CN103325965A - 一种深海大功率锂电池装置及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的深海大功率锂电池装置，用于为深海水下工程装备和水下科考设备进行大功率供电，包括大功率聚合物锂电池芯组，电池芯防振动固定架，海水液压平衡皮囊，耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体，变压器油，耐油绝缘胶皮和耐压水密接插件，其中，大功率聚合物锂电池芯组通过耐油绝缘胶皮隔离后放置在耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内，再通过电池芯防振动固定架将大功率聚合物锂电池芯组整体固定，将电池芯组引线与耐压水密接插件连接好，向耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内灌满变压器油，密封好电池箱体。本发明的深海大功率锂电池装置能够实现最大6000米水深全水深水下大功率供电。
Description
技术领域
本发明涉及深海水下工程装备和水下科考设备，具体涉及一种为深海环境下作业的水下设备进行大功率供电的充电电池装置。
背景技术
目前，在深海环境下进行海底工程施工和海底资源考察时，所采用的水下工程装备和水下科考设备，都需要进行水下供电，部分设备在母船支持下可以进行甲板远程供电，但是当水下设备需要被大功率供电时，通常需要在水下进行电池供电，或水下电池供电与甲板远程供电相结合的混合供电。特别是无缆水下设备只能使用水下电池进行供电，如AUV、载人潜器、深海观测站和潜标等设备只能使用水下电池进行供电。
目前国际国内使用的很多深水作业的工程设备和科考设备是水下电池直接供电的，水下供电电池被封装在耐压壳体内，随着设备水下作业深度的增加，耐压壳体为了承受海水压力，需要将壳体设计制造得很厚很重，目前壳体材料主要有不锈钢、铝合金和钛合金等。如果水下供电时要求大功率长时间，整个水下电池供电装置体积和重量都将非常大，严重降低了水下作业设备的有效载荷。
如何在提高水下电池供电装置能量密度的同时能大幅降低整个装置重量，并能在深海环境下高效可靠稳定地进行大功率供电，成为水下作业设备设计要解决的关键技术问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种深海大功率锂电池装置及其制作方法，提高了整套电池装置能量密度，同时降低了装置的整体重量。
本发明提供了一种深海大功率锂电池装置，包括耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体、耐腐蚀耐压不锈钢电池箱盖板、大功率聚合物锂电池芯组，所述电池芯组设置在所述耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内部；所述装置还包括海水液压平衡皮囊、排气和充油口、总正极引线、总负极引线、信号引线以及第一单芯水密座、第二单芯水密座和一对16芯水密座，所述海水液压平衡皮囊设置在所述电池箱体内，所述海水液压平衡皮囊的端口设置在所述电池箱体的侧壁上，所述排气和充油口以及所述水密座分别设置在所述电池箱体的顶部；所述总正极引线的一端连接电池芯组的总正极，另一端固定于所述第一单芯水密座内的安装螺孔；所述总负极引线的一端连接电池芯组的总负极，另一端固定于所述第二单芯水密座内的安装螺孔；所述30根信号引线的一端连接所述电池芯组的信号端，另一端通过焊接与所述2个16芯水密座内部尾线相连接。
所述装置还包括电池芯固定架，所述固定架设置在所述电池箱体，所述电池芯组固定于所述电池芯固定架上。
所述电池箱体的内壁上敷设有耐油绝缘胶皮。
所述电池箱盖板通过紧固螺丝固定在所述电池箱体上。
所述电池箱体与电池箱盖板的连接处设置有密封圈。
所述一对16芯水密座上分别安装有水密堵头。
本发明同时还提供了一种制作深海大功率锂电池装置的方法，所述方法包括如下步骤；
步骤一：在耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内铺垫耐油绝缘胶皮；
步骤二：将大功率聚合物锂电池芯组通过电池芯固定架固定安装在所述电池箱体内；
