一种井下用高温锂电池控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钻井电池控制器，尤其是一种井下用的高温锂电池控制装置。
【背景技术】
[0002]随着深井、超深井愈来愈普及，钻井难度增加，如何解决井下仪器供电问题，增加电池井下使用时间，减少起下钻频率，已成为当前急迫解决的问题。传统的单电池供电，在面对愈发复杂的井况，已是难以为继。
[0003]目前，解决上述问题的方法，其一是自发电，利用泥浆脉冲冲击涡轮发电，给井下仪器提供持久动力，是井下随钻仪器供电未来发展的趋势。但因其系统相对复杂，实现起来相对困难，在中低端市场尚未应用普及。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于提供一种井下用高温锂电池控制器，既能兼容现有仪器，又可以尽可能的提高锂电池井下使用时间。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种井下用高温锂电池控制器，包括电流采集单元、电池切换单元、电池电压采集单元、控制器供电单元、控制器主控单元，电流采集单元采用电流采集芯片对整根仪器串工作电流实现采集和存储；电池切换单元由两级大功率MOS管IRF220和IRF9220组成，实现用小电压(5V)电平控制高电压(电池电压:28V)的开关；电池电压采集单元采用主控单片机自带的12位AD转换器实现对两根电池的电压采集；控制器供电单元，独立于整个仪器串供电之外，采取双电池并联结构，共同给控制器供电，为控制器在井下持续供电提供保障；控制器主控单元由主控单片机最小系统及存储器组成。
[0006]所述的电流采集单元结合电池电压和时间参数对电池耗电量做出估算，切换另一路电池供电，或根据采集电池电流的大小，会切断电池电压。
[0007]所述的电池切换单元输出级的二极管防止误触发时造成的两电池相互充放电现象。
[0008]所述的电池电压采集单元用以辅助计算电池在井下的耗电量(焦耳)，判断电池是否空接，或对数据回放，表征电池在井下放电曲线。
[0009]所述的控制器供电单元Dl、D2 二极管(1N4007)防止两电池因并联造成相互充电短路。
[0010]所述的控制器供电单元采用宽输入范围高转换效率的开关电源模块，将电池电压斩波降压转换为5V后，给整根控制短节供电。
[0011]所述的控制器主控单元中单片机在检测到两根电池功耗均已到达阈值后，将发预警信号给探管，并切断两根电池供电，进入休眠模式。
[0012]与现有技术相比，本实用新型的优点是:该高温锂电池控制器采用超低功耗单片机作为主控MCU，实现对两根电池电压、仪器串工作电流及使用时间采集存储。通过对采集的各原始数据整合，估算出单根电池的耗电量及剩余，在达到电池设定的使用阈值时实现双电池之间的智能切换。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型的连接图；
[0014]图2为本实用新型的电池切换单元电路连接图；
[0015]图3为本实用新型的电池电压采集单元电路连接图。
[0016]图中:1为电流采集单元，2为电池切换单元，3为电池电压采集单元，4为控制器供电单元，5为控制器主控单元，6为电池。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1，一种井下用高温锂电池控制器，包括电流采集单元1、电池切换单元2、电池电压采集单元3、控制器供电单元4、控制器主控单元5，电流采集单元I采用电流采集芯片对整根仪器串工作电流实现采集和存储；电池切换单元2由两级大功率MOS管IRF220和IRF9220组成，实现用小电压(5V)电平控制高电压(电池电压:28V)的开关；电池电压采集单元3采用主控单片机自带的12位AD转换器实现对两根电池的电压采集；控制器供电单元4，独立于整个仪器串供电之外，采取双电池6并联结构，共同给控制器供电，为控制器在井下持续供电提供保障；控制器主控单元5由主控单片机最小系统及存储器组成。
