CN115333182A - 具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统 - Google Patents

具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统包括外壳、电芯堆、集成化电池管理系统、电连接器及其防尘盖和盖板；电芯堆置于外壳内，电芯堆与外壳之间使用辅助胶灌封；集成化电池管理系统固定安装于盖板上；在外壳与所述盖板之间设置密封圈，盖板与外壳连接，构成封闭腔体，集成化电池管理系统位于封闭腔体内；电连接器及其防尘盖安装在外壳的前面板上；电连接器与集成化电池管理系统及电芯堆连接；电芯堆与集成化电池管理系统连接。本发明将集成化电池管理系统与宽温度范围、高比能量锂离子电芯有机结合，从而实现功能一体化设计的单兵便携式雷达电源系统，实现全密封、轻型化、小型化、集成化、机动灵活的应用目的。

Description

具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统
技术领域
本发明涉及便携式雷达电气系统设计，具体涉及一种具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统。
背景技术
雷达电源主要分为电池电源系统、车载(或机载、舰载)电源系统和地面固定电源系统三种。电池电源系统优点为隐蔽、方便随时移动，环境适应性好，适合单兵便携式、小型机动式雷达；车载(或机载、舰载)电源系统通过车载发电机，可以源源不断为雷达提供电源，适合小型、中型、大型各种类型的机动式雷达；地面固定电源系统需要连接市电，适合不需要经常移动的大中型雷达。
从国内外的研究现状来看，已有的雷达多采用车载(或机载、舰载)电源系统模式，利用车载(或机载、舰载)发电机发电，然后通过电压转换控制器转换成适合雷达工作的电压、功率，为雷达提供不间断电源，其中电压转换控制器为独立单体，具备车载(或机载、舰载)安装条件。车载(或机载、舰载)电源系统模式机动性较好，但是自身目标大，容易被敌军发现，而且不适合地形复杂的环境。
中国专利(CN93236642.2)公开了一种车载雷达稳压电源，由安装在底板上的印制电路板、变压器、散热器、集成稳压器等组成，具有整流电路、比较放大电路、辅助电源电路等，整个供电系统较为简单，可以为小型雷达提供电源，但需要专门的车载电源为其供电，隐蔽性、机动性较差，在单兵便携式雷达使用时局限性较大。
中国专利(CN106199528A)公开了一种多路选择的雷达电源系统，其主要部件包括不同电参数的电源、为电源系统供电的受控源、通过PWM连接到受控源的控制器等，电源包括恒流源、恒压源、低压差线性稳压器、三端稳压器、减压型稳压电路等，整个电源系统可为多路雷达供电，结构复杂，重量、尺寸较大，便携性、机动性较差，不适合在单兵便携式雷达上使用。
中国专利(CN204044655U)公开了一种船用雷达电源控制装置，主要包括大功率多输出稳压模块、多路输出电压模块、时序控制模块等三种模块，整个雷达电源控制装置取自于雷达系统的电源控制装置而不是直接取自于船电，可以减少船电不稳定对雷达系统的损伤，该设计方式外部连接相对复杂，需要船电对其进行供电，重量、体积不占优势，适用于大中型雷达电源系统，不适合在单兵便携式雷达上使用。
中国专利(CN205921454U)公开了一种基于ARM处理器的雷达智能电源，其包括110VAC/220VAC电源输入模块、待机电源、开关、远程控制中心、继电器、电源工作电压输出模块、PWM控制变压器、ARM处理器、雷达信号处理主机等，该设计方式优点为结构成本低、实现简单、电源输出性能良好，但是需要外部电源为其供电，机动性、便携性较差，容易受到外部环境影响，在单兵便携式雷达使用时局限性较大。
上述方案存在尺寸大、重量重，需要外部供电，隐蔽性、便携性、机动性较差等问题，不能适应轻型化、集成化、机动灵活的要求。因此，为进一步提升单兵便携式雷达的作战能力范围，需要研制新型重量轻、体积小、机动灵活且具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，用于单兵雷达装备，并且满足未来不断提高的轻型化、小型化、集成化、机动灵活的装备需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，体积小、重量轻、机动灵活且具有防水功能。
