一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置的製作方法

2023-05-02 00:05:11

專利名稱：一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及電池檢測裝置，特別是用於高可靠性的實時檢測鋰一次電池組或鋰二次電池組的航行推進動力單元和電子設備動力單元的總輸出電壓、電流等性能參數的鋰電池組檢測板裝置。
背景技術：
目前，實時檢測鋰一次電池組或鋰二次電池組的裝置，多為簡單的功能性可實現對鋰電池的電壓、電流等一些電池特性的採集，並可傳送到主控制臺。然而此類產品未能考慮到複雜的應用環境及條件，因此不能適應在高空、水下等作業時的環境。比如再水下靠鋰電池作為推進動力的設備，在運行時由於運載體內部有大功率直流動力電機及各種電磁設備在運行，因此除了振動外還會產生很強的強磁場及高輻射，這可導致普通的電子監測設備無法進行正常的工作。
發明內容本實用新型為要解決上述提出的可導致普通的電子監測設備無法進行正常的工作的繁雜情況，而產生的技術問題，提出一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置。充分考慮到了檢測鋰一次電池組或鋰二次電池組的裝置在空中、水下等多種能夠複雜環境下的幹擾因素。採取了如圖7所示的控制手段，控制幹擾源、切斷傳播途徑和保護敏感體等措施確保該裝置可以實現採集、運算、存儲後把所得到的電壓、電流等信息值傳送到主控制臺。本實用新型提供的技術方案是一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，該裝置包括強電保險電路，傳感器電路，輸入濾波器，分倉式殼體，檢測電路，檢測濾波器，其特徵在於所述檢測電路還包括濾波的D形連接器，該檢測電路負責對電流、電壓的數據採集、數據的處理，並通過485通訊接口與上位機的通訊，所述分倉式殼體設置有強電倉、傳感器倉、檢測倉和配線倉，由於電磁波是電磁能量傳播的主要方式，高頻電路工作時，會向外輻射電磁波，對鄰近的其它設備產生幹擾。另一方面，空間的各種電磁波也會感應到電路中， 對電路造成幹擾。電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除幹擾。因此建立分倉式殼體，將強電電路與弱電電路分離並進行屏蔽可以達到有效地解決電磁幹擾問題。該分倉式殼體還包括檢測電路蓋板組件、安裝板組件、強電保險蓋板組件和配線蓋板組件，所述的強電保險電路，傳感器電路和檢測電路之間的連接都經過了配線倉降低了各電路間的幹擾，所述安裝板組件的兩側設有設備安裝孔，用於將本裝置固定在裝備被檢測鋰電池組的電子設備上，作為鋰電池組檢測板裝置是鋰電池的附屬設備，所需檢測項目及本裝置自身電力都需由設備外引入，因此，在該分倉式殼體的一側設置有可擴展數據輸入接口，電子設備動力輸入接口和航行動力輸入接口，由於所有輸入的線必需完全保留，所以在該分倉式殼體的另一側設置有航行動力輸出接口 2，航行動力輸出接口 1和電子設備輸出接口，將電子設備動力輸入接口和航行動力輸入接口輸入的線路再由航行動力輸出接口 2，航行動力輸出接口 1和電子設備輸出接口輸出，其中航行動力輸出接口 2是航行動力輸出接口 1 的擴展分支線，同時為了實現實時數據的通訊，在所述電子設備輸出接口中增加了 485通訊接口線，所述的強電保險電路安置在強電倉內，實現強電隔離，所述的傳感器電路安置在傳感器倉內，實現採集信號數據隔離，所述的檢測電路安置在檢測倉內，實現弱電隔離；所述的航行動力輸入接口中的輸入線與強電保險電路連接，經強電保險電路再連接到航行動力輸出接口 1的輸出線，同時通過檢測線經配線倉與傳感器電路連接，經過傳感器電路變送的電信號通過信號線經過配線倉到濾波的D形連接器再與檢測電路相連，保證檢測數據的穩定，檢測電路通過變送、採集、運算、存儲後把所得到的電壓、電流等信息通過485通訊線與電子設備動力輸出口連接把信息傳送到航行控制中心；電子設備動力輸入接口作為電子設備動力供電通道，該電子設備動力輸入接口供電輸入進入後通過輸入濾波器後由電子設備輸出接口輸出，此電源同時通過配線倉供給傳感器電路，同時通過配線倉到達檢測倉內通過檢測濾波器給檢測電路供電；如圖7屏蔽原理圖所示，屏蔽體上的孔縫是造成屏蔽體洩漏的主要因素之一。