[0019]所述的电流采集单元I结合电池6电压和时间参数对电池6耗电量做出估算，在达到使用阈值后，控制器会切断该根电池6，控制器还会实时根据采集电池6电流的大小，在遇到持续(超过动态电流发码时间)的大电流或后级短路状况时，将会切断电池6电压，实现对锂电池6保护，防止电池6爆炸事故发生。
[0020]如图2，所述的电池切换单元2由两级大功率MOS管IRF220和IRF9220组成，实现用小电压(5V)电平控制高电压(电池电压:28V)的开关。输出级的二极管1N4007可以防止误触发时造成的两电池6相互充放电现象，确保两根电池6在井下的使用安全。
[0021]如图3，所述的电池电压采集单元3采用主控单片机自带的12位AD转换器实现对两根电池6的电压采集，用以辅助计算电池6在井下的耗电量(焦耳)，并可以判断两根电池6是否空接。对电池6电压的采集存储，也有助于对数据回放，表征电池6在井下放电曲线。
[0022]所述的控制器供电单元4 D1、D2 二极管(1N4007)防止两电池6因并联造成相互充电短路。控制器供电单元4采用宽输入范围高转换效率的开关电源模块，将电池6电压斩波降压转换为5V后，给整根控制短节供电。
[0023]所述的控制器主控单元5中单片机在检测到两根电池6功耗均已到达阈值后，将发预警信号给探管，并切断两根电池6供电，进入休眠模式。
[0024]在仪器下井前，通过上位机软件向控制器下发两根电池6的初始状态参数，设置井下工作模式(兼容单电池供电方式)。控制器会根据两根电池6状态参数智能的选择初始使用的电池，也可手动通过软件指定首先使用的电池6编号。
[0025]该控制器支持对井下电池6参数回放，在仪器起钻后，可以读取出两电池6在井下的使用的数据，并给出两根电池6最终的状态余量，指示现场人员是否需要更换电池6。
【主权项】
1.一种井下用高温锂电池控制器，包括电流采集单元、电池切换单元、电池电压采集单元、控制器供电单元、控制器主控单元，其特征在于:电流采集单元采用电流采集芯片对整根仪器串工作电流实现采集和存储；电池切换单元由两级大功率MOS管IRF220和IRF9220组成，实现用小电压电平控制高电压的开关；电池电压采集单元采用主控单片机自带的12位AD转换器实现对两根电池的电压采集；控制器供电单元，独立于整个仪器串供电之外，采取双电池并联结构，共同给控制器供电，为控制器在井下持续供电提供保障；控制器主控单元由主控单片机最小系统及存储器组成。
2.根据权利要求1所述的一种井下用高温锂电池控制器，其特征在于所述的电池切换单元输出级的二极管防止误触发时造成的两电池相互充放电现象。
3.根据权利要求1所述的一种井下用高温锂电池控制器，其特征在于所述的控制器供电单元D1、D2 二极管防止两电池因并联造成相互充电短路。
【专利摘要】一种井下用高温锂电池控制器，包括电流采集单元、电池切换单元、电池电压采集单元、控制器供电单元、控制器主控单元，电流采集单元采用电流采集芯片对整根仪器串工作电流实现采集和存储；电池切换单元由两级大功率MOS管IRF220和IRF9220组成，实现用小电压（5V）电平控制高电压（电池电压：28V）的开关；电池电压采集单元采用主控单片机自带的12位AD转换器实现对两根电池的电压采集；控制器供电单元，独立于整个仪器串供电之外，采取双电池并联结构，共同给控制器供电，为控制器在井下持续供电提供保障；控制器主控单元由主控单片机最小系统及存储器组成。优点是对采集的各原始数据整合，估算出单根电池的耗电量及剩余，在达到电池设定的使用阈值时实现双电池之间的智能切换。
【IPC分类】H02J7-00, H02J7-36
【公开号】CN204290370
【申请号】CN201420699025
【发明人】韩文峰, 付翠玲, 张小龙, 顾鹏, 常春艳
【申请人】斯伦贝谢金地伟业油田技术(山东)有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月20日