無線電特種專業(yè)車供電系統(tǒng)實(shí)施方案

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摘要：近年來，隨著科技水平迅速提高和無線監(jiān)測(cè)設(shè)備的不斷更新，無線電特種專業(yè)車輛的大功率用電設(shè)備不斷出現(xiàn)且增長(zhǎng)快速。如果不注重供電方式和配電方式，就會(huì)出現(xiàn)車輛供電不足、設(shè)備容易損壞等諸多問題，影響車輛正常運(yùn)行。因此，對(duì)無線電特種專業(yè)車輛的供配電系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，對(duì)于無線電特種車輛供配電系統(tǒng)的自動(dòng)性、穩(wěn)定性以及可靠性具有重要意義。本文通過介紹無線電特種車輛供電系統(tǒng)的原理和組成，結(jié)合無線電特種車輛供電系統(tǒng)在各種工作狀態(tài)的供電要求，通過對(duì)系統(tǒng)功耗分析，提出實(shí)施方案。

關(guān)鍵詞：無線電；特種車輛；供電；方案

1概述

隨著廣播電視事業(yè)與5G建設(shè)以及交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，無線電臺(tái)需求的數(shù)量也在不斷攀升。隨之而來的對(duì)于“黑廣播、干擾器”投訴案件也越來越多，擾亂正常的廣播秩序，影響人民群眾的生活生產(chǎn)。此類干擾源容易對(duì)民航通信產(chǎn)生干擾，嚴(yán)重影響民航飛行安全。所以必須做好無線電干擾的預(yù)防工作，提高查出干擾源的能力。因干擾源常在較為偏遠(yuǎn)地區(qū)或鄉(xiāng)鎮(zhèn)，查找環(huán)境復(fù)雜，經(jīng)常需要花費(fèi)較多的人力與時(shí)間。移動(dòng)檢測(cè)車能提高工作效率，大大減少人力與查找時(shí)間，但車上眾多的集成設(shè)備則有較多的耗電量，僅僅依靠車輛原有的蓄電池?zé)o法滿足日常工作的需要，嚴(yán)重影響設(shè)備有效工作時(shí)間。因此，必須采用車載電源為檢測(cè)設(shè)備提供電源提升車載監(jiān)測(cè)設(shè)備有效的工作時(shí)間。

2設(shè)計(jì)原理

供電系統(tǒng)采用4組免維護(hù)12V/60Ah鋰電池組并聯(lián)，并聯(lián)電源模塊可用車載發(fā)電機(jī)或市電進(jìn)行充電，充電模式可自動(dòng)識(shí)別和手動(dòng)切換。車載充電：當(dāng)車輛在無市電充電環(huán)境或處于行進(jìn)狀態(tài)時(shí)，使用車載發(fā)電機(jī)在車輛行進(jìn)間為電池組充電，延長(zhǎng)電池續(xù)航時(shí)間，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間給電池組充電。市電充電：適合在市電充電條件時(shí)或車輛停在車庫能夠不受空間限制進(jìn)行充電。可加裝AC濾波器，通過30米繞線盤與車載充電機(jī)對(duì)鋰電池組模塊的進(jìn)行充電，將220V交流電轉(zhuǎn)為12V直流電對(duì)電池組進(jìn)行充電。系統(tǒng)各種供電方式自動(dòng)切換以確保系統(tǒng)在任何情況下都能正常使用。

3系統(tǒng)組成

為保證充電安全、用電安全，設(shè)計(jì)方案需以車載設(shè)備最大功率的情況下，進(jìn)行用電需求分析，以滿足移動(dòng)監(jiān)測(cè)車的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)功耗需求。1）車載發(fā)電機(jī)車載發(fā)電機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙內(nèi)，利用發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，通過皮帶帶動(dòng)發(fā)電機(jī)皮帶輪進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)使發(fā)電機(jī)中的三相繞組產(chǎn)生的三相交流電動(dòng)勢(shì)經(jīng)二極管整流后輸出直流電，向蓄電池充電。2）電源模塊（內(nèi)置鋰電池）供電電源模塊由鋰電池模塊組成。為車載設(shè)備提供工作電源。所以電源儲(chǔ)能越大，就可以為車載監(jiān)測(cè)設(shè)備提供更持長(zhǎng)的有效工作時(shí)間。3）充電機(jī)充電機(jī)模塊集成AC/DC整流器、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和保護(hù)板繼電器。AC/DC整流器將發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的交流電和市電轉(zhuǎn)換為13.5V-13.8V直流電向鋰電池充電。4）電池管理系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由RS-485通訊對(duì)每個(gè)鋰電池實(shí)時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，鋰電池與電源線路并聯(lián)在負(fù)載電路，電壓恒定且僅高于鋰電池組斷路電壓，由電源線的少量電流來補(bǔ)償蓄電池組局部的損耗，使其保持在充電滿足狀態(tài)而不過充。5）保護(hù)板繼電器在鋰電池與電源線路之間增加保護(hù)板繼電器與60A保險(xiǎn)絲，由管理系統(tǒng)對(duì)鋰電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，當(dāng)其中某一鋰電池低于其余鋰電池電壓時(shí)，繼電器接地閉合，該充電線路則為這一鋰電池進(jìn)行充電。60A保險(xiǎn)絲在電路電流過大時(shí)熔斷以保護(hù)電路用電安全。

