[發(fā)明專利]一種用于水下潛器的電池管理及控制系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510945817.0
• 申請(qǐng)日: 2015-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN105429227A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊燦軍;林鳴威;李德駿;張濤;王天磊;張夢輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H01M2/34
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電池管理及控制系統(tǒng)，尤其涉及一種用于水下自主航行器的電池管理及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著海洋探索技術(shù)的發(fā)展,對(duì)水下運(yùn)載器的續(xù)航能力要求日漸提高.因此，在有限的體積下,選擇高能量密度的電池和優(yōu)化的電池組合方式成為了一種解決方案。然而電池的并聯(lián)方式往往會(huì)造成電池在充放電的過程中特性產(chǎn)生差異，容易縮短電池的壽命。同時(shí)，高能量密度的電池操作或者使用不當(dāng)，容易發(fā)生爆炸，造成水下潛器內(nèi)部昂貴的器件損壞，甚至導(dǎo)致艙體開裂漏水。因此，一套專門為水下運(yùn)載器日常航行和進(jìn)站充電時(shí)的電池管理及控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種用于水下潛器的電池管理及控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)可保證水下潛器內(nèi)部所有器件的正常工作,以及電池的安全使用。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種用于水下潛器的電池管理及控制系統(tǒng)，包括主控單元、若干個(gè)依次串聯(lián)的電池塊和用于給串聯(lián)電池塊充電的充電電路，每個(gè)電池塊由單體電池并聯(lián)為基本單元后再串聯(lián)而成，對(duì)每個(gè)電池塊均設(shè)有一個(gè)管理控制單元，管理控制單元包括用于采集電池塊端電壓及電流的采樣電路、短路保護(hù)電路、用于監(jiān)控電池塊溫度的溫度檢測電路、電池均衡電路、過充過放保護(hù)電路、防倒灌電路以及用于采集每個(gè)基本單元端電壓的電壓采集電路，充電電路、每個(gè)管理控制單元中的采樣電路、溫度檢測電路及電壓采集電路均與主控單元連接。

所述的電池塊的構(gòu)成如下：將單體電池的正極通過熔斷絲點(diǎn)焊至同一塊金屬極板上，負(fù)極直接點(diǎn)焊在另一塊金屬極板上實(shí)現(xiàn)若干單體電池間的并聯(lián)，構(gòu)成一個(gè)基本單元，基本單元間通過串聯(lián)形成電池塊。

所述的每個(gè)電池塊的管理控制單元還包括用于冷卻電池塊的冷卻裝置，比如風(fēng)扇。當(dāng)某一電池塊的溫度高于設(shè)定值時(shí),主控單元控制開啟相應(yīng)冷卻裝置對(duì)電池塊進(jìn)行冷卻。當(dāng)某一單體電池的溫度高于限定的最高溫度時(shí)，其熔斷絲斷開，使得該節(jié)電池從回路中斷開，其余電池正常工作，這樣通過設(shè)置冷卻裝置和熔斷絲可以實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電池系統(tǒng)的二級(jí)保護(hù)。

當(dāng)某一基本單元的電壓超出所有電池塊中基本單元端電壓平均值的百分之十時(shí)，主控單元控制開啟該基本單元所屬電池塊的管理控制單元中的均衡電路進(jìn)行均衡，直至該基本單元的電壓回到限定值。

若充電電壓超過充電截止電壓,則關(guān)斷充電總回路。在進(jìn)站充電過程中,上位機(jī)可以實(shí)時(shí)監(jiān)控充電的電壓電流,根據(jù)實(shí)際需求,通過上位機(jī)調(diào)整充電的電壓電流，同時(shí)也能控制充電的開關(guān)。在水下自主航行器航行過程中，當(dāng)主控單元檢測到某節(jié)電池電壓低于放電截止電壓或者總電壓接近放電截止電壓時(shí),主控單元發(fā)出命令,按重要性循序關(guān)斷大功率外設(shè),同時(shí)對(duì)水下自主航行器進(jìn)行拋載,使?jié)撈魃细『突厥铡?/p>

與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的有益效果在于：

(1)本發(fā)明的電池管理及控制系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測電池溫度，通過熔斷絲形成獨(dú)特的串并聯(lián)方式結(jié)合設(shè)置冷卻裝置實(shí)現(xiàn)對(duì)電池系統(tǒng)的二級(jí)保護(hù)，可極大的提高電池系統(tǒng)的安全性；

(2)電池管理及控制系統(tǒng)的主控單元能夠監(jiān)控所有電池的電壓值，并且根據(jù)水下潛器內(nèi)部的大功率設(shè)備的重要性進(jìn)行設(shè)備的依次關(guān)斷，從而來進(jìn)行電池的欠壓保護(hù)，防止電池過放導(dǎo)致電池?fù)p壞，影響設(shè)備的正常運(yùn)行；

(3)本發(fā)明的電池管理及控制系統(tǒng)能夠通過岸基的上位機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控水下自主航行器進(jìn)站充電時(shí)，電池充電的電壓電流，可以根據(jù)實(shí)際需求,通過上位機(jī)適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)充電的電壓與電流,并且能對(duì)充電電路進(jìn)行開關(guān)；

(4)對(duì)串并聯(lián)關(guān)系電池組中的每一節(jié)電池一并進(jìn)行均衡管理,使得所有電池的充電狀態(tài)都能維持在接近的范圍內(nèi),從而保證電池的特性一致,有利于整體電池組的壽命提高。

附圖說明

圖1是電池塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的電池管理及控制系統(tǒng)的原理示意圖。

具體實(shí)施方案

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。