一种半潜式无人潜器智能电源管理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于半潜式无人潜器技术领域，具体涉及一种半潜式无人潜器智能电源管理系统及方法。本发明专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统与程序软件相结合，实现在保证长时间续航的前提下，自动选择太阳能电池或锂电池组作为主电源进行配置，并且可监测锂电池组电量情况，在某一电池组电量耗尽情况下，自动切换充足电量的电池组。本发明专利技术在遭遇恶劣天气时通过上位机进行电源切换，使用超级电容为系统提供额外的功率补偿；具有远程监控功能，操作人员无需在现场就可实现对电源系统的全程管理，给操作人员更加灵活的空间，极大提高了半潜式无人潜器作业的安全性。

An intelligent power management system and method for semi submersible

【技术实现步骤摘要】
一种半潜式无人潜器智能电源管理系统及方法
本专利技术属于半潜式无人潜器
，具体涉及一种半潜式无人潜器智能电源管理系统及方法。
技术介绍
无人潜器具有运行成本低、使用灵活方便等特点，广泛应用于海洋监测、资源调查等领域。无人潜器多数采用电力驱动，能源来自于携带的电池组。使用锂电池组作为能源，能量密度高，寿命长，输出功率大，但是在使用时易于过放，导致电芯损坏。当电池组电量过低或出现故障时，会导致无人潜器上设备无法正常工作，通信失联，引发载体丢失的事故。为保证半潜式无人潜器的作业安全，需要设计一种智能电源管理系统以应对电池组故障。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种半潜式无人潜器智能电源管理系统。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负载、稳压模块、锂电池组模块、电池切换模块、超级电容模块、非必要负载以及恒功率充电模块；所述的锂电池组输出接口与功率/电压监测模块的检测输入端和电池切换模块的电源输入接口连接；所述的功率/电压监测模块的数字信号输出端连接至智能控制器模块；所述的电池切换模块的电源输出端与恒功率充电模块的输入端连接，电池切换模块的控制端口连接至智能控制器模块；所述的恒功率充电模块的输出端连接至超级电容模块的输入端及非必要负载的供电端，恒功率充电模块的功率控制端连接至智能控制器模块；所述的超级电容模块的输出端分别与稳压模块的输入端及非必要负载的输入端连接；所述的必要负载的供电端分别通过大功率二极管与稳压模块的输出端及太阳能电池模块的输出端连接；所述的无线通信模块与智能控制器模块连接。本专利技术还可以包括：所述的稳压模块的电压高于太阳能电池模块的电压；当正常供电时，太阳能电池模块侧的大功率二极管截止，稳压模块侧的大功率二极管导通，此时由稳压模块向必要负载供电；当切断锂电池组模块供电且超级电容模块电量使用完毕时，太阳能电池模块侧电压高于稳压模块侧电压，太阳能电池模块侧的大功率二极管导通，稳压模块侧的大功率二极管截止，此时太阳能电池模块为必要负载供电。本专利技术的目的还在于提供一种半潜式无人潜器智能电源管理方法。本专利技术的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：步骤1：构建半潜式无人潜器智能电源管理系统；所述的半潜式无人潜器智能电源管理系统包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负载、稳压模块、锂电池组模块、电池切换模块、超级电容模块、非必要负载以及恒功率充电模块；所述的锂电池组输出接口与功率/电压监测模块的检测输入端和电池切换模块的电源输入接口连接；所述的功率/电压监测模块的数字信号输出端连接至智能控制器模块；所述的电池切换模块的电源输出端与恒功率充电模块的输入端连接，电池切换模块的控制端口连接至智能控制器模块；所述的恒功率充电模块的输出端连接至超级电容模块的输入端及非必要负载的供电端，恒功率充电模块的功率控制端连接至智能控制器模块；所述的超级电容模块的输出端分别与稳压模块的输入端及非必要负载的输入端连接；所述的必要负载的供电端分别通过大功率二极管与稳压模块的输出端及太阳能电池模块的输出端连接；所述的无线通信模块与智能控制器模块连接；步骤2：开始电源监测，无线通讯模块与上位机进行无线连接；上位机设置当前电压阈值和功率阈值，智能控制器模块发送当前电源数据；在半潜式无人潜器运行过程中，智能控制器模块持续进行整船功率监测以及电源电压监测；步骤3：判断当前电源电压是否小于上位机设置的电压阈值；若当前电源电压小于上位机设置的电压阈值，则智能控制器模块利用多路ADC对功率/电压监测模块进行多路数据读取，定位电力不足的锂电池组位置，切断其电源供应；步骤4：判断当前功率是否小于上位机设置的功率阈值；若当前功率小于上位机设置的功率阈值，则打开超级电容模块的开关，进行功率补偿；步骤5：若定位锂电池组全部电压不足或功率补偿后整船功率仍旧不足，则智能控制器模块控制电池切换模块切断锂电池组供电，停止非必要负载的工作，并且通过无线通讯模块向上位机持续发送带有坐标信息的求救信号，等待救援；若整船功率监测以及电源电压监测正常，则返回步骤3进行下一轮监测。本专利技术的有益效果在于：本专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统与程序软件相结合，实现在保证长时间续航的前提下，自动选择太阳能电池或锂电池组作为主电源进行配置，并且可监测锂电池组电量情况，在某一电池组电量耗尽情况下，自动切换充足电量的电池组。本专利技术在遭遇恶劣天气时通过上位机进行电源切换，使用超级电容为系统提供额外的功率补偿；具有远程监控功能，操作人员无需在现场就可实现对电源系统的全程管理，给操作人员更加灵活的空间，极大提高了半潜式无人潜器作业的安全性。