新型单兵作战电源系统技术方案

本实用新型专利技术涉及电源的技术领域，具体为新型单兵作战电源系统，包括电源系统、能量转换系统与能量管理系统。所述能量转换系统连接电源系统，用于将电源系统产生的直流电压进行变换，所述能量管理系统连接能量转换系统与电源系统，所述能量管理系统包括DSP控制器、电流传感器、电压传感器以及温度传感器，所述DSP控制器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器连接，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器与所述电源系统连接，用于检测电源系统的相关数据，所述DSP控制器与所述电源系统连接，用于控制电池的充电及放电，所述DSP控制器连接能量装换系统，用于控制能量转换系统对电源系统的充电，具有续航时间长、可折叠、卷曲、重量轻等特点。

A new type of individual combat power system

【技术实现步骤摘要】
新型单兵作战电源系统
本技术涉及电源的
，具体为新型单兵作战电源系统。
技术介绍
在就现行电网的供电覆盖能力而言，大部份高原牧区、森林矿山以及海岛边防哨所仍是处于无电区域，在这些无电区域范围内进行单兵野外侦察、救援作战训练和从事地质水文勘探工作人员以及旅游摄影探险爱好者最感困窘的是：野外作业必备的工作器械、通讯影像以及照明设施等装备无法进行应急充电补给电能，这些工作设施装备有可能因得不到应急电源支持而丧失使用功能，这不仅无法完成单兵野外作业的工作任务，有时还会酿成危及人身生命安全和重大财产损失的严重后果。怎样才能为单兵野外作业提供应急电源并可对野外作业的设施装备进行充电维持使用功能，这是在无电区域进行单兵野外作业人员长期以来都渴望解决的一个实际问题。事实上，它已是应急管理部门特别重视并列为近期内要进行全力攻关努力解决的一个重大课题。客观地说，现行电网建设规划和供电能力在短期内一时还很难有较大的改观，在较长的时期内不可避免地仍然还会有较大的“无电区域”存在。近来，在有些地区已经开始推广使用太阳能热水器和太阳能发电设备，可以说，目前利用太阳能电池板来发电的技术已经成熟并且产业化，它的发电工作原理是：利用日光照射太阳能电池板的半导体“P-N结”形成新的“空穴-电子对”，并在“P-N结”的电场力推动下，使“空穴”由N区流向P区，电子由P区流向N区形成电流，即可实现“光—电转换”供直接使用电能或者对蓄电池进行充电储存备用电能。但是，现行的太阳能发电设备大都是体大笨重，一般都是采用固定安装方式来进行发电作业的，它根本无法满足单兵野外作业随身携带进行应急充电的特殊使用要求。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本技术提供了新型单兵作战电源系统，本系统将新型柔性太阳能锂电池以及锌空气电池应用到单兵作战电源系统中，具有电池的续航时间长、可折叠、卷曲、重量轻等特点，利用主流的QuickCharge方案，实现对新型柔性太阳能锂电池的快速充电。同时，通过边缘金属环可将其固定在背包等物体上，便于携带，本系统还具有串、并功能(OS、OP)，每套电源系统可以单独使用，同时也可以将若干套电源系统串并成大型的供电系统，供大型作战指挥系统的使用。(二)技术方案为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：新型单兵作战电源系统，其特征在于，包括电源系统、能量转换系统与能量管理系统；所述能量转换系统连接电源系统，用于和电源系统之间进行充电或放电；所述能量管理系统连接能量转换系统与电源系统，所述能量管理系统包括DSP控制器、电流传感器、电压传感器以及温度传感器，所述DSP控制器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器连接，用于接收电流传感器、电压传感器、温度传感器的信号，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器与所述电源系统连接，用于检测电源系统相应的电流、电压和温度数据，所述DSP控制器与所述电源系统连接，用于控制电源系统的充电及放电，所述DSP控制器连接能量装换系统，用于控制能量转换系统对电源系统的充电。通过采用上述技术方案，电流传感器、电压传感器、温度传感器与所述电源系统连接，用于检测电源系统的相关数据，估算电源系统的SOC、SOH并显示，电流传感器、电压传感器与温度传感器将电源系统的信息传递给DSP控制器，DSP控制器根据电源系统的信息情况控制电源系统的充电及放电，当电源系统电量充足时，能量转换系统对电源系统产生的支流电压根据元器件的需要进行变换，当电源系统电量不足时，DSP控制器可以控制能量转换系统对电源系统进行充电。优选的，所述电源系统包括太阳能电池、锂电池、锌空气电池、第一直流电源输出部、第二直流电源输出部与电源输入部，所述太阳能电池与锂电池结合形成太阳能锂电池，所述太阳能锂电池与所述第一直流电源输出部连接作为常用电源输出，所述锌空气电池与所述第二电源输出部连接作为备用电源输出，所述DSP控制器连接所述太阳能锂电池与锌空气电池，用于控制太阳能锂电池、锌空气电池的充电与放电。通过采用上述技术方案，太阳能电池与锂电池结合，保证了电池的续航时间；将锌空气电池当做电源系统的备用电池，锌空气电池具有能量密度高、体积小等优点，将其作为备用电池可在体积不改变太大的情况下延长电源系统的续航时间。优选的，所述太阳能锂电池为柔性材质。通过采用上述技术方案，太阳能锂电池采用柔性材质，具有可折叠、卷曲、重量轻等特点，不影响整体电池的重量及体积。优选的，所述能量转换系统包括PCB平面变压器以及能源系统，所述PCB平面变压器与所述太阳能锂电池通过所述第一直流电源输出部连接，所述PCB平面变压器与所述锌空气电池通过所述第二直流电源输出部连接，所述PCB平面变压器包括DC-DC电路与DC-AC电路；所述DC-DC电路用于将光伏电池板产生的直流电压转换为直流用电器件的工作电压；所述DC-AC电路主要将直流电压转换为交流电压，为交流用电器件提供电能，所述第一电源直流输出部、第二电源直流输出部与所述能源系统连接，所述能源系统通过所述电源输入部与所述太阳能锂电池连接。通过采用上述技术方案，DC-DC电路主要将光伏电池板产生的直流电压转换为直流用电器件的工作电压；DC-AC电路主要将直流电压转换为交流电压，为交流用电器件提供电能，能源系统在电能过量时能够存储能量，电能不足时可以提供能量，能量转换系统使用高性能的PCB平面变压器，有效的提高DC-DC、DC-AC的转换效率以及功率密度，提高了实际的电源转换效率。优选的，所述太阳能电池将银纳米片和硅纳米线集成与一体。通过采用上述技术方案，太阳能电池将银纳米片和硅纳米线集成在一起，极大的提高了红外光区光电转换效率。优选的，所述太阳能锂电池、锌空气电池设置有串联接口和并联接口。通过采用上述技术方案，使得电源系统具有串、并功能(OS、OP)，每套电源系统可以单独使用，同时也可以将若干套电源系统串并成大型的供电系统，供大型作战指挥系统的使用，该功能将民主均流与冗余技术相结合，保证了输出电压的稳定性以及均流的瞬态响应性，提高了系统的安全及稳定性能。优选的，所述PCB平面变压器的材质为氮化镓。通过采用上述技术方案，采用高性能半导体材料氮化镓制作的功率器件，降低了其热应力和电气应力。本技术具备以下有益效果：1、将新型柔性太阳能锂电池以及锌空气电池应用到单兵作战电源系统中，具有电池的续航时间长、可折叠、卷曲、重量轻等特点。2、利用主流的QuickCharge方案，实现对新型柔性太阳能锂电池的快速充电。3、具有串、并功能(OS、OP)，每套电源系统可以单独使用，同时也可以将若干套电源系统串并成大型的供电系统，供大型作战指挥系统的使用。附图说明图1为本技术控制流程图；图2为本技术内部结构控制流程图。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.新型单兵作战电源系统，其特征在于，包括电源系统、能量转换系统与能量管理系统；/n所述能量转换系统连接电源系统，用于和电源系统之间进行充电或放电；/n所述能量管理系统连接能量转换系统与电源系统，所述能量管理系统包括DSP控制器、电流传感器、电压传感器以及温度传感器，所述DSP控制器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器连接，用于接收电流传感器、电压传感器、温度传感器的信号，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器与所述电源系统连接，用于检测电源系统相应的电流、电压和温度数据，所述DSP控制器与所述电源系统连接，用于控制电源系统的充电及放电，所述DSP控制器连接能量装换系统，用于控制能量转换系统对电源系统的充电。/n

