[實用新型]一種小型自治水下機器人電源管理系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220705971.2
• 申請日: 2012-12-19
• 公開（公告）號: CN202975772U
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾俊寶;李一平;閻述學(xué)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 周秀梅;許宗富

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及水下機器人電源管理，具體地說是一種小型自治水下機器人電源分配與監(jiān)測系統(tǒng)。?

背景技術(shù)

隨著人們對海洋資源的探索與開發(fā)日益頻繁，水下機器人作為一種有效載體得到了長足的發(fā)展。對于近海、河流、湖泊與水庫等相對較淺的地域，小型自治水下機器人（以下簡稱小型AUV）以其便攜性、易用性、低成本等特點，在水下環(huán)境監(jiān)測與水下偵查等方面得到了廣泛的應(yīng)用。?

由于小型AUV的體積重量和工作模式限制，現(xiàn)階段的小型AUV在水下工作時幾乎都采用自帶可充電電池組提供能源，而且電池組的大小也受到嚴(yán)格的限制，只有當(dāng)其回到岸上的時候，才會使用臍帶來提供電源并且同時為小型AUV電池組充電。在這種情況下，小型AUV必須有一套成熟可靠的電源管理系統(tǒng)，既可以管理自身電池組的能量分配，又可以方便的在水下工作模式和水面工作模式下快捷安全的切換。?

實用新型內(nèi)容

為了解決上述存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種小型AUV電源管理系統(tǒng)，對小型AUV水下作業(yè)時自帶電池組的能源使用進行管理，同時可以使小型AUV在水面連接臍帶時能夠切換到充電模式，并使用臍帶電源為系統(tǒng)供電。?

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種小型自治水下機器人電源管理系統(tǒng)，其特征在于包括：電源控制電路與電源分配電路、電池組連接；?

電源控制電路：用于進行AUV的電源分配，并能夠監(jiān)測整個AUV的實時電流；與中央控制系統(tǒng)通過CAN接口進行通信；當(dāng)AUV上岸時能夠與外部臍帶電纜連接并對電池組進行充電；?

電源分配電路：將電源控制電路輸出的電壓經(jīng)轉(zhuǎn)換供給中央控制系統(tǒng)和推進系統(tǒng)；?

電池組：為電源管理系統(tǒng)內(nèi)的主電源，給電源控制電路供電；?

所述電源分配電路包括固態(tài)繼電器和中央控制系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路；固態(tài)繼電器的輸出端正極與電源控制電路的電壓輸出端連接，輸出端負(fù)極與推進系統(tǒng)的電源輸入端連接；固態(tài)繼電器的控制端與中央控制系統(tǒng)的推進系統(tǒng)控制輸出端連接；中央控制系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端與電源控制電路的另一電壓輸出端連接，輸出端與電源控制電路的一個電壓輸入端連接。?

所述電源控制電路包括單片機、電源轉(zhuǎn)換電路、傳感器和多個繼電器；與電池組并聯(lián)的電壓傳感器串聯(lián)電流傳感器后與電源分配電路的固態(tài)繼電器的輸出端正極連接；繼電器的兩路線圈控制端都通過電阻、二極管分別與外部臍帶電纜的輸入端ON和OFF連接，還分別通過干簧管與干電池正極連接；繼電器的一個輸出端與繼電器的控制端連接，控制繼電器輸出端的通斷,另一端懸空；繼電器輸出端與中央控制系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端連接；繼電器為兩個并聯(lián)的繼電器，每個繼電器的開關(guān)的一對輸入端與中央控制系統(tǒng)電源轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接，開關(guān)的另一對輸入端與臍帶電纜的正電壓輸入連接，開關(guān)的輸出端通過二極管與單片機電源轉(zhuǎn)換電路輸入端連接，每個繼電器的兩個控制線圈分別與臍帶電纜的兩個輸入端連接。?

電源轉(zhuǎn)換電路包括單片機電源轉(zhuǎn)換電路、CAN電源轉(zhuǎn)換電路和電壓傳感器電源轉(zhuǎn)換電路；單片機電源轉(zhuǎn)換電路的輸入端與繼電器的開關(guān)輸出經(jīng)二極管的一端連接，輸出端與單片機電源端連接，該輸出端還與CAN電源轉(zhuǎn)換電路、電壓傳感器電源轉(zhuǎn)換電路、安全狀態(tài)檢測電路的電源端連接。?

所述安全狀態(tài)檢測電路包括溫度檢測電路、電壓檢測電路、電流檢測電路和漏水檢測電路。?

本實用新型具有以下有益效果及優(yōu)點：?

1.本實用新型通過繼電器的組合使用可以有效地控制小型AUV系統(tǒng)的電?源連接情況，完全的將電池組和載體設(shè)備之間隔絕，保證系統(tǒng)的安全。?

2.本實用新型使用艙體內(nèi)部干簧管磁開關(guān)和外部手動開關(guān)協(xié)同控制繼電器，使得外部臍帶電源和自帶電池組之間可以獨立的對載體供電，同時可以保證在插拔臍帶的時候，至少有一路電源與系統(tǒng)相連，使得系統(tǒng)可以一直維持正常的工作狀態(tài)。?

3.本實用新型可以實時監(jiān)測水下工作狀態(tài)下載體的電池組狀態(tài)、載體設(shè)備的用電情況和電池組所在艙體內(nèi)的實時溫度，同時通過CAN總線傳遞給載體的中央控制單元，為中央控制單元的決策提供依據(jù)，具有極高的安全性。?

4.本實用新型有效地對推進系統(tǒng)電源、控制系統(tǒng)電源和觀測系統(tǒng)電源進行了隔離，通過中央控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)可以對各個用電部分進行獨立的控制。?

5.對小型AUV水下作業(yè)時自帶電池組的能源使用進行管理，同時可以使小型AUV在水面連接臍帶時能夠切換到充電模式，并單獨使用臍帶電源或者與電池組一起為系統(tǒng)供電。?

附圖說明