车载电源OBVP：面向未来战场的移动电源

目前对我们军队的威胁对机动性提出了巨大的要求，因为它与任务规范有关。

车载电源（OBVP）系统的开发不仅增加了作战人员的机动性，而且还通过提供更好的物理特性，以及比传统的战术静音发电机更有效的功率分配，为当前和新兴的战场电子系统提供了更有效的电力供应，这要归功于新的OBVP逆变器技术。

部署的美国士兵在战场上获得了一切可能的技术优势。美国作战人员已经不仅仅是步枪航母，现在利用大量以多种方法活跃的军事系统：从现场雷达和威胁评估系统到无人机巡逻，再到战斗机安装的热成像和光谱成像，这些系统不仅能够超越枪支，而且能够完全控制被占领的空间。

正在努力使美国军队更加敏捷，机动和致命。要做到这一点，就需要新的武器系统和下一代计算系统。其中许多服务和应用程序都属于陆军旅战斗队（BCT）现代化战略（以前称为未来作战系统）。其中一些最有利的下一代军事应用涉及高密度计算系统，可以执行RF /频谱扫描和分析，色散分析，位置检测，密码分析，地平线转向检测和威胁预测（而不是简单的评估）以及直接在战场上进行概率分析等功能，为战场内外指挥官提供实时信息。这些应用对于现代战区的作战人员来说是无价的，对于保持战场指挥官的态势感知和活跃战争空间的主导地位至关重要。

在谈论这些下一代战场系统时，必须解决一个经常被忽视但至关重要的问题：如何为它们提供动力？不可能简单地插入沙漠中间的插座。向这些复杂的战场应用迁移将成倍地提高对电力的需求。

因此，这些先进部署系统的电力需求增加意味着发电机系统所需电力输出的增加。使用传统的撬装式或拖车式燃油动力技术，最终结果将减少到更大、更重、更耗油的发电机。这与近十年来强调创建一支更快，更轻，更敏捷的部署部队完全相反。然而，新的车载电源（OBVP）系统正在通过改进的物理设计和新的逆变器技术提供可行的补救措施，以实现更有效的电力分配。

传统部署的电力系统：设计不再足够

如前所述，传统上，剧院部署的系统由拖车拖车或撬装式发电机供电。这些拖曳式发电机直接搭在HMMWV上，需要大量的柴油（燃料）来运行，减少部队的机动性和响应时间，并且在现场运行时，经常向对手赠送营地部队的意图和位置。这些“战术静音发电机”自20世纪80年代末以来一直在使用，需要携带额外的燃料来发电。撬装式装置也大大降低了HMMWV的载货能力，因为它们通常在车辆的后部货物区域携带。

过去，指挥官们正在处理明确的战线和具体的战区和占领指令。在现代战场上，情况已不再如此，过去的发电机和技术无法为未来的军队及其系统提供动力。虽然技术有所改进，但某些特征，如噪音，缺乏机动性，可维护性限制，需要额外的车辆来携带燃料和发电机，以及这些战术安静发电机的设计和使用所固有的其他后勤问题，已经为运营商带来了战场噩梦（更不用说增加的成本和指挥官预算膨胀以适应这些后勤缺陷）。所有这些问题都与当前军事推动的“更轻，更快，更强，更聪明”直接对立。必须克服这些障碍，以保持武装部队在活跃战区的主导地位。

为了减轻当前动力技术的缺点，车载电源机制的发展正在蓬勃发展。结果：电力系统紧凑、轻便，为军队提供所需的机动性，同时提供下一代计算系统所需的强大动力。

OBVP系统中使用的逆变器技术的进步，例如越来越多地使用绝缘栅双极晶体管（IGBT）来制造高功率逆变器，刺激了这些现代动力单元的关键发展。从 28 VDC 电源到单相、120 VAC/60 Hz 的简单转换已不再足够。还必须考虑移动性、可维护性和空间限制。OBVP装置不需要外部燃料源，可以直接（在各种安装配置中 - 包括轮井，座椅后面等）安装到HMMWV上，而不会减少所需的货物空间，并且可以为最终应用提供广泛的输出功率。

OBVP 系统：一切都在逆变器中

这些现代 OBVP 装置是单相或三相交流电源装置，适用于需要移动性、便携性和耐用性的恶劣环境。这些 OBVP 模块的功率包络范围为 2 kW 至 30 kW。这些装置从车辆的交流发电机接收24-28 VDC的输入电压。OBVP 单元包含控制、预充电和保护电路、相位电源模块以及反馈监视和控制。OBVP逆变器本身可以与其他控制器和接口配对，使用户易于操作。简而言之，该单元从车辆中获取直流电源并将其转换为三相交流电。

图 1：OBVP 单元和速度控制接口的基本原理图

通常有一个速度控制机构通过继电器连接到集成的OBVP单元以及HMMWV的交流发电机和发动机复合体。这些速度控制器可以根据需要监视和控制油门和 RPM，并通过通信总线将信息中继到接口和指示器单元 （IIU）。IIU是操作员控制OBVP逆变器功能的地方，产生或多或少的功率和监控状态等。IIU还可以具有图形用户界面（GUI）和易于理解的控件。

速度控制机制和IIU允许操作员控制OBVP单元的输出。当设备从HMMWV接收28 VDC输入电流时，操作员可以选择任何一个输出电流范围。如果系统或应用需要前面讨论的基本单相 120 VAC/60 Hz 输出、三相 208 VAC、50 Hz 甚至 400 Hz 频率，则现代 OBVP 系统允许操作员使用各种输出波形选项为预期应用设置输出。

如前所述，OBVP逆变器安装在HMMWV上，其区域不会影响车辆的货物容量或功能，并允许在HMMWV可以操纵的任何区域即时供电。不仅组件的模块化方法，而且安装机制的模块化方法意味着OPVP系统可以很容易地从一个HMMWV中移除 - 使车辆恢复到其原始配置 - 并根据需要快速轻松地安装在其他车辆平台上。（提供关键电力的能力，确保关键系统始终正常运行。

使用 OBVP 系统实现战术目标

随着战场技术的进步，对更高功率水平和更多移动电源技术的要求，车载动力单元将进入许多部署，通过先进的逆变器技术提供创新的物理设计和改进的功率分配。军方对“更快、更轻、更强”的关注需要使用新技术和下一代计算和通信系统，而这些系统及其部署都需要更新的移动、坚固的电源解决方案。拖车拖车和撬装式发电机在这方面都失败了，因为它们增加了体积，降低了机动性，并且需要外部燃料（柴油）才能运行，这进一步减少了军用车辆的货物。移动车辆电源系统，如多元化技术的VPS10K，直接从交流发电机获取电力，并且不会阻碍急需的货物空间，将成为21世纪军事中战场系统部署的首选解决方案。

审核编辑：郭婷