一种复合型辐伏电池装置及其运行控制方法与流程

本发明涉及同位素电池，尤其涉及一种应用于水下传感器网络的复合型辐伏电池装置及其运行控制方法。

背景技术：

1、水下传感器网络是构成水下环境立体监测系统的重要组成部分，它由大量具有感知外部环境、计算和通信能力的传感器网络节点组成，各节点被分布在指定的区域，执行连续的协同监测任务，随着世界各国对海洋开发和利用步伐的加快，对海洋信息的连续实时监测有着重要的意义。

2、目前，水下传感器网络节点大都使用蓄电池，存在使用寿命短、需定期更换、维护不方便等问题。此外，光伏布局在水面，利用线缆为传感器节点供电，受海面环境影响大且无法保证传感器隐蔽性。

3、这里的陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合型辐伏电池装置及其运行控制方法，解决辐伏电池功率密度低、稳态输出功率小而无法满足水下传感器网络节点供电需求的问题。

2、为了达到上述目的，本发明提供一种复合型辐伏电池装置，包含：辐光伏电池，微弱能量采集器和蓄电池组，所述辐光伏电池以低功率形式持续产生电能，所述微弱能量采集器收集所述辐光伏电池产生的电能，并将电能存储到所述蓄电池组中，所述微弱能量采集器控制所述蓄电池组为水下传感器网络节点提供电能。

3、所述辐光伏电池包含：设置在结构件上的放射性同位素、闪烁波导和光伏电池，所述放射性同位素和闪烁波导固定在结构件中央，所述光伏电池固定在结构件四周。

4、所述微弱能量采集器包含：微能量采集模块、充放电管理模块和升压变换器，所述微能量采集模块用于收集所述辐光伏电池产生的电能，所述升压变换器用于将所述微能量采集模块收集的电能的电压转换至所述蓄电池组充电所需的电压值，并将所述蓄电池组放出的电能的电压转换至所述水下传感器网络节点所需的电压值，所述充放电管理模块包含充电控制器和放电控制器，用于对所述蓄电池组的充电过程和放电过程进行监控。

5、所述蓄电池组采用寿命大于等于10年的锂电池。

6、本发明还提供一种复合型辐伏电池装置的运行控制方法，包含：

7、所述辐光伏电池通过光生伏特效应持续不断提供电能；

8、所述微弱能量采集器收集所述辐光伏电池产生的电能，并将电能存储到所述蓄电池组中；

9、所述微弱能量采集器控制所述蓄电池组为水下传感器网络节点提供电能。

10、所述充放电管理模块控制所述微弱能量采集器工作在能量收集模式，或充电模式，或放电模式；

11、当所述微弱能量采集器工作在能量收集模式，所述微能量采集模块收集所述辐光伏电池产生的电能；

12、当所述微弱能量采集器工作在充电模式，所述升压变换器将所述微能量采集模块收集的电能的电压转换至所述蓄电池组充电所需的电压值，对所述蓄电池组充电；

13、当所述微弱能量采集器工作在放电模式，所述升压变换器将所述蓄电池组放出的电能的电压转换至所述水下传感器网络节点所需的电压值，为所述水下传感器网络节点供电。

14、所述充电控制器控制所述微弱能量采集器对所述蓄电池组进行恒流恒压充电。

15、所述放电控制器监控所述蓄电池组的电压和剩余电量。

16、本发明提供的一种复合型辐伏电池装置，兼具长期免维护、体积小重量轻与输出功率高等特点，以满足水下传感器网络节点供电需求。

技术特征：

1.一种复合型辐伏电池装置，其特征在于，包含：辐光伏电池，微弱能量采集器和蓄电池组，所述辐光伏电池以低功率形式持续产生电能，所述微弱能量采集器收集所述辐光伏电池产生的电能，并将电能存储到所述蓄电池组中，所述微弱能量采集器控制所述蓄电池组为水下传感器网络节点提供电能。

2.如权利要求1所述的复合型辐伏电池装置，其特征在于，所述辐光伏电池包含：设置在结构件上的放射性同位素、闪烁波导和光伏电池，所述放射性同位素和闪烁波导固定在结构件中央，所述光伏电池固定在结构件四周。

3.如权利要求1所述的复合型辐伏电池装置，其特征在于，所述微弱能量采集器包含：微能量采集模块、充放电管理模块和升压变换器，所述微能量采集模块用于收集所述辐光伏电池产生的电能，所述升压变换器用于将所述微能量采集模块收集的电能的电压转换至所述蓄电池组充电所需的电压值，并将所述蓄电池组放出的电能的电压转换至所述水下传感器网络节点所需的电压值，所述充放电管理模块包含充电控制器和放电控制器，用于对所述蓄电池组的充电过程和放电过程进行监控。

4.如权利要求1所述的复合型辐伏电池装置，其特征在于，所述蓄电池组采用寿命大于等于10年的锂电池。

5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的复合型辐伏电池装置的运行控制方法，其特征在于，包含：

6.如权利要求5所述的复合型辐伏电池装置的运行控制方法，其特征在于，所述充放电管理模块控制所述微弱能量采集器工作在能量收集模式，或充电模式，或放电模式；

7.如权利要求6所述的复合型辐伏电池装置的运行控制方法，其特征在于，所述充电控制器控制所述微弱能量采集器对所述蓄电池组进行恒流恒压充电。

8.如权利要求6所述的复合型辐伏电池装置的运行控制方法，其特征在于，所述放电控制器监控所述蓄电池组的电压和剩余电量。

技术总结
一种复合型辐伏电池装置及其运行控制方法，复合型辐伏电池装置，包含辐光伏电池，微弱能量采集器和蓄电池组，辐光伏电池以低功率形式持续产生电能，微弱能量采集器收集所述辐光伏电池产生的电能，并将电能存储到所述蓄电池组中，微弱能量采集器控制蓄电池组为水下传感器网络节点提供电能。本发明解决了辐伏电池功率密度低、稳态输出功率小而无法满足水下传感器网络节点供电需求的问题。

技术研发人员：刘世超,吴春瑜,刘洋,李阳,徐建明,杨帅飞,马宁华,赵嘉伟
受保护的技术使用者：上海空间电源研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24