为了达到上述的目的，本发明提供一种具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，包括外壳、电芯堆、集成化电池管理系统、电连接器及其防尘盖和盖板；所述电芯堆置于所述外壳内，所述电芯堆与所述外壳之间使用辅助胶灌封；所述集成化电池管理系统固定安装于所述盖板上；在所述外壳与所述盖板之间设置密封圈，所述盖板与所述外壳连接，构成封闭腔体，所述集成化电池管理系统位于所述封闭腔体内；所述电连接器及其防尘盖安装在所述外壳的前面板上；电连接器与所述集成化电池管理系统及所述电芯堆连接；所述电芯堆与所述集成化电池管理系统连接。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述集成化电池管理系统包括控制模块、保护模块、均衡模块、功率模块和通讯模块；所述控制模块与所述保护模块、所述均衡模块、所述功率模块和所述通讯模块连接；所述保护模块、所述均衡模块和所述功率模块均与所述电芯堆连接；所述通讯模块与上位机连接；所述功率模块与所述电连接器连接。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括低电量指示灯及其保护盖，所述低电量指示灯及其保护盖安装在所述外壳的前面板上；所述集成化电池管理系统还包括低电量指示模块，所述低电量指示模块与低电量指示灯连接和所述电芯堆连接。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述低电量指示模块采集电芯堆的电压，当电芯堆的电量高于10％时，所述低电量指示灯不亮，当电芯堆的电量低于10％时，所述低电量指示模块控制所述低电量指示灯常亮。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括按钮开关，所述按钮开关安装在所述外壳的前面板上，所述按钮开关与所述集成化电池管理系统和所述电芯堆连接，用于手动控制输入功率回路和输出功率回路的通断。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括减震垫，所述减震垫置于所述外壳内，固定安装在所述外壳的底板上。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括保温板和绝缘板，所述电芯堆、所述绝缘板和所述保温板依次叠置，相互之间粘结，所述保温板搁置于所述减震垫上。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述外壳采用一体化铣加工而成。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述电芯堆由单体电池通过跨接片串并联连接形成。
上述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其中，所述电连接器具有充电、功率输出和通讯功能，各功能分别对应电连接器的相应接点。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
(1)本发明采用功能一体化设计方式把电池管理系统与电芯堆集成代替现有技术中的电源输入模块+PWM控制器+电源输出模块模式，与传统雷达电源相比，本发明的电源系统实现了轻型化、小型化的使用要求，大大增强了其便携化、机动灵活性能。
(2)本发明将雷达电源系统的充电控制功能、功率输出功能、保护功能、均衡功能等高度融合集成，实现了充电控制、放电控制、均衡控制、电压保护、电流保护等功能一体化控制，使用时只需将电源系统线缆直接连接充电器即可实现充电以及控制功能，电源系统直接连接雷达即可实现放电以及控制功能。
(3)本发明的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统应用在单兵战场便携式雷达上，25.2V/15.5Ah电源系统重量仅为2.3kg，尺寸仅为156mm×122mm×90mm，且可在-40℃～60℃条件下不加温稳定输出，与现有技术(电源输入模块+PWM控制器+电源输出模块)相比，使得单兵便携式雷达电源系统体积、重量显著减小，同时该电源系统自带电池，具有防水功能，使用方便，不受外部电源环境限制，已经在实战演练中取得了相当好的应用效果。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统结构示意图。
图2为本发明较佳实施例中集成化电池管理系统示意图。
具体实施方式