附图说明图1是本专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统整体结构框图。图2是本专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统的锂电池电源控制策略流程图。图3是本专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统对必要负载供电原理图。图4是本专利技术的半潜式无人潜器智能电源管理系统的布置示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步描述。本专利技术设计了一种半潜式无人潜器智能电源管理系统，包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负载、稳压模块、锂电池组模块、电池切换模块、超级电容模块、非必要负载以及恒功率充电模块。通过功率/电压监测模块对半潜式无人潜器功率进行实时监测，并且可以针对功率进行智能控制与切换。在电池损坏或电量耗尽的情况下通过电池切换模块切断电池的供电保护电池组不被过量放电所损坏，并且通过太阳能电池模块为必要负载供电。在遭遇恶劣海况等情况时通过上位机进行电源切换，使用超级电容为系统提供额外的功率补偿。本专利技术极大提高了半潜式无人潜器作业的安全性。如图1所示为一种半潜式无人潜器智能电源管理系统的组成与连接图，其中实线为供电连接，虚线为数据、控制连接。如图4所示为一种半潜式无人潜器智能电源管理系统的布局位置图。一种半潜式无人潜器智能电源管理系统，包括：锂电池组模块1，功率/电压监测模块2，电池切换模块3，恒功率充电模块4，超级电容模块5，非必要负载6，稳压模块7，大功率功率二极管8，必要负载9，太阳能电池模块10，大功率二极管11，无线通讯模块12，智能控制器模块13。锂电池组输出接口与功率/电压监测模块的检测输入端和电池切换模块的电源输入接口相连接，功率/电压监测模块数字信号输出端连接到智能控制器模块；电池切换模块的电源输出端与恒功率充电模块的输入端连接，电池切换模块的控制端口与智能控制器模块相连接；恒功率充电模块的输出端连接至超级电容模块的输入端以及非必要负载的供电端，恒功率充电模块的功率控制端与智能控制器模块相连接；超级电容模块的输出端连接到稳压模块的输入端，超级电容模块的输出端直接连接非必要负载的输入端；稳压模块的输入端通过大功率二极管连接到必要负载的供电端；太阳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半潜式无人潜器智能电源管理系统，其特征在于：包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负载、稳压模块、锂电池组模块、电池切换模块、超级电容模块、非必要负载以及恒功率充电模块；所述的锂电池组输出接口与功率/电压监测模块的检测输入端和电池切换模块的电源输入接口连接；所述的功率/电压监测模块的数字信号输出端连接至智能控制器模块；所述的电池切换模块的电源输出端与恒功率充电模块的输入端连接，电池切换模块的控制端口连接至智能控制器模块；所述的恒功率充电模块的输出端连接至超级电容模块的输入端及非必要负载的供电端，恒功率充电模块的功率控制端连接至智能控制器模块；所述的超级电容模块的输出端分别与稳压模块的输入端及非必要负载的输入端连接；所述的必要负载的供电端分别通过大功率二极管与稳压模块的输出端及太阳能电池模块的输出端连接；所述的无线通信模块与智能控制器模块连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种半潜式无人潜器智能电源管理系统，其特征在于：包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负载、稳压模块、锂电池组模块、电池切换模块、超级电容模块、非必要负载以及恒功率充电模块；所述的锂电池组输出接口与功率/电压监测模块的检测输入端和电池切换模块的电源输入接口连接；所述的功率/电压监测模块的数字信号输出端连接至智能控制器模块；所述的电池切换模块的电源输出端与恒功率充电模块的输入端连接，电池切换模块的控制端口连接至智能控制器模块；所述的恒功率充电模块的输出端连接至超级电容模块的输入端及非必要负载的供电端，恒功率充电模块的功率控制端连接至智能控制器模块；所述的超级电容模块的输出端分别与稳压模块的输入端及非必要负载的输入端连接；所述的必要负载的供电端分别通过大功率二极管与稳压模块的输出端及太阳能电池模块的输出端连接；所述的无线通信模块与智能控制器模块连接。


2.根据权利要求1所述的一种半潜式无人潜器智能电源管理系统，其特征在于：所述的稳压模块的电压高于太阳能电池模块的电压；当正常供电时，太阳能电池模块侧的大功率二极管截止，稳压模块侧的大功率二极管导通，此时由稳压模块向必要负载供电；当切断锂电池组模块供电且超级电容模块电量使用完毕时，太阳能电池模块侧电压高于稳压模块侧电压，太阳能电池模块侧的大功率二极管导通，稳压模块侧的大功率二极管截止，此时太阳能电池模块为必要负载供电。


3.一种半潜式无人潜器智能电源管理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：构建半潜式无人潜器智能电源管理系统；
所述的半潜式无人潜器智能电源管理系统包括功率/电压监测模块、无线通讯模块、智能控制器模块、太阳能电池模块、必要负...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铭昊，蒋锐祺，张铁栋，何笑，刘树伟，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23