孔縫產生的電磁洩漏與電磁波的頻率、種類、輻射源與孔洞的距離等因素有關，因此所述的檢測電路蓋板組件、安裝板組件、強電保險蓋板組件和配線殼頂蓋板組件分別與倉式殼體的對應部分其接口部位都貼有電磁屏蔽條通過緊配合螺釘固定連接。電磁環境要考慮電磁環境特性，頻譜特性，電磁能量，因此所述的分倉式殼體以及檢測電路蓋板組件、安裝板組件、強電保險蓋板組件和配線殼頂蓋板組件所採用的材料為高導電率材料、密度小、耐氣候(經表面處理)的材料鋁2A12-T3作為屏蔽體材料。任一頻率電磁波的波長為波長(λ)=光速(C)/頻率(Ηζ)，孔縫長度為波長的 1/2時，電磁波開始以20dB/10倍頻(1/10截止頻率)或6dB/8倍頻(1/2截止頻率)的速率衰減，通過計算，將所述分倉式殼體與所述的檢測電路蓋板組件、安裝板組件、強電保險蓋板組件和配線殼頂蓋板組件之間所固定的各螺釘的間距不大於150mm，可以使有效接觸距離控制在15mm以內，該分倉式殼體與所述的檢測電路蓋板組件、安裝板組件、強電保險蓋板組件和配線殼頂蓋板組件之間的連接面設有優質屏蔽條，用於倉式殼體的各個倉的縫間屏蔽的加強處理。 擴寬展數據輸入接口，電子設備動力輸入接口，和航行動力輸入接口，航行動力輸出接口 2，航行動力輸出接口 1和電子設備輸出接口採用的是航空插頭，各航空插頭與所述分倉式殼體的連接處設有優質電磁屏蔽密封墊，保證了線路連接的可靠性及屏蔽性。所述傳感器電路實現電流、電壓測量，通過檢測線與所述檢測電路連接，在檢測電路中通過變送電路和AD轉換電路及計算單元通過變送、採集、運算、存儲將得到的電流、電壓信號通過485通訊口傳送到航行控制單元；其傳感器電路、的供電電源是由電子設備輸入接口輸入，經過輸入濾波器提供，檢測電路的供電電源是通過輸入濾波器後經過配線倉到達檢測倉後再經過檢測濾波器提供。本實用新型所實現的功能如下本實用新型一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，由4部分組成第一部分電流、電壓測量採用電流、電壓傳感器通過AD轉換把電流、電壓傳送給檢測板上的單片機；第二部分是DC-DC電源，其作用是為系統供電，採用DC士 15V電源；第三部分由CPU和存儲器及CPU外圍元件組成檢測電路，負責數據的採集、數據的處理； 第四部分是485通訊接口，負責與上位機的通訊。為了保證電磁兼容性，在電路中採用輸入輸出電路均採取了隔離、濾波處理、布線時強弱電分開、線間屏蔽。在結構上採用殼體採用分倉式結構，所有機械接口加屏蔽件，分隔屏蔽等措施。根據以上4個組成部分，結構上建立了 4個職能倉，分別為強電倉、傳感器倉、控制倉和配線倉，將不同的電路安置在不同的倉內。保證了本實用新型一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置的安全性和可靠性，從而提高了該裝置的在線監控的便利性。

圖1為本實用新型一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置結構示意簡圖；圖2為本實用新型該鋰電池檢測板裝置的外觀示意簡圖；圖3為本實用新型該鋰電池檢測板裝置的各個分倉裝配效果示意圖；圖4為本實用新型該鋰電池檢測板裝置的分倉示意圖；圖5為本實用新型該鋰電池檢測板裝置的配線連接示意簡圖；圖6為本實用新型該鋰電池檢測板裝置的配線倉示意圖；圖7屏蔽原理圖
具體實施方式