步骤三：将电池芯组的总正极引线与位于电池箱体顶部的第一单芯水密座内部的安装螺孔连接并拧紧，将电池芯组的总负极引线与位于电池箱体顶部的第二单芯水密座内部的安装螺孔连接并拧紧；
步骤四：将电池芯组的信号引线分别焊接于位于电池箱体顶部的两个16芯水密座内部的尾线上；
步骤五：将海水液压平衡皮囊安装在电池箱体的内部，将海水液压平衡皮囊的囊口穿过位于电池箱体上的海水液压平衡皮囊端口，并从外部拧紧，使得海水液压平衡皮囊保持半吸气状态；
步骤六：拧紧位于电池箱体顶部的排气和充油孔，向电池箱体内灌满变压器油；
步骤七：在电池箱体的端口法兰处安装密封圈，并用紧固螺丝将耐腐蚀耐压不锈钢电池箱盖板紧密固定于电池箱体上；
步骤八：将电池箱体竖起，使安装有单芯水密座的一面朝上；
步骤九：打开排气和充油孔进行排气，并通过排气和充油孔向电池箱体内补充变压器油，同时摇晃电池箱体以充分排气，然后静置约5个小时，直至排气和充油孔处无气泡出现，补满变压器油，再将排气和充油孔拧紧及密封。
如果不需要检测或监控所述深海大功率锂电池装置内电池芯组参数，则所述方法还包括步骤十：将两个水密堵头安装在所述两个16芯水密座上以进行水密处理。
由上述技术方案可知，本发明提供的深海大功率锂电池装置采用海水液压平衡的箱体设计，选用能在高压力下高效可靠稳定大功率放电的聚合物锂电池芯组，使得整套电池装置能量密度有了质的提高，同时整套电池装置的重量也大大降低。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例提供的深海大功率锂电池装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明一实施例提供的深海大功率锂电池装置的结构示意图，如图1所示，本实施例的深海大功率锂电池装置可以包括：耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体10、耐腐蚀耐压不锈钢电池箱盖板1、大功率聚合物锂电池芯组12，所述电池芯组12设置在所述耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体10内部；所述装置还包括海水液压平衡皮囊11、排气和充油口8、总正极引线、总负极引线、信号引线以及第一单芯水密座51、第二单芯水密座52和一对16芯水密座6所述海水液压平衡皮囊11设置在所述电池箱体10内，所述海水液压平衡皮囊11的端口设置在所述电池箱体10的侧壁上，所述排气和充油口8以及各个水密座分别设置在所述电池箱体10的顶部；所述总正极引线的一端连接电池芯组12的总正极，另一端固定于所述第一单芯水密座51内的安装螺孔；所述总负极引线的一端连接电池芯组12的总负极，另一端固定于所述第二单芯水密座52内的安装螺孔；所述30根信号引线的一端连接所述电池芯组12的信号端，另一端通过焊接与所述2个16芯水密座6内部尾线相连接。
可选地，所述装置还包括电池芯固定架9，所述固定架9设置在所述电池箱体10内，所述电池芯组12固定于所述电池芯固定架9上。
可选地，所述电池箱体10的内壁上敷设有耐油绝缘胶皮13。
可选地，所述电池箱盖板1通过紧固螺丝3固定在所述电池箱体10上。
可选地，所述电池箱体10与电池箱盖板1的连接处设置有密封圈4。
可选地，如果不需要检测或监控所述深海大功率锂电池装置内电池芯组参数，可以在所述一对16芯水密座6上分别安装水密堵头7。
可选地，深海大功率锂电池装置标称电压110步，容量60Ah，放电电流60A，瞬时放电电流180A。信号引线为1.5mm2高温镀银导线，线长60mm，总正极和总负极除引出信号线外，还分别引出一根6mm2高温镀银导线，线长80mm。可以串联并联使用，串并联使用时可提供20kW的标称功率，瞬间输出功率可达60kW。
可选地，深海大功率锂电池装置：长600mm，宽320mm，高300mm，重量约50kg(充满变压器油时)。
深海大功率锂电池装置对外接口、充放电接口为两个单芯水密座5(总正极1个单芯水密座51，总负极1个单芯水密座52)，以及两个16芯水密母座6。通过两个16芯水密母座6可以独立检测电池芯组中28只电池芯，并可以通过这两个16芯水密母6方便地对电池芯组进行均衡方式充放电，并对电池芯进行保养维护。
