CN104638278B - 一种用于机电伺服系统的组合电源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于机电伺服系统的组合电源，属于机电领域，该组合电源包括：第一热电池、第二热电池、第一二极管和第二二极管；所述第一热电池的正极输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二热电池的正极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的正极输出端；所述第二热电池的负极与所述第一热电池的负极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的负极输出端；所述第二二极管同向并联于所述第一二极管的两端。本发明提供的该组合电源能够长时间工作，且功率高、容量大、可靠性高，且体积小。

Description

一种用于机电伺服系统的组合电源
技术领域
本发明涉及机电领域，特别是指一种用于机电伺服系统的组合电源。
背景技术
机电伺服技术，因其可将电能直接转化为机械能、并作功控制舵面或喷管负载偏转的技术特点，及其组成简洁可靠、维护使用方便、储存稳定性好等突出的应用优点，将大幅提高型号武器系统实战化水平，已成为我国新一代中远程地地导弹实现“全电动化”跨越的迫切需求。
伺服电源作为机电伺服系统的关键组成部分，其性能的好坏直接决定了机电伺服系统的技术特点能否得以实现。由于XX弹头伺服电源工作时间长、伺服系统负载平均功率大、伺服系统工况变化多、伺服系统的安装空间狭小、重量要求苛刻，这就要求电源同时具备长时、大容量、高功率的特点，但是现有技术中还未有有效的能够长时工作、高功率、大容量的机电伺服电源，无法满足弹上机电伺服系统的动力供电需求。
发明内容
为了解决现有技术中还未有有效的能够长时工作、高功率、大容量的机电伺服电源，现有的机电伺服电源无法满足弹上机电伺服系统的动力供电需求的问题。本发明提供一种用于机电伺服系统的组合电源，该组合电源工作时间长、可靠性高、功率高、体积小。
本发明提供的一种用于机电伺服系统的组合电源，包括：第一热电池、第二热电池、第一二极管和第二二极管；所述第一热电池的正极输出端与所述第一二极管的正极连接，所述第一二极管的负极与所述第二热电池的正极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的正极输出端；所述第二热电池的负极与所述第一热电池的负极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的负极输出端；所述第二二极管同向并联于所述第一二极管的两端。
其中，所述第一二极管和第二二极管为额定电压为600V，额定电流为100A，极限承载温度为175℃的二极管。
其中，所述第一热电池设置于一个圆柱体形电池外壳中，内装第一热电池的所述圆柱形电池外壳设置于一外带耳形固定块的长方体外壳内，所述第一二极管和第二二极管固定于所述长方体外壳外侧的独立接线板上。
其中，所述接线板上在第一二极管和第二二极管的每个正、负极端一侧均设置有独立的正、负极检测接线端子。
其中，所述接线板厚度为2mm～3mm。
其中，所述接线板设置于所述长方体外壳的正上方，且距离所述长方体外壳的上盖30mm～50mm。
其中，所述接线板下侧设置有一个矩形侧壁；所述矩形侧壁的上表面与所述接线板的下表面固定连接，下表面与所述长方体外壳的上盖上表面固定连接，所述接线板、所述矩形侧壁和所述长方体外壳的上盖之间形成的空间内灌封有环氧胶。
其中，所述圆柱体形电池外壳的上表面距离所述长方体外壳的上盖一段预定距离。
其中，所述预定距离为27mm～48mm。
其中，所述圆柱体形电池外壳的上表面和所述长方体外壳的上盖之间设置有min-k材料进行隔热。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，通过两块热电池接力工作，可实现弹头长时工作并满足复杂工况；且组合电源的方式使得电源具备高功率、大容量的特点。在组合电源中采用二极管，可防止与该电池并联供电的电源系统对该电池反向充电导致安全问题，提高了该组合电源的可靠性。此外，通过选用可靠性较高、并且各项性能需要均满足使用要求的二极管，同时采用冗余设计方式，进一步增加系统可靠性。此外，通过隔热材料增强保温设计及增大安装二极管的接线板与单元热电池的距离来降低热电池发热带给二极管的热影响，能够提高该组合电源的稳定性能，以使其实现高功率性能。此外，通过在该组合电源中增加对二极管的检测线路，可以随时检测二极管性能，提高系统可测性。可见，该种组合电源既满足了长时间工作、可靠性高、功率高的要求，通过特殊的结构设计，降低了热电池设计难度，并在一定程度上实现了体积的轻小型化。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种用于机电伺服系统的组合电源结构示意图；