下面結合參考圖更詳細地解釋本實用新型。以某水下推進器為例，該推進器安裝有動力鋰電池組。從該鋰電池組檢測電池組輸出端電壓，分別為一路航行推進動力輸出電壓Q60 400V)和一路電子設備動力輸出電壓(M 36V)。檢測電池組輸出端電流，分別為一路航行推進動力輸出電流(0 30A)和一路電子設備動力輸出電流(0 10A)。在該水下推進器上安裝本實用新型的裝置，可以進一步提高該水下推進器的使用效率，具體描述如下請參見圖1，一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，該裝置包括強電保險電路(9)，傳感器電路(11)，輸入濾波器(12)，分倉式殼體(14)，檢測電路(15)，檢測濾波器(16)，其特徵在於請參考圖3，所述檢測電路(1 還包括濾波的 D形連接器(15-1)，該檢測電路(1 負責對電流、電壓的數據採集、數據的處理，並通過485 通訊接口與上位機的通訊，請參考圖2，從圖中可看出本裝置為一封閉式結構的裝置，因此可以滿足水下作業的動力推進設備的環境要求，請參考圖4、圖6，所述分倉式殼體(14)設置有強電倉(14-1)、傳感器倉(14-2)、檢測倉(14- 和配線倉(14-4)，電池組檢測板在水下工作環境中無明確的低電壓大電流產生的低頻磁場。僅用於鋰電池組的電壓、電流檢測， 屬於直流、低頻低速的控制電路，產生的幹擾主要表現為低功率密度的電場或電磁場幹擾， 因此重點在屏蔽、接口濾波等。由於電磁波是電磁能量傳播的主要方式，高頻電路工作時， 會向外輻射電磁波，對鄰近的其它設備產生幹擾。另一方面，空間的各種電磁波也會感應到電路中，對電路造成幹擾。電磁屏蔽的作用是切斷電磁波的傳播途徑，從而消除幹擾。因此
5建立分倉式殼體(14)，將強電電路與弱電電路分離並進行屏蔽可以達到有效地解決電磁幹擾問題。請參考圖1，該分倉式殼體(14)還包括檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、 強電保險蓋板組件⑶和配線蓋板組件(10)，所述的強電保險電路(9)，傳感器電路(11) 和檢測電路(15)之間的連接都經過了配線倉降低了各電路間的幹擾，所述安裝板組件(2) 的兩側設有設備安裝孔，用於將本裝置固定在裝備被檢測鋰電池組的水下推進器上，作為鋰電池組檢測板裝置是鋰電池的附屬設備，所需檢測項目及本裝置自身電力都需由設備外引入，對本實例所引入的檢測項目分別是檢測電池組輸出電壓，航行推進動力輸出電壓 (260 400V)和一路電子設備動力輸出電壓04 36V)。檢測電池組輸出端電流，分別為一路航行推進動力輸出電流(0 30A)和一路電子設備動力單元輸出電流(0 10A)。因此，在該分倉式殼體(14)的一側設置有可擴展數據輸入接口(4)，電子設備動力輸入接口(5)和航行動力輸入接口(6)，由於所有輸入的線必需完全保留，所以在該分倉式殼體(14)的另一側設置有航行動力輸出接口 2 (7)，航行動力輸出接口 1(8)和電子設備輸出接口(13)，將電子設備動力輸入接口( 和航行動力輸入接口(6)輸入的線路再由航行動力輸出接口 2 (7)，航行動力輸出接口 1(8)和電子設備輸出接口(13)輸出，其中航行動力輸出接口 2(7)是航行動力輸出接口 1(8)的擴展分支線，同時為了實現實時數據的通訊， 在所述電子設備輸出接口(1 中增加了 485通訊接口線，請參考圖3、圖4，所述的強電保險電路(9)安置在強電倉(14-1)內，實現強電隔離，所述的傳感器電路(11)安置在傳感器倉(14-2)內，實現採集信號數據隔離，所述的檢測電路(15)安置在檢測倉(14-3)內，實現弱電隔離；請參考圖5、圖6，所述的航行動力輸入接口(6)中的輸入線與強電保險電路(9) 連接，經強電保險電路(9)再連接到航行動力輸出接口 1(8)的輸出線，同時通過檢測線經配線倉(14-4)與傳感器電路(11)連接，經過傳感器電路(11)變送的電信號通過信號線經過配線倉(14-4)到濾波的D形連接器(15-1)再與檢測電路(15)相連，配線倉(14_4)起到了連接強電倉(14-1)，傳感器倉(14-2)和檢測倉(14-3)的過渡作用，保證檢測數據的穩定，檢測電路(1 