一种AUV锂离子电池充电装置的制作方法

本实用新型涉及充电技术领域，尤其涉及一种AUV锂离子电池充电装置。

背景技术：

AUV是无缆水下机器人的英文缩写，习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。

水下机器人主要分为两大类：一类是有缆水下机器人，习惯称为遥控潜器(Remote Operated Vehicle，简称ROV)；另一类是无缆水下机器人，习惯称为自主式水下潜器(Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)。自主式水下机器人是新一代水下机器人，具有活动范围大、机动性好、安全、智能化等优点，成为完成各种水下任务的重要工具。例如，在民用领域，可用于铺设管线、海底考察、数据收集、钻井支援、海底施工，水下设备维护与维修等；在军用领域则可用于侦察、布雷、扫雷、援潜和救生等。由于无缆水下机器人具有活动范围不受电缆限制，隐蔽性好等优点，所以从60年代中期起，工业界和军方开始对无缆水下机器人发生兴趣。由于AUV主要采用电池驱动，近年来随着锂离子电池的功率密度高、重量轻等特点被广泛采用到AUV项目的研制上，那么如何能够高效安全的为AUV上的锂离子电池组充电是需要迫切解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种体积小，串联充电过程及并联充电过程过程安全高效可控的供AUV使用的锂离子电池充电装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：一种AUV锂离子电池充电装置，包括充电装置本体和锂离子电池组，所述的充电装置本体与锂离子电池组相连接；充电装置本体包括柜体、串充模块、并充模块、信号采集模块和人机交互模块，串充模块、并充模块和信号采集模块均设置在柜体内，信号采集模块用于采集锂离子电池组的电压及温度信号，信号采集模块将采集到的锂离子电池组的电压及温度信号上报给人机交互模块，串充模块和并充模块将交流电能转换为直流电能给锂离子电池组充电，人机交互模块实时调节串充模块和并充模块的工作参数，同时将AUV锂离子电池充电装置的充电信息实时显示在人机交互模块上。

作为本实用新型的优化方案，充电装置本体还包括冷却风路，冷却风路用于对串充模块和并充模块进行风冷，冷却风路包括若干组进风口和出风口，进风口设置在柜体的正面，出风口设置在柜体的背面。

作为本实用新型的优化方案，充电装置本体还包括交流电源连接器、串充直流电源连接器、并充直流电源连接器和信号采集连接器，交流电源连接器的输入接头连接交流电源，串充模块通过串充直流电源连接器与锂离子电池组相连接，并充模块通过并充直流电源连接器与锂离子电池组相连接，信号采集模块通过信号采集连接器与锂离子电池组相连接。

作为本实用新型的优化方案，人机交互模块包括复杂可编程逻辑器件和触摸屏，所述的触摸屏通过复杂可编程逻辑器件分别与串充模块、并充模块和信号采集模块相连接。

作为本实用新型的优化方案，串充模块包括功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC，功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC相连接，交流电能通过功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC转换为直流电能。

作为本实用新型的优化方案，并充模块包括功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC，功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC相连接，交流电能通过功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC转换为直流电能。

作为本实用新型的优化方案，串充模块的功率因数校正电路PFC和并充模块的功率因数校正电路PFC均为交错式有源功率因数校正电路。

作为本实用新型的优化方案，串充模块的谐振电路LLC和并充模块的谐振电路LLC均为谐振DCDC转换器

本实用新型具有积极的效果：本实用新型采用的强制风冷方式和有效的散热风道设计，集成了人机交互模块、串充模块、并充模块及信号采集模块于一体，保证了设计的紧凑性，达到了体积小、重量轻的目标；通过查看人机交互模块的输入输出参数及整机的工作状态，实现了对整机工作的智能化控制和与外部设备及控制单元的通信功能，充电全过程安全可控。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明：