图2为图1中的第一热电池和两个二极管的电气接口示意图；
图3为本发明提供的用于机电伺服系统的组合电源中第一热电池和两个二极管的优选安装结构示意图；
图4为图3中的接线板结构示意图。
[附图标记说明]
1、第一热电池；
2、第二热电池；
3、圆柱体形电池外壳；
4、接线板；
5、矩形管侧壁；
6、耳形固定块；
7、长方体外壳；
D1、第一二极管；
D2、第二二极管。
具体实施方式
为解决现有技术存在的问题，考虑到XX弹头工作时间长达630s，且滚控、滑翔和再入阶段工况变化显著，单一的热电池无法满足十几分钟的长时工作，故本发明采用组合电源来解决这一问题。
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的一种用于机电伺服系统的组合电源结构示意图，如图1中所示，该组合电源包括：第一热电池1、第二热电池2、第一二极管D1和第二二极管D2。其中，第一热电池1的正极输出端与第一二极管D1的正极连接，第一二极管D1的负极与第二热电池2的正极连接；第二热电池2的负极与第一热电池1的负极连接；第二二极管D2同向并联于第一二极管D1的两端。即，第二热电池2实际上是并联于第一热电池1和第一二极管D1的串联电路两端，第一二极管D1的负极与第二热电池2的正极的连接端形成为该用于机电伺服系统的组合电源的正极输出端，第二热电池2的负极与第一热电池1的负极的连接端形成该用于机电伺服系统的组合电源的负极输出端。第一热电池1和第二热电池2接力完成伺服机构所需的直流电能，工作时先激活第一热电池1，由第一热电池1完成弹头机电伺服的前段工作电能，再激活第二电池2，完成剩余时间的用电需求。其中，两个二极管的设计是为了防止第二热电池2的电流反灌到热电池1，杜绝安全性问题发生，使用两个二极管并联实现冗余设计，增加了热电池组输出可靠性。
图2为图1中第一热电池和两个二极管的电气接口示意图。其中为方便说明，以该用于机电伺服系统的组合电源的电源插座采用XCE24F14K1D1型号的插座为例，图2中，两个二极管并联，且每个二极管的正极均与第一热电池的电源输出正极连接。二极管的设置，可防止与该热电池并联供电的第二热电池(图2中未示出)对该电池反向充电导致安全问题，实现两块热电池的安全可靠工作。
由于热电池为发热性工作器件，对二极管有热影响，因此，本发明在该组合电源的设计中针对降低热电池对二极管的热影响，提出了一系列增强第一热电池的绝缘和保温设计的优选实时方案，以下进行详细说明。
优选地，第一二极管D1和第二二极管D2选用额定电压为600V，额定电流为100A，极限承载温度为175℃的二极管，而实际使用中要求这种用于机电伺服系统的组合电源能承受250V的反向电压，工作电流为8A，通过这种优选方式，从二极管选用时就采用降额设计方式，满足总体使用要求。
图3所示为本发明提供的用于机电伺服系统的组合电源中第一热电池和两个二极管的优选安装结构示意图。如图3中所示，为增加第一热电池1和二极管之间的隔热性能，优选地，将第一热电池1设置于一个圆柱体形电池外壳3中，并将圆柱体形电池外壳3设置于一外带耳形固定块6的长方体外壳7内，长方体外壳7外侧的耳形固定块6用于将该长方体外壳固定安装到其他设备上；第一二极管D1和第二二极管D2固定于长方体外壳7外侧的独立接线板4上，通过独立的接线板4固定二极管，不仅拆装方便，而且由于接线板4本身具有隔热效果，从而能够实现隔离第一热电池散发热量和二极管的目的。
图4为图3中的接线板结构示意图，优选地，为了增加对二极管的检测线路，提高系统可测性和可靠性，如图4所示，接线板4上在第一二极管D1和第二二极管D2的正、负极端一侧均设置有每个二极管的正、负极检测接线端子，这样可以随时通过各二极管的正、负极检测接线端子检测二极管性能，以判断二极管是否正常。
此外，针对二极管极限承载温度为175℃要求，接线板4的厚度为2mm～3mm，优选为2mm，这样既能便于线路连接又能起到更好的隔热作用。
优选地，如图3所示，接线板4设置于长方体外壳7的正上方，其与长方体外壳7的上盖的距离为30mm～50mm，优选为30mm，这样通过增大接线板与第一热电池之间的传热距离，实现了二极管与第一热电池的远离固定。
