专利名称：水下设备用锂电池供电单元的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及水下机电设备所用的电源。具体地说是一种锂离子电池供电单元。
背景技术：
由于通过电缆向深海中工作的机电设备提供大功率电能的设备昂贵且技术难度大，目前大部分深海机电设备都通过自带大功率蓄电池提供电力。深海机电设备在深海恶劣的压力、洋流、地质等环境条件下工作，因此要求其供电单元具有良好的工作可靠性、稳定性和安全性。迄今为止，常用的深海机电设备供电单元大多是采用圆柱形耐压容器封装的银锌电池、锂离子电池等，在耐压容器内不充装液体介质；这种供电单元其耐压容器在深水的压力下容易漏水和损坏；且成本高；体积比较大、重量较重；也有少数是采用非耐压容器封装的普通铅酸电池，并在容器内充装有绝缘液体介质。这种铅酸电池使用时有排气困难、容易发生电解液泄露等问题，还有体积大、笨重等缺点。
发明内容
本实用新型的目的在于克服以上缺点，提供一种使用安全、可靠、重量轻、体积小、可降低成本的水下设备用锂离子电池供电单元。
本实用新型采用的技术方案是供电单元包括单个或多个串联或并联的锂离子电池，封装锂电池的密封容器，在容器内固定锂电池的固定件或填充物，一个或多个安装于容器上用于充电和向外输出电能的水下电缆插座，连接各锂电池和水下电缆插座的导线，其特征在于封装锂电池的容器是非耐压密封容器，在容器内充满有绝缘性液体介质，在容器内部或外部装有内、外压力平衡装置，以保证容器内液体压力与容器外水压力基本相等，容器壁上有一个或多个用于向容器内灌装或排出绝缘液体及通气用的孔道。
所述锂离子电池为内部不含液体电解液的聚合物锂离子电池；如果采用内部含液态电解液的锂离子电池，则电池单体内部必须完全充满液体(不含空腔)，且电池外壳具备一定的可压缩变形或其它的允许电池容积变化以实现电池内外液体压力平衡的能力。
所述内、外压力平衡装置可以是橡胶皮囊、端部封闭的波纹管，也可以是带活塞或柱塞的腔体，也可以是安装在容器壁上的柔性平衡膜片。还可以在橡胶皮囊、波纹管、活塞或柱塞外部通过加上弹簧，以施加一定的压力，使容器内的液体压力略高于容器外的水的压力，以确保外部水不会进入容器。
如果压力平衡装置安装在容器外部，压力平衡装置需通过管道与容器内部连通；多个供电单元可以共用一个外接压力平衡装置，相互间通过管道连通。
容器的一个或多个端面上设有可开合的盖子，以便安装或将锂电池从容器内部取出；容器盖于与容器之间通过密封沟槽和密封圈进行密封。
所述绝缘性液体介质，一般采用绝缘性矿物油，如变压器油、液压油等，也可以是其他无腐蚀性的绝缘性有机液体，如乙醇、丙三醇等。液体介质应充满整个容器，确保容器内基本无空气。
所述容器内固定锂电池的固定件一般为压条、压板、螺栓螺母等，也可以采用弹簧压紧、弹性扎带捆扎等方式。也可以通过采用绝缘柔性填充物将锂电池与容器壁之间的空隙填塞卡紧固定。
本实用新型的优点是(1)重量轻体积小在相同电池容量条件下，与目前普遍采用的耐压容器封装的电池供电单元相比，其重量体积减小50％以上，与采用非耐压充液容器封装的铅酸电池相比，其重量体积减小70％以上；(2)安全可靠由于不采用耐压容器、电池内无电解液、充放电时无气体产生，很好地解决了其他类型供电单元存在的问题；(3)成本大大降低与目前普遍采用的耐压容器封装的电池供电单元相比，其成本仅为耐压容器封装的电池供电单元的40％左右。
图1为锂电池供电单元原理图；图2为锂电池供电单元结构示意图；
图3为锂电池多单元组合外置补偿结构示意图。
具体实施方式
以
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
实施例本实施例采用串联联接的28节120Ah聚合物锂离子电池2组成供电单元，供电能力为100VDC120Ah。单个电池2采用铝塑膜软包装形式，外形为长方形。电池组封装固定于用耐海水腐蚀的不锈钢制成的长方形的非耐压容器1中。容器一侧开口，开口处配有平板形容器盖子4，容器盖子4与容器1之间通过密封沟槽和密封压条11进行密封，采用螺栓连接。28节电池分两排紧密排列于容器1底部，其接线端子均朝向容器盖子4方向。电池与电池之间、电池与容器1的壁之间均有软薄绝缘板14隔开，起绝缘隔离和隔振的作用。两列电池顶部均分别通过两根小槽钢13及其两端的螺栓压紧固定于容器1中，电池2侧面则通过容器1一侧的压板和螺栓12压紧固定。容器1的一个端面上穿过容器壁安装有两个单芯水密电缆插座和两个16芯水密电缆插座9，各插座9与容器1间通过“O”形密封圈密封。28节电池2组成的电池组先用铜导线3全部串联联接，电池组正负两极再分别用带耐油包皮的铜导线3连接至两个单芯电缆插座9；28节电池串联形成的共29个串联节点也分别通过稍细一些的带耐油包皮的铜导线按顺序连接至两个16芯电缆插座9上共32芯中的一芯，29个节点共使用29芯，剩余3芯不接线作备用。在容器1一端预留的空间中安装有两个起压力平衡补偿作用的小橡胶皮囊7，皮囊7出口通过一根短管穿过容器1壁通向容器外面，短管与容器1间通过密封圈密封。在容器1端面的壁上还开有两个带螺纹的充油通气孔8，孔8中配有可拆装的密封螺丝堵头15。容器1内除安装有电池组2、橡胶皮囊7等部件外，还充满绝缘性液体介质5，一般为变压器油或普通液压油。
