结构及工作状体进行说明，如附图1所示，该系统主要包含了一次能源、二次能源以及能源管理设备组成；其中，一次能源由U1高能动力电池组与U2取力发电机组组成；二次能源由两级电力变换装置组成，第一级电力变换装置由U3DC270V变换模块1和U4DC270V变换模块2组成，第二级电力变换装置由U6DC115VDC/DC模块1、U7DC115VDC/DC模块2、U8DC28VDC/DC模块1、U9DC28VDC/DC模块2组成；U5能源管理设备通过双冗余CAN总线为一次能源与二次能源提供信息控制与状态管理功能。
[0028] U1高能动力电池与U2取力发电机组通过发射车的上装选通开关进行选择输入，二者相互备份，当一种能源出现问题时，可转换为另一能源，不影响发射任务执行，二者作为混合能源使用，实现一次能源静默冗余。
[0029] 当选择U1高能动力电池组作为发射车的一次能源输入时，高能动力电池组输出直流270V，270V进入第一级电力变换装置，变换装置由U3DC270V变换模块1和U4DC270V变换模块2并联组成，当任一变换模块出现问题时，另一模块可继续正常工作，实现第一级变换装置冗余。第一级变换装置将高能动力电池组输出的直流电压经过“直-直”拓扑变换为稳定的直流270V，送于L1直流270V母线，形成直流270V母线制。
[0030] 当选择U2取力发电机组作为发射车的一次能源输入时，取力发电机组组输出三相不稳定交流电压，三相不稳定交流电进入第一级电力变换装置，变换装置由U3DC270V变换模块1和U4DC270V变换模块2并联组成，当任一变换模块出现问题时，另一模块可继续正常工作，实现第一级变换装置冗余。第一级变换装置将取力发电机组输出的交流电压经过“交-直-直”拓扑变换为稳定的直流270V，送于L1直流270V母线，形成直流270V母线制。
[0031] 第二级变换装置包含了28VDC/DC模块和115VDC/DC模块，其中，U6DC115VDC/DC模块1、U7DC115VDC/DC模块2相互并联，当一个模块发生故障时，另一模块可正常工作，由于采用的270V直流母线制，直流270V作为其输入，采用“DC-DC”拓扑结构即可，省去了整流、滤波环节，通过“DC-DC”将直流270V变换为直流115V；U8DC28VDC/DC模块1、U9DC28VDC/DC模块2相互并联，当一个模块发生故障时，另一模块可正常工作，由于采用的270V直流母线制，直流270V作为其输入，采用“DC-DC”拓扑结构即可，省去了整流、滤波环节，通过“DC-DC”将直流270V变换为直流28V。通过相互并联方式，实现了第二级变换装置冗余，且270V直流母线制大大减少了变换环节，提高了系统功率密度。
[0032] U5能源管理设备通过L2、L3双冗余CAN总线连接到U1高能动力电池组、U2取力发电机组、U3DC270V变换模块1、U4DC270V变换模块2、U6DC115VDC/DC模块1、U7DC115VDC/DC模块2、U8DC28VDC/DC模块1以及U9DC28VDC/DC模块2，实现对一次能源设备和二次电源变换设备进行能源管理分配、信息管理、供电过程控制以及健康管理等功能。当一条CAN总线发生异常时，能源管理设备可自动将数据通信切换到另一条CAN总线上，实现信息冗余。
[0033] 由于高能电池组的标称电压设计为直流母线电压相匹配，直接将直流母线输出的270V配置到高能动力电池组中，当需要为U1高能动力电池组充电时，通过上装设备下发充电指令到U5能源管理设备，能源管理设备开启充电控制，当电量充满时，上装设备下发停止充电指令到U5能源管理设备，能源管理设备停止控制充电。
[0034] 本发明提出的能源架构采用直流270V体制，该结构拓扑简单、可靠、功率密度高。一方面，直流母线制仅需经过“交-直-直”二级变换，效率、体积、重量以及可靠性均得到大幅提高；且在并联控制方面，直流变换模块仅需通过控制电压，实现控制并联模块达到均流即可；另一方面，在二次能源变换环节，直流母线制相对交流母线制，节省了整流变换与滤波环节，使其结构简单，效率、体积、可靠性方面得到优化。同时，采用高能动力电池组与取力发电机组混合能源方式，实现了一次能源的静默冗余；采用并联控制方式，实现了二次能源的冗余；通过双冗余CAN总线通信方式，实现了信息冗余。可以得出结论，该能源架构以发射车为装载环境，实现了270V直流母线制的静默冗余。
[0035] 本发明实施例提供的一种车载能源系统，该系统实现了武器系统一次能源、二次能源以及信息数据的冗余备份体制，提升了武器系统的静默作战与野外生存能力，提高了发射车能源系统功率密度，较好的解决了以往架构设计中存在的以上的问题。
[0036] 如上针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，和/或与其它实施例中的特征相结合或替代其它实施例中的特征使用。
[0037] 应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤、组件或其组合的存在或附加。
[0038] 这些实施例的许多特征和优点根据该详细描述是清楚的，因此所附
权利要求旨在
覆盖这些实施例的落入其真实精神和范围内的所有这些特征和优点。此外，由于本领域的技术人员容易想到很多
修改和改变，因此不是要将本发明的实施例限于所例示和描述的精确结构和操作，而是可以涵盖落入其范围内的所有合适修改和等同物。
[0039] 本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