以下将结合图1～图2对本发明的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统作进一步的详细描述。
图1所示为本发明较佳实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统结构示意图。
参见图1，本实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统包括外壳12、电芯堆11、减震垫6、保温板7、绝缘板8、集成化电池管理系统1、电连接器及其防尘盖2、低电量指示灯及其保护盖4、按钮开关13和盖板14；
所述外壳12采用一体化铣加工而成；
所述减震垫6置于所述外壳12内，固定安装在所述外壳12的底板上；
所述电芯堆11、所述绝缘板8和所述保温板7依次叠置，相互之间通过辅助胶粘结，将所述电芯堆11、所述绝缘板8和所述保温板7一起置于所述外壳12内，所述保温板7与所述减震垫6连接，再用辅助胶5灌封，即所述电芯堆11与所述外壳12之间使用辅助胶5灌封；
所述集成化电池管理系统1固定安装于所述盖板14上；
在所述外壳12与所述盖板14之间设置密封圈3，所述盖板14通过螺钉与所述外壳12连接，构成封闭腔体，所述集成化电池管理系统1位于所述封闭腔体内；
所述电连接器及其防尘盖2、所述低电量指示灯及其保护盖4以及所述按钮开关13均安装在所述外壳12的前面板上；电连接器与所述集成化电池管理系统1及所述电芯堆11连接；低电量指示灯与所述集成化电池管理系统1连接；所述按钮开关13与所述集成化电池管理系统1和所述电芯堆11连接，所述按钮开关13用于手动控制输入功率回路和输出功率回路的通断；所述电芯堆11与所述集成化电池管理系统1连接。
所述电芯堆11由单体电池9通过跨接片10串并联连接形成。
所述电连接器具有充电、功率输出和通讯功能，各功能分别对应电连接器的相应接点。
本实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，应用在单兵战场便携式雷达上，25.2V/15.5Ah电源系统重量仅为2.3kg，尺寸仅为156mm×122mm×90mm。
图2所示为本发明较佳实施例中集成化电池管理系统示意图。
参见图2，所述集成化电池管理系统1包括控制模块21、保护模块22、均衡模块23、功率模块24、低电量指示模块25和通讯模块26；
所述控制模块21与所述保护模块22、所述均衡模块23、所述功率模块24和所述通讯模块26连接；
所述保护模块22、所述均衡模块23和所述功率模块24均与所述电芯堆11连接；
所述通讯模块26通过I2C通讯与上位机连接；所述控制模块21通过所述通讯模块26接收上位机指令，进行多种电压、电流、功率、时间等参数配置和设置，控制整个集成化电池管理系统的正常运行；
所述保护模块22实时采集各单体电池9的电压、输入电流和输出电流，电芯堆11的电压、输入电流和输出电流，并将采集的数据发送所述控制模块21；所述保护模块22根据采集的数据进行逻辑判断，当电池出现过充或过放、电流过流、外部短路时可通过所述功率模块24切断输入功率回路或输出功率回路；
所述均衡模块23为被动均衡，当单元电池之间的压差超过阈值时，所述控制模块21启动所述均衡模块23，使单元电池压差始终保持在合理的范围内；
所述功率模块24与所述电连接器连接，负责输入功率回路、输出功率回路的正常运行，当电池出现过充或过放、电流过流、外部短路时所述控制模块21控制所述功率模块24切断输入功率回路或输出功率回路；
所述控制模块21将所述保护模块22采集的数据通过所述通讯模块26发送给上位机；
所述低电量指示模块25用于指示单兵便携式雷达电源系统的电量状态，所述低电量指示模块25与所述低电量指示灯连接，所述低电量指示模块25采集电芯堆11的电压，当单兵便携式雷达电源系统的电量高于10％时，所述低电量指示灯不亮，当单兵便携式雷达电源系统的电量低于10％时，所述低电量指示模块25控制所述低电量指示灯常亮。
控制模块21、保护模块22、均衡模块23、功率模块24和通讯模块26均是电源管理系统常用功能模块，本发明对此不展开详细说明，但不影响本发明实施，本发明将电源管理系统各功能模块集成化，大大减轻了电源系统体积、重量，使得电源系统小型轻量化。
本实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统工作原理：