本供电单元在安装时先在容器1中安装固定电池组2、橡胶皮囊7、水密插座9，再用导线3串联连接电池组2，再连接水密插座9；将两橡胶皮囊7中的空气挤出约一半的体积，再用可拆卸的塞子将橡胶皮囊出口(短管口)密封堵死；固定和盖紧容器盖子4，并确保盖子4与容器1之间的密封；将两个充油通气孔的密封堵头15拆下，向容器1内充绝缘性液体介质5，充装液体介质5时应尽可能将容器1充满，不留空气，并且使液体5中的气泡尽量排出；然后将两个充油通气孔8用密封螺丝堵头15堵死，再将两橡胶皮囊7出口的密封塞子拆下，本供电单元即装配完毕。在不使用的情况下，最好将四个水密插座9用相应的盲插头10插上。
本供电单元在水下机电设备上可根据方便任意安装固定，只要便于接插水密电缆插头、便于安装维修即可。用带相应插头的水密电缆连接本供电单元和用电部件后即可供电。也可多个供电单元用水密电缆串联或并联后再使用，以提高供电能力。本供电单元的充电应根据容器内安装的的电池的要求进行，不同电池厂家可能有不同的要求。一般可以整体串联充电，也可单个单个电池分别充电，或先整体串联充电再单个电池均衡充电，也有可能需要采用电池厂家提供的带电池检测保护模块的专用充电设备进行充电。
权利要求1.一种水下设备用锂电池供电单元，包括单个或多个串联或并联的锂电池、封装锂电池的容器、在容器内固定锂电池的固定件或填充物，一个或多个安装于容器上用于充电和向外输出电能的水下电缆插座，连接各锂电池和水下电缆插座的导线，其特征在于封装锂电池的容器是非耐压密封容器，在容器内充满绝缘性液体介质，在容器内部或外部设有内、外压力平衡装置，容器壁上有一个或多个用于向容器内灌装或排出绝缘液体及通气用的孔道。
2.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于所述锂离子电池为内部不含液体电解液的聚合物锂离子电池。
3.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于所述锂离子电池是内部含液态电解液的锂离子电池，其电池单体内部完全充满液体。
4.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于压力平衡装置安装在容器外部，通过管道与容器内部连通。
5.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于多个供电单元共用一个外接压力平衡装置，相互间通过管道连通。
6.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于所述压力平衡装置可以是橡胶皮囊、端部封闭的波纹管、带活塞或柱塞的腔体，或在它们的外部加设一根弹簧，或在容器壁上安装柔性平衡膜片。
7.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于容器的一个或多个端面上设有可开合的盖子，容器盖子与容器之间通过密封材料密封。
8.根据权利要求1所述的锂电池供电单元，其特征在于所述绝缘性液体介质，是绝缘性矿物油或其他无腐蚀性的绝缘性有机液体。
专利摘要本实用新型公开了一种水下设备用锂电池供电单元。包括单个或多个串联或并联的锂电池、封装锂电池的容器、在容器内固定锂电池的固定件或填充物，一个或多个安装于容器上用于充电和向外输出电能的水下电缆插座，连接各锂电池和水下电缆插座的导线，其特征在于封装锂电池的容器是非耐压密封容器，在容器内充满绝缘性液体介质，在容器内部或外部设有内、外压力平衡装置，容器壁上有一个或多个用于向容器内灌装或排出绝缘液体及通气用的孔道。本实用新型重量轻体积小、使用安全可靠、成本仅为耐压容器封装的电池供电单元的40％左右。
文档编号H02J7/00GK2927332SQ20062005170
公开日2007年7月25日 申请日期2006年7月20日 优先权日2006年7月20日
发明者万步炎, 黄筱军, 李波 申请人:万步炎, 黄筱军, 李波