通過變送、採集、運算、存儲後把所得到的電壓、電流等信息通過485通訊線與電子設備動力輸出口(1 連接把信息傳送到航行控制控制中心；電子設備動力輸入接口(5)作為電子設備動力供電通道，該電子設備動力輸入接口(5)供電輸入進入後通過輸入濾波器(1 後由電子設備輸出接口(1 輸出，此電源同時通過配線倉(14-4)供給傳感器電路(11)，同時通過配線倉(14-4)到達檢測倉(14-3)內通過檢測濾波器(16)給檢測電路(1 供電；如圖7屏蔽原理圖所示，屏蔽體上的孔縫是造成屏蔽體洩漏的主要因素之一。孔縫產生的電磁洩漏與電磁波的頻率、種類、輻射源與孔洞的距離等因素有關，因此所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件C3)和配線殼頂蓋板組件(10)分別與倉式殼體(14)的對應部分其接口部位都貼有電磁屏蔽條通過緊配合螺釘固定連接。請參考圖1，電磁環境要考慮電磁環境特性，頻譜特性，電磁能量，因此所述的分倉式殼體(14)以及檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件(3)和配線殼頂蓋板組件(10)所採用的材料為高導電率材料、密度小、耐氣候(經表面處理)的材料鋁 2A12-T3作為屏蔽體材料。[0033]任一頻率電磁波的波長為波長(λ)=光速(C)/頻率(Ηζ)，孔縫長度為波長的 1/2時，電磁波開始以20dB/10倍頻(1/10截止頻率)或6dB/8倍頻(1/2截止頻率)的速率衰減，通過計算，將所述分倉式殼體(14)與所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件 O)、強電保險蓋板組件(3)和配線殼頂蓋板組件(10)之間所固定的各螺釘的間距不大於 150mm，可以使有效接觸距離控制在15mm以內，該分倉式殼體(14)與所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件(3)和配線殼頂蓋板組件(10)之間的連接面設有優質屏蔽條，用於倉式殼體(14)的各個倉的縫間屏蔽的加強處理。擴寬展數據輸入接口(4)，電子設備動力輸入接口( ，和航行動力輸入接口(6)， 航行動力輸出接口 2 (7)，航行動力輸出接口 1(8)和電子設備輸出接口(13)採用的是航空插頭，各航空插頭與所述分倉式殼體(14)的連接處設有優質密封墊，保證了線路連接的可靠性及屏蔽性。所述傳感器電路(11)實現電流、電壓測量，通過檢測線與所述檢測電路(15)連接，在檢測電路(1 中通過變送電路和AD轉換電路及計算單元通過變送、採集、運算、存儲將得到的電流、電壓信號通過485通訊口傳送到航行控制單元；由於已經對強輻射電路或高度敏感電路採取了局部屏蔽，再對幹擾源或幹擾電路採取板級濾波，因此在其傳感器電路(11)、的供電電源是由電子設備輸入接口(5)輸入，經過輸入濾波器(1 提供，檢測電路(1 的供電電源是通過輸入濾波器(1 後經過配線倉 (14-4)到達檢測倉(14- 後再經過檢測濾波器(16)提供，經過兩次濾波進一步降低了鏈路中的信號幹擾。
權利要求1.一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，該裝置包括強電保險電路(9)，傳感器電路(11)，輸入濾波器(12)，分倉式殼體(14)，檢測電路(15)，檢測濾波器(16)，其特徵在於所述檢測電路(1 還包括濾波的D形連接器(15-1)，所述分倉式殼體(14)設置有強電倉(14-1)、傳感器倉(14-2)、檢測倉(14-3)和配線倉(14-4), 該分倉式殼體(14)還包括檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件(3) 