优选地，为进一步增强第一热电池和二极管之间的隔热性能，如图3所示，在接线板4下侧设置一个矩形管侧壁5内，矩形管侧壁5的上表面与接线板4的下表面固定连接，矩形管侧壁5的下表面与长方体外壳7的上盖上表面固定连接，并在接线板4、矩形管侧壁5和长方体外壳7的上盖之间形成的空间内灌封环氧胶，达到隔热的目的。
优选地，为了降低单元热电池的表面温度，减少第一热电池在二极管一端的散热，如图3所示，可以在圆柱体形电池外壳3的上表面与长方体外壳7的上盖之间设置一段间隔，此间隔的长度为预定距离。通常预定距离的设定范围为27mm～48mm，优选为28mm。这样可使热电池散发的热量先经过一段散热后到达二极管侧时降低一定的温度。
优选地，圆柱形电池外壳3的上表面和长方体外壳7的上盖之间设置有min-k材料进行隔热，以防止电池堆中热量散失对二极管进行加热。
通过以上措施，预计二极管附近温度最高能达到70℃，可以提高二极管在热电池组中的使用可靠性，满足组合电源的总体使用要求。
上述方案中，通过两块热电池接力工作，可实现弹头长时工作并满足复杂工况；且组合电源的方式使得电源具备高功率、大容量的特点。在组合电源中采用二极管，可防止与该电池并联供电的电源系统对该电池反向充电导致安全问题，提高了该组合电源的可靠性。此外，通过选用可靠性较高、并且各项性能需要均满足使用要求的二极管，同时采用冗余设计方式，进一步增加系统可靠性。此外，通过隔热材料增强保温设计及增大安装二极管的接线板与单元热电池的距离来降低热电池发热带给二极管的热影响，能够提高该组合电源的稳定性能，以使其实现高功率性能。此外，通过在该组合电源中增加对二极管的检测线路，可以随时检测二极管性能，提高系统可测性。可见，该种组合电源既满足了长时间工作、可靠性高、功率高的要求，通过特殊的结构设计，降低了热电池设计难度，并在一定程度上实现了体积的轻小型化。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，该组合电源包括：第一热电池、第二热电池、第一二极管和第二二极管；所述第一热电池的正极输出端与所述第一二极管的正极连接；所述第一二极管的负极与所述第二热电池的正极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的正极输出端；所述第二热电池的负极与所述第一热电池的负极连接形成所述用于机电伺服系统的组合电源的负极输出端；所述第二二极管同向并联于所述第一二极管的两端；
所述第一热电池设置于一个圆柱体形电池外壳中，内装第一热电池的所述圆柱体形电池外壳设置于一外带耳形固定块的长方体外壳内，所述第一二极管和第二二极管固定于所述长方体外壳外侧的独立接线板上；
所述接线板设置于所述长方体外壳的正上方，且距离所述长方体外壳的上盖30mm～50mm；
所述接线板下侧设置有一个矩形管侧壁；所述矩形管侧壁的上表面与所述接线板的下表面固定连接，矩形管侧壁的下表面与所述长方体外壳的上盖上表面固定连接；所述接线板、所述矩形管侧壁和所述长方体外壳的上盖之间形成的空间内灌封有环氧胶。
2.如权利要求1所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述第一二极管和第二二极管为额定电压为600V，额定电流为100A，极限承载温度为175℃的二极管。
3.如权利要求1所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述接线板上在第一二极管和第二二极管的每个正、负极端一侧均设置有独立的正、负极检测接线端子。
4.如权利要求1所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述接线板厚度为2mm～3mm。
5.如权利要求1至4任一项所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述圆柱体形电池外壳的上表面距离所述长方体外壳的上盖一段预定距离。
6.如权利要求5所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述预定距离为27mm～48mm。
7.如权利要求6所述的用于机电伺服系统的组合电源，其特征在于，所述圆柱体形电池外壳的上表面和所述长方体外壳的上盖之间设置有min-k材料进行隔热。
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