由上述技术方案可知，本发明提供的深海大功率锂电池装置采用海水液压平衡的箱体设计，选用能在高压力下高效可靠稳定大功率放电的聚合物锂电池芯组，使得整套电池装置能量密度有了质的提高，同时整套电池装置的重量也大大降低。
本发明的深海大功率锂电池装置可以应用在ROV、AUV、载人潜器、水下滑翔机、深海观测站、深海可视取样系统、深海生物组合取样系统、深海岩心取样钻机、海底资源综合探测系统、深海声学系统、潜标等众多深海工程装备和科考设备，能给这些水下作业设备提供高效可靠稳定的大功率电池供电。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种深海大功率锂电池装置，包括耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体、耐腐蚀耐压不锈钢电池箱盖板、大功率聚合物锂电池芯组，所述电池芯组设置在所述耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内部，其特征在于主所述装置还包括海水液压平衡皮囊、排气和充油口、总正极引线、总负极引线、信号引线以及第一单芯水密座、第二单芯水密座和一对16芯水密座，所述海水液压平衡皮囊设置在所述电池箱体内，所述海水液压平衡皮囊的端口设置在所述电池箱体的侧壁上，所述排气和充油口以及所述水密座分别设置在所述电池箱体的顶部；所述总正极引线的一端连接电池芯组的总正极，另一端固定于所述第一单芯水密座内的安装螺孔；所述总负极引线的一端连接电池芯组的总负极，另一端固定于所述第二单芯水密座内的安装螺孔；所述30根信号引线的一端连接所述电池芯组的信号端，另一端通过焊接与所述2个16芯水密座内部尾线相连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括电池芯固定架，所述固定架设置在所述电池箱体，所述电池芯组固定于所述电池芯固定架上。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池箱体的内壁上敷设有耐油绝缘胶皮。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电池箱盖板通过紧固螺丝固定在所述电池箱体上。
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述电池箱体与电池箱盖板的连接处设置有密封圈。
6.根据权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，所述一对16芯水密座上分别安装有水密堵头。
7.一种制作深海大功率锂电池装置的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤；
步骤一：在耐腐蚀耐压不锈钢电池箱体内铺垫耐油绝缘胶皮；
步骤二：将大功率聚合物锂电池芯组通过电池芯固定架固定安装在所述电池箱体内；
步骤三：将电池芯组的总正极引线与位于电池箱体顶部的第一单芯水密座内部的安装螺孔连接并拧紧，将电池芯组的总负极引线与位于电池箱体顶部的第二单芯水密座内部的安装螺孔连接并拧紧；
步骤四：将电池芯组的信号引线分别焊接于位于电池箱体顶部的两个16芯水密座内部的尾线上；
步骤五：将海水液压平衡皮囊安装在电池箱体的内部，将海水液压平衡皮囊的囊口穿过位于电池箱体上的海水液压平衡皮囊端口，并从外部拧紧，使得海水液压平衡皮囊保持半吸气状态；
步骤六：拧紧位于电池箱体顶部的排气和充油孔，向电池箱体内灌满变压器油；
步骤七：在电池箱体的端口法兰处安装密封圈，并用紧固螺丝将耐腐蚀耐压不锈钢电池箱盖板紧密固定于电池箱体上；
步骤八：将电池箱体竖起，使安装有单芯水密座的一面朝上；
步骤九：打开排气和充油孔进行排气，并通过排气和充油孔向电池箱体内补充变压器油，同时摇晃电池箱体以充分排气，然后静置约5个小时，直至排气和充油孔处无气泡出现，补满变压器油，再将排气和充油孔拧紧及密封。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，如果不需要检测或监控所述深海大功率锂电池装置内电池芯组参数，则所述方法还包括步骤十：将两个水密堵头安装在所述两个16芯水密座上以进行水密处理。
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