一种应用于深海潜水器的电源系统技术方案

本发明专利技术提供一种应用于深海潜水器的电源系统，所述电源系统通过水密电缆为深海潜水器供电，所述电源系统包括封装有固体锂电池组的真空玻璃浮球，所述真空玻璃浮球包括主玻璃浮球、子玻璃浮球，子玻璃浮球通过水密电缆与主玻璃浮球、深海潜水器依次相连，本发明专利技术采用模块化设计，不用改变原有设备接口即可完成能源扩充，在补充能源时不用拆舱换电池，直接充电即可，使用及维护方便；水下质量能提供一种可满足深海潜水器长续航、高安全的要求的电源系统。

A Power Supply System for Deep-sea Submersible

The invention provides a power supply system for deep-sea submersible. The power supply system supplies power to deep-sea submersible through a water-tight cable. The power supply system includes a vacuum glass float ball encapsulated with a solid lithium battery pack. The vacuum glass float ball includes a main glass float ball and a sub-glass float ball. The sub-glass float ball is connected with the main glass float ball and the deep-sea submersible in turn through a water-tight cable. The invention adopts modular design, can complete energy expansion without changing the original equipment interface, can charge directly without dismantling the cabin and changing the battery when supplementing energy, and is convenient for use and maintenance; underwater quality can provide a power supply system that can meet the requirements of long-term endurance and high safety of deep-sea submersible.