充电时，配套专用充电器通过单兵便携式雷达电源系统的电连接器向电芯堆11充电，充满后自动停止；充电完成后，单兵便携式雷达电源系统通过专用线缆可对雷达供电；当雷达电源系统单兵便携式雷达电源系统剩余电量较低时，低电量指示灯亮起，提醒需要对单兵便携式雷达电源系统充电；当忽略低电量指示灯提醒，单兵便携式雷达电源系统电量用尽后，单兵便携式雷达电源系统内置集成化电池管理系统1会及时切断功率输出，以保护单兵便携式雷达电源系统。
本实施例的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统可在-40℃～60℃条件下输出满足要求的电压(19.5V～29.4V)、功率(80W)和时间(5h)。该系统内含1个7串集成化电池管理系统和1个25.2V/15.5Ah电芯堆，可满足电池充电控制、放电控制、均衡控制、限压限流控制、过充过放保护、过流保护、短路保护、通讯、低电量指示等功能。该系统为全密封结构设计，具有防水功能。
本发明的特点是将集成化电池管理系统与宽温度范围、高比能量电芯有机结合，从而实现功能一体化设计单兵便携式雷达电源系统，实现全密封、轻型化、小型化、集成化、机动灵活的应用目的。本发明的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，自带电池，可在野外复杂特殊环境中为雷达提供可靠的一次电源，采用单兵便携工作方式，用于对雷达长时间可靠供电，是敌后广域战场监视的主要手段。

Claims (10)

1.具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，包括外壳、电芯堆、集成化电池管理系统、电连接器及其防尘盖和盖板；
所述电芯堆置于所述外壳内，所述电芯堆与所述外壳之间使用辅助胶灌封；
所述集成化电池管理系统固定安装于所述盖板上；
在所述外壳与所述盖板之间设置密封圈，所述盖板与所述外壳连接，构成封闭腔体，所述集成化电池管理系统位于所述封闭腔体内；
所述电连接器及其防尘盖安装在所述外壳的前面板上；电连接器与所述集成化电池管理系统及所述电芯堆连接；所述电芯堆与所述集成化电池管理系统连接。
2.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述集成化电池管理系统包括控制模块、保护模块、均衡模块、功率模块和通讯模块；
所述控制模块与所述保护模块、所述均衡模块、所述功率模块和所述通讯模块连接；
所述保护模块、所述均衡模块和所述功率模块均与所述电芯堆连接；
所述通讯模块与上位机连接；
所述功率模块与所述电连接器连接。
3.如权利要求2所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括低电量指示灯及其保护盖，所述低电量指示灯及其保护盖安装在所述外壳的前面板上；所述集成化电池管理系统还包括低电量指示模块，所述低电量指示模块与低电量指示灯连接和所述电芯堆连接。
4.如权利要求3所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述低电量指示模块采集电芯堆的电压，当电芯堆的电量高于10％时，所述低电量指示灯不亮，当电芯堆的电量低于10％时，所述低电量指示模块控制所述低电量指示灯常亮。
5.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括按钮开关，所述按钮开关安装在所述外壳的前面板上，所述按钮开关与所述集成化电池管理系统和所述电芯堆连接，用于手动控制输入功率回路和输出功率回路的通断。
6.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括减震垫，所述减震垫置于所述外壳内，固定安装在所述外壳的底板上。
7.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统还包括保温板和绝缘板，所述电芯堆、所述绝缘板和所述保温板依次叠置，相互之间粘结，所述保温板搁置于所述减震垫上。
8.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述外壳采用一体化铣加工而成。
9.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述电芯堆由单体电池通过跨接片串并联连接形成。
10.如权利要求1所述的具有防水功能的单兵便携式雷达电源系统，其特征在于，所述电连接器具有充电、功率输出和通讯功能，各功能分别对应电连接器的相应接点。
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