[發明專利]用于海洋觀探測浮標的能源管理系統

有效

• 申請號: 201910333996.0
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110098648B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 張成倫;李春乾;盧澤宇;柴瀛;史景文;唐軍武
• 申請（專利權）人: 青島海洋科技中心
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/35;H01M10/42;B63B22/00
• 代理公司: 青島聯信知識產權代理事務所(普通合伙) 37227
• 代理人: 潘晉祥

本發明提出一種用于海洋觀探測浮標的能源管理系統，屬于浮標能源技術領域。所述系統包括用于充放電管理的充放電控制器，負載，以及用于儲存電能并給所述負載供電的電池，其中，所述充放電控制器分別與所述負載、所述電池連接；所述系統還包括連接于所述充放電控制器和所述負載之間的MOSFET，與所述負載連接用于監測所述負載耗電功率的能耗監測模塊，與所述電池連接用于監控所述電池電量的電量監測模塊，以及用于控制所述MOSFET通斷的微控制器，所述微控制器分別與所述MOSFET、所述能耗監測模塊、所述電量監測模塊通訊連接。本發明具有能源利用率和可靠性高的優點。

技術領域

本發明屬于浮標能源技術領域，尤其涉及一種用于海洋觀探測浮標的能源管理系統。

背景技術

海洋物理參數的測量需求加快了海洋儀器設備的發展，目前已經發展出針對各類海洋觀探測需求的平臺，例如固定平臺(淺標等)、移動平臺(AUV、滑翔機、ARGO、無人機、漂流浮標等)、海底接駁基站等。在新平臺和新技術迅速發展的同時，能源的瓶頸問題越來越突出，已成為制約海洋儀器設備連續觀測的首要問題。海洋儀器設備/平臺可利用的能源形式主要有兩類：一次能源和二次能源。一次能源為搭載一次性高能量電池，如亞硫酰氯鋰電池，能源總量固定，無法自行進行能源補充，整機的工作模式會受能源的限制，通常壽命較短，一般不超過一年，需要回收后更換電池才繼續使用；二次能源為搭載可充電的高效電池，同時配合能源回收裝置(如太陽能電池、風力發電機和波浪能發電機等)，可自行進行能源補充，整機工作模式可以靈活配置，通常壽命較長，可長期連續觀測，但體積、重量會較大。

目前，小型多參數海洋觀探測浮標的能源供給方式同時兼顧上述兩種類型，滿足簡單短時間任務要求的小型浮標可以采用一次能源的方式，而對于復雜長時間的連續在位觀測要求，同時搭載多種類型傳感器，則必須選擇二次能源的方式。通過搭載太陽能電池板或波浪能發電機、充放電控制器以及高能鋰電池的方案，可以實現能源的持續回收和高效利用，但現有小型多參數浮標搭載的能源模塊通常無法實現動態分配負載用電和有效的管理監測能源，導致工作時間不能達標，同時可靠性較差。

發明內容

本發明針對上述的能源管理不精確、利用率低以及可靠性差等技術問題，提出一種用于海洋觀探測浮標的能源管理系統，具有能源利用率和可靠性高的優點。

為了達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種海洋觀探測浮標的能源管理系統，包括用于充放電管理的充放電控制器，負載，以及用于儲存電能并給所述負載供電的電池，其中，所述充放電控制器分別與所述負載、所述電池連接；所述系統還包括連接于所述充放電控制器和所述負載之間的MOSFET，與所述負載連接用于監測所述負載耗電功率的能耗監測模塊，與所述電池連接用于監控所述電池電量的電量監測模塊，以及用于控制所述MOSFET通斷的微控制器，所述微控制器分別與所述MOSFET、所述能耗監測模塊、所述電量監測模塊通訊連接。

作為優選，所述負載包括搭載于浮標體上的傳感器，所述MOSFET與所述傳感器之間還連接有短路保護模塊，所述短路保護模塊包括延時上電電路、鉗位電路、一級MOSFET、二級MOSFET和三級MOSFET；所述延時上電電路連接所述MOSFET，所述三級MOSFET連接所述傳感器，所述鉗位電路、所述一級MOSFET并聯連接于所述延時上電電路和所述三級MOSFET之間，所述二級MOSFET分別連接所述鉗位電路和所述傳感器。

作為優選，所述電量監測模塊包括溫度檢測單元、電流檢測單元和電壓檢測單元，所述溫度檢測單元、所述電流檢測單元和所述電壓檢測單元通過處理單元與所述微控制器通訊連接，所述處理單元用于根據所述溫度檢測單元、所述電流檢測單元和所述電壓檢測單元的測量值計算電池電量。

作為優選，還包括與所述充放電控制器連接的備用電源，所述備用電源分別與所述電量監測模塊、所述負載和所述微控制器連接，當所述電量監測模塊監測到所述電池的電量嚴重不足時，微控制器控制所述備用電源開啟。