【技术实现步骤摘要】
一种应用于深海潜水器的电源系统
本专利技术涉及水下潜水器供电
，尤其涉及一种应用于深海潜水器的电源系统。
技术介绍
电源系统是深海潜水器的心脏，是衡量深海潜水器优越性的重要指标之一。深海潜水器所采用的电源系统通常为干式金属耐压舱电源系统或充油压力补偿式电源系统，对于干式金属耐压舱电源系统，电池组放置于耐压舱内，随着下潜深度的增加，耐压舱的厚度必须增加，这势必会降低潜水器的浮力，从而降低潜水器的带载能力。而充油压力补偿式电源系统，电池组直接浸泡在油里，受深海高压影响，可能使电池内部局部变形时，会引起电池短路，经过多次承压、膨胀、短路，电池存在燃烧、爆炸的危险。目前深海潜水器所用到的蓄电池主要为铅酸电池、锌银电池及锂离子电池。铅酸电池比能量有限，体积庞大，大电流放电能力相对较差且会析出气体；锌银电池寿命较短，大功率使用一般只能用20～30次；采用有机电解液的锂离子电池，当发生过度充电或者内部短路等异常时，易挥发易燃的有机电解液可能会导致热失控，在3000米海深以下此问题更为凸显，发生爆炸等安全事件的概率增大。此外，常规的电源系统根据深海潜水器功耗定制，设计时间长，模块化程度不高，不便于批量制造、成本较高，且采用多组电源并联供电时，往往需要深海潜水器提供相应数量的能源接口，可扩展性差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种应用于深海潜水器的电源系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种应用于深海潜水器的电源系统，所述电源系统通过水密电缆为深海潜水器供电，所述电源系统包括封装有固体锂电池组的真空玻璃浮球，所述真空玻璃浮球包括主玻璃浮球、子玻璃浮球，所述主玻璃浮球内腔中设有通电开关、电源管理电路板、电池夹具，所述电池夹具与主玻璃浮球内表面固定连接，所述固态锂电池组安装于电池夹具上，所述主玻璃浮球外表面上还设有第一连接端口、第二连接端口以及防水底座，所述防水底座内设有电源充电端口以及抽真空装置，所述固态锂电池组、第一连接端口、第二连接端口、电源充电端口、通电开关均与电源管理电路板电性连接，所述主玻璃浮球、子玻璃浮球之间通过水密电缆连接，所述子玻璃浮球的结构元件与主玻璃浮球一致。优选的，所述防水底座设置于主玻璃浮球顶部，所述防水底座包括水密接头与防水盖，所述水密接头中设有电源充电端口以及抽真空装置，所述电源充电端口与电源管理电路板电性相连，所述防水盖与所述水密接头螺纹相连。优选的，所述固态锂电池组内含有若干个单体固态锂电池，所述单体固态锂电池的正负极均与电源管理电路板电相连。优选的，所述主玻璃浮球数量为一个，所述子玻璃浮球数量为若干个，所述主玻璃浮球的第一连接端口通过水密电缆与深海潜水器电相连，所述主玻璃浮球的第二连接端口通过水密电缆与一个子玻璃浮球的第二连接端口相连，该子玻璃浮球的第一连接端口通过水密电缆与下一个子玻璃浮球的第一连接端口相连。优选的，所述水密电缆为8芯水密电缆，其中4芯用于电力传输，4芯用于信号传输。优选的，所述充/放电管理芯片包括HM4063集成电路芯片、充电电路与放电电路，所述电源充电端口、充电电路、HM4063集成电路芯片、固态锂电池组依次电性相连，所述固态锂电池组、HM4063集成电路芯片、放电电路依次电性相连，所述放电电路输出端通过输电线与通电开关、第一连接端口依次电性相连，所述第二连接端口通过输电线与第一连接端口电性相连；所述第一连接端口、第二连接端口还分别通过数据线与主控芯片信号相连，所述主控芯片还与霍尔电流传感器信号相连，所述霍尔电流传感器可对固态锂电池组输出的总电流进行监控；所述单体电池监视芯片用于对固态锂电池组内的单个固态锂电池进行监控。优选的，所述抽真空装置包括抽真空嘴、阀体、电动伸缩杆，所述阀体内腔一侧设有抽真空嘴，所述抽真空嘴下方设有气口，所述电动伸缩杆套接于阀体内，所述电动伸缩杆底部设有密封垫片与连接杆，所述连接杆底部设有硅橡胶堵头，所述硅橡胶堵头与气口大小一致，所述充/放电管理芯片与、压控开关、电动伸缩杆依次电相连，所述控制开关与电动伸缩杆电性相连。优选的，所述主玻璃浮球两侧设有连接片，所述连接片上设有螺孔。与现有技术相比，本专利技术达到的有益效果如下：本专利技术提供的一种应用于深海潜水器的电源系统，将固态锂电池封装于多个真空玻璃浮球内，由于玻璃密度小于金属，较传统干式金属耐压舱电源系统，有效减少电源系统的水下重量，而且不需要充油补偿装置，避免深海高压对电池的影响，简化电源系统结构，减少对潜水器浮力的影响，从而提高潜水器的带载能力，玻璃浮球具备耐高压能力，满足潜水器的深海作业条件；选用固态锂电池，较传统铅酸电池、锌银电池相比，能量密度高(达到250Wh/kg)，在相同电量下质量更轻、体积更小，且使用寿命更长，在多次针刺和挤压等苛刻测试条件下保持非常好的安全性能，有效克服了液态锂电池容易热失控的安全风险，可满足深海潜水器长续航、高安全的要求；将多个真空玻璃浮球进行串联组合且组合后统一使用一个供电接口与潜水器能源接口连接，有效减少潜水器能源接口数量，组合过程方便快捷。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供实施例提供的深海潜水器与主玻璃浮球、子玻璃浮球连接示意图；图2为本专利技术实施例提供的主玻璃浮球内部示意图；图3为本专利技术实施例提供的抽真空装置示意图；图4为本专利技术实施例提供的水密接头与防水盖示意图；图5为本专利技术实施例提供的电源管理电路板电路结构示意图。图中，1-深海潜水器，2-主玻璃浮球，3-子玻璃浮球，4-第一连接端口，5-第二连接端口，6-固态锂电池组，7-电池夹具，8-电源管理电路板，9-防水底座，10-水密接头，11-防水盖，12-外壳，13-连接片，14-阀体，15-电动伸缩杆，16-连接杆，17-硅橡胶堵头，18-气口，19-密封垫片，20-压控开关，21-抽真空嘴，22-电源充电端口,23-水密电缆，24-玻璃半球，25-主控芯片，26-充/放电管理芯片，27-单体电池监视芯片，28-通电开关，29-充电电路，30-放电电路,31-控制开关。具体实施方式为了更好理解本专利技术
技术实现思路
，下面提供具体实施例，并结合附图对本专利技术做进一步的说明。参见图1至图4，一种应用于深海潜水器的电源系统，所述电源系统通过水密电缆23为深海潜水器1供电，所述电源系统包括封装有固体锂电池组的真空玻璃浮球，所述真空玻璃浮球包括主玻璃浮球2、子玻璃浮球3，所述主玻璃浮球2内腔中设有通电开关28、电源管理电路板8、电池夹具7，所述电池夹具7与主玻璃浮球2内表面固定连接，所述固态锂电池组6安装于电池夹具7上，所述主玻璃浮球2外表面上还设有第一连接端口4、第二连接端口5以及防水底座9，所述防水底座9内设有电源充电端口22以及抽真空装置，所述固态锂电池组6、第一连接端口4、第二连接端口5、电源充电端口22、通电开关28均与电源管理电路板8电性连接，所述主玻璃浮球2、子玻璃浮球3之间通过水密电缆23连接，所述子玻璃浮球3的结构元件与主玻璃浮球2一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于深海潜水器的电源系统，所述电源系统通过水密电缆为深海潜水器供电，其特征在于，所述电源系统包括封装有固体锂电池组的真空玻璃浮球，所述真空玻璃浮球包括主玻璃浮球、子玻璃浮球，所述主玻璃浮球内腔中设有通电开关、电源管理电路板、电池夹具，所述电池夹具与主玻璃浮球内表面固定连接，所述固态锂电池组安装于电池夹具上，所述主玻璃浮球外表面上还设有第一连接端口、第二连接端口以及防水底座，所述防水底座内设有电源充电端口以及抽真空装置，所述固态锂电池组、第一连接端口、第二连接端口、电源充电端口、通电开关均与电源管理电路板电性连接，所述主玻璃浮球、子玻璃浮球之间通过水密电缆连接，所述子玻璃浮球的结构元件与主玻璃浮球一致。

