[發(fā)明專利]一種UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)及級聯(lián)擴(kuò)展方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011615371.2
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112737040A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐于洋;段維軍;孫曉田;黃海;楊管金子;范輝
• 申請（專利權(quán)）人: 西安精密機(jī)械研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J7/34;H01M10/42;H01M10/48
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 屠沛

1.一種UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：包括n個電池組，n為大于1的整數(shù)；

每個電池組包括電池芯體以及基于ARM控制器且具備CAN總線通訊接口的監(jiān)測管理電路；監(jiān)測管理電路上設(shè)置有單向均衡電路和具有獨立輸出控制的固態(tài)開關(guān)；電池組的輸出連接UUV載荷；n個電池組采用星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)物理連接；

其中，監(jiān)測管理電路用于采集電池芯體信息，并通過CAN總線與UUV控制系統(tǒng)連接；

UUV控制系統(tǒng)根據(jù)UUV作業(yè)時間及不同載荷設(shè)備的供電需求，通過控制n個固態(tài)開關(guān)的通斷，改變電池組級聯(lián)模式；

電池組物理連接后，當(dāng)各監(jiān)測管理電路檢測電池組之間的電壓差大于安全值時，單向均衡電路自動進(jìn)行電量平衡，確保電池組級聯(lián)的安全性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：

每個電池組與UUV控制系統(tǒng)之間簽訂電池組級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議；所述電池組級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議基于可自檢及主從應(yīng)答原則設(shè)計，電池組級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議包含電池組CAN總線通訊協(xié)議和控制指令碼表生成規(guī)范。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：

所述電池組級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議具體是指UUV控制系統(tǒng)給每個電池組發(fā)送的握手指令和自檢指令、每個電池組給UUV控制系統(tǒng)發(fā)送的握手回復(fù)和自檢結(jié)果、UUV控制系統(tǒng)給每個電池組發(fā)送的電池串并聯(lián)輸出指令和電池輸出關(guān)斷指令、以及每個電池組給UUV控制系統(tǒng)發(fā)送的電池組信息。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：所述UUV控制系統(tǒng)根據(jù)確定的電池組級聯(lián)形式及電池組數(shù)量，通過CAN總線為每組電池分配ID，并為每個電池組設(shè)定告警閾值；當(dāng)超過告警閾值時，監(jiān)測管理電路上報UUV控制系統(tǒng)并控制固態(tài)開關(guān)斷開電池組輸出。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：

所述電池芯體的信息是指電壓、電流、溫度及電量；

所述告警閾值是指電壓告警閾值、電流告警閾值、溫度告警閾值及電量告警閾值。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)，其特征在于：

所述電池組級聯(lián)模式采用UUV控制系統(tǒng)預(yù)設(shè)置或者由UUV操控系統(tǒng)通過UUV遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)向UUV控制系統(tǒng)下達(dá)指令設(shè)定。

7.一種采用權(quán)利要求1～6任一所述UUV電池組智能化級聯(lián)擴(kuò)展架構(gòu)的級聯(lián)擴(kuò)展方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)基于可自檢及主從應(yīng)答原則設(shè)計電池組級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議，包含電池組CAN總線通訊協(xié)議和控制指令碼表生成規(guī)范；

2)采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將n個電池組進(jìn)行物理連接；

3)將各個電池組的監(jiān)測管理電路通過CAN總線與UUV控制系統(tǒng)連接，并通過UUV控制系統(tǒng)接入UUV遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)；

4)UUV控制系統(tǒng)為每個電池組分配ID號；

5)UUV控制系統(tǒng)根據(jù)UUV作業(yè)時間及不同載荷設(shè)備的供電需求，生成電池組控制指令碼表，以尋址位、狀態(tài)位構(gòu)成組合命令幀控制各電池組輸出狀態(tài)，實現(xiàn)設(shè)定或預(yù)置的電池組級聯(lián)模式；

6)各監(jiān)測管理電路收到UUV控制系統(tǒng)發(fā)出的自檢指令后，自動檢測各電池組之間的電壓差，當(dāng)電壓差大于安全值時，通過單向均衡電路自動進(jìn)行電量平衡；

7)UUV控制系統(tǒng)為每個電池組設(shè)定電壓告警閾值、電流告警閾值、溫度告警閾值以及電量告警閾值；

8)各電池組根據(jù)級聯(lián)應(yīng)用層通訊協(xié)議通過CAN總線自主上報電池芯體信息；

9)任務(wù)結(jié)束，受控或自動關(guān)閉各電池組輸出，解除級聯(lián)狀態(tài)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述級聯(lián)擴(kuò)展方法，其特征在于，

步驟5)中，所述電池組級聯(lián)模式包括全并聯(lián)模式、部分并聯(lián)模式、部分并聯(lián)交替模式、全串聯(lián)模式、部分串聯(lián)模式、部分串聯(lián)交替模式和串并聯(lián)組合模式。