4系統(tǒng)功耗分析

監(jiān)測(cè)車監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由下表所示設(shè)備組成，功耗估算如表1。根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)總功耗340W計(jì)算，系統(tǒng)持續(xù)工作不少于5小時(shí)，耗電量需1700Wh，加上鋰電池組日常損耗30%計(jì)算，需要至少配備2428Wh以上的電池才能滿足系統(tǒng)工作時(shí)間要求，綜合考慮安裝空間和電池的特性，系統(tǒng)按照2880Wh容量配置供電系統(tǒng)。

5供電系統(tǒng)的整合方案

功能要求：（1）在汽車發(fā)動(dòng)時(shí)，通過發(fā)電機(jī)向鋰電池組進(jìn)行充電并儲(chǔ)能。（2）從車尾繞線盤輸入220V交流電，通過AC/DC向車內(nèi)鋰電池組充電，同時(shí)對(duì)電源模塊充電儲(chǔ)能。（3）車輛監(jiān)測(cè)設(shè)備通過鋰電池組對(duì)系統(tǒng)供電。（4）系統(tǒng)電源啟動(dòng)后，通過電池管理模塊對(duì)電池組狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，在操作面板上就可以顯示電池電量及充放電狀態(tài)。電源整合系統(tǒng)設(shè)計(jì)如圖1。

5.1電池管理系統(tǒng)

電池管理系統(tǒng)：充電控制器與電池組采用RS-485通訊實(shí)時(shí)對(duì)電池狀態(tài)監(jiān)測(cè)進(jìn)行電路判斷，充電控制器控制電源保護(hù)板的工作電源，控制電池組的充放電。充電控制器采用通訊方法監(jiān)測(cè)每個(gè)電池的電量，當(dāng)其中一個(gè)電池充滿時(shí)，充電控制器則斷開對(duì)該電池的充電。當(dāng)所有電池都充滿時(shí)則停止充電。為延長(zhǎng)電池使用壽命，減少電池由充放電產(chǎn)生的損耗。充電控制器交替接通或斷開電源保護(hù)板的工作電源，讓鋰電池組每一個(gè)電池均勻充放電，當(dāng)電池電量低于30%時(shí)，則提示電量低預(yù)警，及時(shí)對(duì)電池組充電。

5.2隔離器

因發(fā)電機(jī)會(huì)對(duì)鋰電池組與車輛啟動(dòng)蓄電池進(jìn)行充電。為保證車輛能正常啟動(dòng)，在啟動(dòng)蓄電池電量充足時(shí)，利用隔離器切斷啟動(dòng)蓄電池與鋰電池組的連接，確保電池之間不會(huì)產(chǎn)生損耗，減少車輛啟動(dòng)故障，延長(zhǎng)電池使用壽命。

5.3鋰電池組

系統(tǒng)采用相對(duì)昂貴的鋰電池做儲(chǔ)備電源，因?yàn)殇囯姵乇茹U酸蓄電池多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)更優(yōu)越，并且車輛內(nèi)部空間有限，采用大容量小體積的鋰電池更利于空間布置。鉛酸電池與鋰電池技術(shù)指標(biāo)對(duì)比見表2。

5.4電源模塊

充電控制器集逆變、整流、濾波，電池電量監(jiān)測(cè)功能為一體，對(duì)所有輸入和輸出端口在模塊內(nèi)部及線纜均做屏蔽處理，減少對(duì)數(shù)據(jù)丟失。并且使用電動(dòng)車專用高壓插接件，具有損耗小、密閉性好、不易老化、可靠性好、防脫等優(yōu)點(diǎn)，是有更穩(wěn)定的電壓輸出能力和安全性能。對(duì)電池實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)具有過流、過壓、過熱和過充、過放保護(hù)模式，減少電池?fù)p耗，延長(zhǎng)電池組循環(huán)使用壽命，降低后期因電池維護(hù)產(chǎn)生的成本。該電源模塊在充滿電時(shí)，可提供2880Wh電量，支持同時(shí)充放電，具有充電指示和充滿指示功能。具有電池電量監(jiān)測(cè)功能，對(duì)電池進(jìn)行過充保護(hù)，以免產(chǎn)生充電安全問題。當(dāng)電量少時(shí)30%時(shí)，提示車內(nèi)人員電量過低預(yù)警，及時(shí)對(duì)電池組進(jìn)行充電。充電狀態(tài)可開關(guān)控制，交直流可自動(dòng)識(shí)別，具有狀態(tài)顯示功能；當(dāng)直流充電開關(guān)關(guān)閉時(shí)，從源頭上保證加裝的設(shè)備不會(huì)在未啟動(dòng)時(shí)消耗電池，造成車輛啟動(dòng)困難。電源系統(tǒng)不對(duì)原車線路進(jìn)行太大改動(dòng)，僅單獨(dú)增加繼電器和保險(xiǎn)裝置保護(hù)電路與用電安全。

6結(jié)語

隨著無線電技術(shù)的發(fā)展和車載移動(dòng)平臺(tái)升級(jí)，移動(dòng)行駛中車輛電源的持續(xù)供應(yīng)是制約車輛功能拓展和無線電設(shè)備使用范圍的瓶頸，通過該車載綜合電源供電系統(tǒng)可以很好滿足無線電監(jiān)測(cè)設(shè)備使用需求，可以較好防止汽車主要設(shè)備的非正常損壞，保護(hù)車輛和設(shè)備的安全。目前此車載綜合電源供電系統(tǒng)已成功在本單位無線電特種專用車上應(yīng)用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，設(shè)備運(yùn)行安全，圓滿完成各項(xiàng)保障任務(wù)。

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作者：連世獻(xiàn) 單位：廈門市無線電管理局