【技术特征摘要】
1.一种应用于深海潜水器的电源系统，所述电源系统通过水密电缆为深海潜水器供电，其特征在于，所述电源系统包括封装有固体锂电池组的真空玻璃浮球，所述真空玻璃浮球包括主玻璃浮球、子玻璃浮球，所述主玻璃浮球内腔中设有通电开关、电源管理电路板、电池夹具，所述电池夹具与主玻璃浮球内表面固定连接，所述固态锂电池组安装于电池夹具上，所述主玻璃浮球外表面上还设有第一连接端口、第二连接端口以及防水底座，所述防水底座内设有电源充电端口以及抽真空装置，所述固态锂电池组、第一连接端口、第二连接端口、电源充电端口、通电开关均与电源管理电路板电性连接，所述主玻璃浮球、子玻璃浮球之间通过水密电缆连接，所述子玻璃浮球的结构元件与主玻璃浮球一致。2.根据权利要求1所述的一种应用于深海潜水器的电源系统，其特征在于，所述防水底座设置于主玻璃浮球顶部，所述防水底座包括水密接头与防水盖，所述水密接头中设有电源充电端口以及抽真空装置，所述电源充电端口与电源管理电路板电性相连，所述防水盖与所述水密接头螺纹相连。3.根据权利要求1所述的一种应用于深海潜水器的电源系统，其特征在于，所述固态锂电池组内含有若干个单体固态锂电池，所述单体固态锂电池的正负极均与电源管理电路板电相连。4.根据权利要求1所述的一种应用于深海潜水器的电源系统，其特征在于，所述主玻璃浮球数量为一个，所述子玻璃浮球数量为若干个，所述主玻璃浮球的第一连接端口通过水密电缆与深海潜水器电相连，所述主玻璃浮球的第二连接端口通过水密电缆与一个子玻璃浮球的第二连接端口相连，该子玻璃浮球的第一连接端口通过水密电缆与下一个子玻璃浮球的第一连接端口相连。5.根据权利要求1所述的一种应用于深海潜水器的电源系统，其特征在于，所述水密电缆为8芯水密电缆，其中4芯用于电力传输，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞星，杨文才，李俊，蔡笃思，李志远，
申请(专利权)人：中国科学院深海科学与工程研究所，
类型：发明
国别省市：海南,46