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型的后视图；

图3为本实用新型的连接关系图。

其中：1、进风口，2、出风口，3、交流电源连接器的输入接头，4、串充直流电源连接器的输出接头，5、并充直流电源连接器的输出接头，6、信号采集连接器接头，

具体实施方式

如图1-2所示，本实用新型提供了一种AUV锂离子电池充电装置，包括充电装置本体和锂离子电池组，充电装置本体与锂离子电池组相连接；充电装置本体包括柜体、串充模块、并充模块、信号采集模块和人机交互模块，串充模块、并充模块和信号采集模块均设置在柜体内，信号采集模块用于采集锂离子电池组的电压及温度信号，信号采集模块将采集到的锂离子电池组的电压及温度信号上报给人机交互模块，串充模块和并充模块将交流电能转换为直流电能给锂离子电池组充电，人机交互模块实时调节串充模块和并充模块的工作参数，同时将AUV锂离子电池充电装置的充电信息实时显示在人机交互模块上。

充电装置本体还包括冷却风路，冷却风路用于对串充模块和并充模块进行风冷，冷却风路包括若干组进风口1和出风口2，进风口1设置在柜体的正面，出风口2设置在柜体的背面。其中，冷却风路采用强制风冷的形式散热，冷却风路利用空气的对流对充电装置本体进行冷却，无需设计专用的冷却设备，使得整体结构紧凑，减少了零部件，利于整体化设计。

充电装置本体还包括交流电源连接器、串充直流电源连接器、并充直流电源连接器和信号采集连接器，交流电源连接器的输入接头连接交流电源，串充模块通过串充直流电源连接器与锂离子电池组相连接，并充模块通过并充直流电源连接器与锂离子电池组相连接，信号采集模块通过信号采集连接器与锂离子电池组相连接。在柜体内部，串充模块、并充模块及信号采集模块均通过内部总线与人机交互模块连接，从而可以得到人机交互模块的充电控制。

人机交互模块包括复杂可编程逻辑器件和触摸屏，触摸屏通过复杂可编程逻辑器件分别与串充模块、并充模块和信号采集模块相连接。其中，人机交互模块是采用ARM处理器搭建的一套基于Linux系统运行的中央处理单元，在其Linux上运行有AUV锂离子电池组充电装置管理软件，通过触摸屏操作整个AUV锂离子电池充电装置的启停及内部参数设置。

串充模块包括功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC，功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC相连接，交流电能通过功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC转换为直流电能。

并充模块包括功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC，功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC相连接，交流电能通过功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC转换为直流电能。

串充模块的功率因数校正电路PFC和并充模块的功率因数校正电路PFC均为交错式有源功率因数校正电路。

串充模块的谐振电路LLC和并充模块的谐振电路LLC均为谐振DCDC转换器。

工作时，首先将380V交流电插入到交流电源连接器的输入接头3上，电能分别通过串充模块和并充模块内部的功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC，转换为适当的直流电能，通过串充直流电源连接器的输出接头4和并充直流电源连接器的输出接头5为锂离子电池组充电。在此过程中，复杂可编程逻辑器以全数字控制方式对功率因数校正电路PFC和谐振电路LLC进行全程监控，并根据监控结果，在四种状态下切换。四种状态分别是闲置、充电、完成和出错，当监控状态正常时，复杂可编程逻辑器应当切换至工作或完成，而当监控状态异常时，复杂可编程逻辑器应当切换至出错。信号采集模块实现充电用电压和电流等参数设置，以及监控包括复杂可编程逻辑器在内的整个系统的工作状态，并负责通过CAN总线或网线进行外部通信。

信号采集模块与锂离子电池组通过信号采集连接器接头6连接，并将做采集的信息通过内部通信总线上报给人机交互模块。人机交互模块的输入端为触摸屏。连接完成后，在人机交互模块的输入端输入电压、电流等相关参数，点击开始按钮，在人机交互模块未监测到异常的情况下，串充模块和并充模块依次按照设定开始工作。人机交互模块和串充模块和并充模块之间通过内部通信总线实时传输相关数据，人机交互模块通过信号采集模块对锂离子电池组进行信号采集并实时调整串充模块和并充模块的工作参数，以实现完整的闭环控制，同时将充电装置的信息实时的显示在人机交互模块的触摸屏上，使用者可以及时了解AUV锂离子电池充电装置的工作状态。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。