和配線蓋板組件(10)，所述安裝板組件O)的兩側設有設備安裝孔，在該分倉式殼體(14) 的一側設置有可擴展數據輸入接口 G)，電子設備動力輸入接口( 和航行動力輸入接口(6)，在該分倉式殼體(14)的另一側設置有航行動力輸出接口 2(7)，航行動力輸出接口 1(8)和電子設備輸出接口(13)，所述電子設備輸出接口(1 中含有485通訊接口線，所述的強電保險電路(9)安置在強電倉(14-1)內，所述的傳感器電路(11)安置在傳感器倉 (14-2)內，所述的檢測電路(15)安置在檢測倉(14-3)內；所述的航行動力輸入接口(6)中的輸入線與強電保險電路(9)連接，經強電保險電路 (9)再連接到航行動力輸出接口 1(8)的輸出線，同時通過檢測線經配線倉(14-4)與傳感器電路(11)連接，經過傳感器電路(11)變送的電信號通過信號線經過配線倉(14-4)到濾波的D形連接器(15-1)再與檢測電路(1 相連，檢測電路(1 通過通訊線與電子設備動力輸出口 (13)連接；電子設備動力輸入接口( 供電輸入進入後通過輸入濾波器(1 後由電子設備輸出接口(1 輸出，所述檢測濾波器(16)連接檢測電路路(15)；所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件(3)和配線殼頂蓋板組件(10)分別與倉式殼體(14)的對應部分其接口部位都貼有電磁屏蔽條通過緊配合螺釘固定連接。
2.根據權利要求1所述的一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，其特徵在於所述的分倉式殼體(14)以及檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件 O)、強電保險蓋板組件C3)和配線殼頂蓋板組件(10)所採用的材料為鋁2A12-T3。
3.根據權利要求1所述的一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，其特徵在於所述分倉式殼體(14)與所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件⑶和配線殼頂蓋板組件(10)之間所固定的各螺釘的間距不大於150mm，該分倉式殼體(14)與所述的檢測電路蓋板組件(1)、安裝板組件O)、強電保險蓋板組件(3)和配線殼頂蓋板組件(10)之間的連接面設有優質屏蔽條。
4.根據權利要求1所述一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，其特徵在於擴寬展數據輸入接口 G)，電子設備動力輸入接口(5)，和航行動力輸入接口(6)，航行動力輸出接口 2 (7)，航行動力輸出接口 1(8)和電子設備輸出接口(13) 採用的是航空插頭，各航空插頭與所述分倉式殼體(14)的連接處設有優質密封墊。
5.根據權利要求1所述一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，其特徵在於所述傳感器電路(11)實現電流、電壓測量，通過檢測線與所述檢測電路(15)連接。
專利摘要本實用新型一種高可靠性的航行推進動力與電子設備動力的鋰電池組檢測板裝置，該裝置包括強電保險電路，傳感器電路，檢測電路，輸入濾波器和分倉式殼體，該裝置充分考慮到了在空中、水下等多種能夠複雜環境下的幹擾因素，採取了控制幹擾源、切斷傳播途徑和保護敏感體等措施，確保該裝置可以實現採集、運算、存儲後把所得到的電壓、電流等信息值傳送到使用鋰一次電池組或鋰二次電池組的航行推進動力單元和電子設備動力單元的主控制臺。
文檔編號G01R31/36GK202196160SQ20112032445
公開日2012年4月18日 申請日期2011年9月1日 優先權日2011年9月1日
發明者郭衡, 馬德明 申請人:北京嘉捷恆信能源技術有限責任公司