【技术特征摘要】
1.新型单兵作战电源系统，其特征在于，包括电源系统、能量转换系统与能量管理系统；
所述能量转换系统连接电源系统，用于和电源系统之间进行充电或放电；
所述能量管理系统连接能量转换系统与电源系统，所述能量管理系统包括DSP控制器、电流传感器、电压传感器以及温度传感器，所述DSP控制器与所述电流传感器、电压传感器、温度传感器连接，用于接收电流传感器、电压传感器、温度传感器的信号，所述电流传感器、电压传感器、温度传感器与所述电源系统连接，用于检测电源系统相应的电流、电压和温度数据，所述DSP控制器与所述电源系统连接，用于控制电源系统的充电及放电，所述DSP控制器连接能量装换系统，用于控制能量转换系统对电源系统的充电。


2.根据权利要求1所述的新型单兵作战电源系统，其特征在于，所述电源系统包括太阳能电池、锂电池、锌空气电池、第一直流电源输出部、第二直流电源输出部与电源输入部，所述太阳能电池与锂电池结合形成太阳能锂电池，所述太阳能锂电池与所述第一直流电源输出部连接作为常用电源输出，所述锌空气电池与所述第二直流电源输出部输出部连接作为备用电源输出，所述DSP控制器连接所述太阳能锂电池与锌空气电池，用于控制太阳能锂电池、锌空气电池的充电与放电。
<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学文，邓奕，李宇，丁磊，陈志学，陈敏利，孙国勇，
申请(专利权)人：武汉科闻传感技术有限公司，武汉纺织大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42