一种系留气球自供电系统的制作方法

本发明涉及系留气球的电源系统设计技术领域，具体为一种系留气球自供电系统，用于系留气球球载用电系统和设备的供电。

背景技术：

对于系留气球的供电方案，目前，普遍为将地面电源升压后经系留缆绳传输至囊体后再降压、变换成球载用电设备所需的供电体制，即缆绳高压传输供电模式。该供电方式具有技术成熟，传输电能的容量大、连续工作时间长等优点。供电原理框图如图1所示。

现有的系留气球供电技术具有一定的局限性，仅限于用系留气球囊体作为任务系统的搭载平台。

对于某些特定的任务需求(如将系留缆绳作为任务系统的搭载平台，将缆绳作为天线的辐射体)，目前现有的系留气球供电技术无法满足。由于系留缆绳中电力线的存在，辐射体与缆绳中的电力线构成了一个很大的穿心电容，这将大大降低甚低频天线的辐射效率。为此，在甚低频发信时，需要将电力线与辐射体进行短接。而电力线与辐射体的短接将导致锚泊车高压隔离问题、系统设备防雷设计问题、供电设备绝缘隔离措施问题、电磁兼容设计问题、供电线与辐射体的感应等一系列问题难以处理。

技术实现要素：

基于上述缆绳传输供电方式与特殊的任务搭载模式带来的一系列技术问题难以处理，本发明取消系留缆绳中的电力线，设计出一种新的供电方式——系留气球自供电方式。突破了目前系留气球缆绳高压传输供电模式的局限性，拓宽了系留气球的应用领域。

本发明的技术方案为：

所述一种系留气球自供电系统，其特征在于：包括球载柴油发电机组、电能转换设备、球载蓄电池组和智能充电控制器；

球载柴油发电机组提供220V交流电，经过电能转换设备转换为系留气球球载用电系统和设备所需电压后，输入智能充电控制器；球载柴油发电机组还直接连接智能充电控制器，提供向球载蓄电池组充电电压；

球载蓄电池组与智能充电控制器连接，通过智能充电控制器充电，或向智能充电控制器提供供电电压；球载蓄电池组向智能充电控制器提供自身状态信号；

智能充电控制器通过通讯模块与球载计算机连接，向球载计算机提供球载蓄电池组状态信号。

进一步的优选方案，所述一种系留气球自供电系统，其特征在于：系留气球自供电系统采用两种常规工作模式交替工作；第一工作模式为球载柴油发电机组工作1小时，向系留气球球载用电系统和设备供电，而后球载蓄电池组工作2小时，向系留气球球载用电系统和设备供电；第二工作模式为球载柴油发电机组工作1小时，向系留气球球载用电系统和设备供电，同时球载柴油发电机组通过智能充电控制器向球载蓄电池组充电1小时。

有益效果

本发明供电系统中包括球载柴油发电机组和球载蓄电池组，分时交替供电，保证球载用电设备正常工作。如果油机组故障或电能转换设备故障甚至气球逃逸，由球载蓄电池组继续给球载应急负载供电，以保证球体应急回收。

而且油机组和球载蓄电池组交替供电模式，解决了油机组不能长时间连续运行(油机组最长连续工作时间为12h)与系留气球长时间留空之间的矛盾；最大限度减少了柴油的消耗；减轻球载电源系统的重量；有效地利用了蓄电池组的高可靠性的特点从而提高了整个供电系统的可靠性。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1：系留缆绳传输供电框图；

图2：球载电源原理框图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

如图2所示，本发明提出的系留气球自供电系统，包括球载柴油发电机组(以下简称油机组)、电能转换设备(如直流稳压电源)、球载蓄电池组和智能充电控制器。

油机组提供220V交流电，经过电能转换设备转换为系留气球球载用电系统和设备所需电压后，输入智能充电控制器；油机组还直接连接智能充电控制器，提供向球载蓄电池组充电电压。

球载蓄电池组与智能充电控制器连接，通过智能充电控制器充电，或向智能充电控制器提供供电电压；球载蓄电池组向智能充电控制器提供自身状态信号，包括蓄电池温度信号，蓄电池全电压，蓄电池半电压，充电机状态，预计剩余容量等。

智能充电控制器通过通讯模块与球载计算机连接，向球载计算机提供球载蓄电池组状态信号。

系留气球自供电系统采用两种常规工作模式交替工作；第一工作模式为油机组工作1小时，向系留气球球载用电系统和设备供电，而后球载蓄电池组工作2小时，向系留气球球载用电系统和设备供电；第二工作模式为油机组工作1小时，向系留气球球载用电系统和设备供电，同时油机组通过智能充电控制器向球载蓄电池组充电1小时，以补充蓄电池组消耗的容量。两种常规工作模式分时交替工作，以保证球载用电设备正常工作。如果油机组故障或电能转换设备故障甚至气球逃逸，由球载蓄电池组继续给球载应急负载供电，以保证球体应急回收。

油机组和球载蓄电池组交替供电模式，解决了油机组不能长时间连续运行(油机组最长连续工作时间为12h)与系留气球长时间留空之间的矛盾；最大限度减少了柴油的消耗；减轻球载电源系统的重量；有效地利用了蓄电池组的高可靠性的特点从而提高了整个供电系统的可靠性。

以某型系留气球为例，由于该型系留气球球载用电设备所需的电压体制均为直流28V，因此，球上采用直流28V供电系统，采用单相工频柴油发电机组和蓄电池组交替供电。其工作模式是油机组工作1小时，蓄电池组工作2小时，然后再由油机组供电1h，同时给蓄电池组充电1h，以补充蓄电池组消耗的容量。两种供电模式分时交替工作。采用本发明的系留气球自供电模式，该型系留气球球载用电总功率为1131W，球上采用低压直流28V供电系统。该供电系统具有结构简单、重量轻、成本低、运行稳定、可靠性高等优点，系留气球连续留空时间不小于10天。

本发明是对目前系留气球供电模式的一种创新，经试验验证，具有安全可靠、通用性强、操作简单等特点，完全可以满足中小型系留气球的用电需求(球载总用电功率在5kW以内)。对于中小型系留气球的供电系统设计具有一定的通用性和借鉴意义。该供电系统的应用，开拓了系留气球搭载任务系统的空间。为系留气球的应用和发展赢得更为广阔的空间。本发明的系留气球自供电系统设计在我国某型系留气球中得到应用，目前该型系留气球已顺利完成基地及部队试验、试飞，正处于设计定型阶段。在试验过程中其供电系统运行稳定、故障率低，充分反应该系留气球自供电系统是行之有效的。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。