CN208971193U - 一种潜水器及其中的供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及潜水器技术领域，尤其是涉及一种潜水器及其中的供电系统，用以解决合理配电的问题。该供电系统，包括两个高压主电池，一个低压主电池，一个高压电子罐、一个低压电子罐，其中：所述两个高压主电池分别与所述高压电子罐连接，所述高压电子罐用于为所述潜水器中的高压用电设备配电；所述低压主电池与低压电子罐连接，所述低压电子罐用于为所述潜水器中的低压用电设备配电。本申请能够为潜水器的高压用电设备与低压用电设备分别提供高压与低压供电。

Description

一种潜水器及其中的供电系统

技术领域

本申请涉及潜水器技术领域，尤其是涉及一种潜水器及其中的供电系统。

背景技术

潜水器是具有水下观察和作业能力的活动深潜水装置，主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞、救生等任务，并可以作为潜水员活动的水下作业基地。

在潜水器中，电力与配电分系统承担着为所有设备提供能源动力的重要责任，是整个潜水器中极为重要的一环。

实用新型内容

本申请实施例中提供了一种潜水器及其中的供电系统，用以解决合理配电的问题。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种应用在潜水器中的供电系统，包括两个高压主电池，一个低压主电池，一个高压电子罐、一个低压电子罐，其中：

所述两个高压主电池分别与所述高压电子罐连接，所述高压电子罐用于为所述潜水器中的高压用电设备配电；

所述低压主电池与低压电子罐连接，所述低压电子罐用于为所述潜水器中的低压用电设备配电。

优选地，所述高压电子罐内包括两个备用切换接触器，所述两个高压主电池通过所述备用切换接触器互为备用。

优选地，所述高压电子罐内包括电压转换模块，所述电压转换模块与所述低压电子罐连接，在所述低压主电池故障时，向所述低压电子罐提供低压电。

优选地，所述潜水器包括载人舱，所述低压主电池与所述潜水器中的载人舱连接，向所述载人舱供电。

优选地，所述高压电子罐内包括电压转换模块，所述电压转换模块与所述潜水器中的载人舱连接，在所述低压主电池故障时，向所述载人舱供电。

优选地，所述供电系统还包括应急低压电池，所述应急低压电池与所述潜水器中的载人舱连接，在载人舱断电时，为所述载人舱供电。

优选地，所述应急低压电池至少为所述载人舱中的生命支持系统供电。

优选地，所述供电系统还包括左舷接线箱和右舷接线箱，分别位于所述潜水器的左舷与右舷，分别与所述低压电子罐连接；

所述左舷接线箱为左舷外部的低压用电设备供电；

所述右舷接线箱为右舷外部的低压用电设备供电。

优选地，所述左舷接线箱和所述右舷接线箱与所述潜水器中的载人舱连接，为所述载人舱内的设备进行电信号转接。

优选地，所述高压用电设备包括：液压系统中的液压源电机、水下灯、推进器及其驱动器中的任意一个或者多个。

根据本申请实施例的第二个方面，提供了一种潜水器，包括如上述技术方案提供的任意一种供电系统。

优选地，所述潜水器包括两个主推、两个垂推；

所述两个高压主电池分别为其中一个主推、垂推的推进器及其驱动器供电。

优选地，所述潜水器包括两个水下灯，所述两个高压主电池分别为其中一个水下灯供电。

优选地，所述潜水器包括载人舱，所述载人舱为球型，所述载人舱上包括载人球壳贯穿件，所述载人球壳贯穿件位于载人球壳的后下部，用于载人球壳内、外设备电连接。

采用本申请的方案，供电系统包括两个高压主电池，一个低压主电池，一个高压电子罐、一个低压电子罐，其中：所述两个高压主电池分别与所述高压电子罐连接，所述高压电子罐用于为所述潜水器中的高压用电设备配电；所述低压主电池与低压电子罐连接，所述低压电子罐用于为所述潜水器中的低压用电设备配电。能够为潜水器的高压用电设备与低压用电设备分别提供高压与低压供电，且两个高压主电池与一个低压主电池的配置，能够为电池之间互相备份提供硬件支持，使得备份方案存在可能。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1示出了本申请实施例一中应用在潜水器中的供电系统；

图2示出了本申请实施例一中的高压电池组配电工作原理图；

图3示出了本申请实施例一中高低压转换配电连接示意图；

图4示出了本申请实施例一的一个实例中的高压电池组配电工作原理图；

图5示出了本申请实施例二中应用在潜水器中的供电系统；

图6示出了本申请实施例二中高低压转换配电连接示意图；

图7示出了本申请实施例二中另一个高低压转换配电连接示意图；

图8示出了本发明实施例二中的一种应急供电场景；

图9示出了本申请实施例二中一个实例的低压主电池配电工作原理图；

图10示出了本发明实施例二中的一个实例中的配电示意图；

图11示出了本发明实施例二中的一个实例中的电气线路布置信号走向示意图。

附图标记

101-第一高压主电池；102-第二高压主电池；103-高压电子罐；104-第一备用切换接触器；105-第二备用切换接触器；106-电压转换模块；201-低压主电池；202-低压电子罐；203-应急低压电池；204-左舷接线箱；205-右舷接线箱；301-载人舱。

具体实施方式

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

图1示出了本申请实施例一中应用在潜水器中的供电系统。

本申请实施例一中的供电系统包括两个高压主电池(具体为第一高压主电池101和第二高压主电池102)，一个低压主电池201，一个高压电子罐103、一个低压电子罐202，其中：

两个高压主电池，第一高压主电池101和第二高压主电池102，分别与高压电子罐103连接，高压电子罐103用于为潜水器中的高压用电设备配电；

低压主电池201与低压电子罐202连接，低压电子罐202用于为潜水器中的低压用电设备配电。

如图1所示，实施例一中可以包括多个高压用电设备，高压用电设备1至高压用电设备n，其中n为大于1的整数。实施例一中可以包括多个低压用电设备，低压用电设备1至低压用电设备m，其中m为大于1的整数。其中，n与m没有大小关系限制。在特殊情况下，低压电子罐202可以仅连接一个低压用电设备，高压电子罐103也可以仅连接一个高压用电设备。

在具体实现中，高压用电设备与低压用电设备可以属于同一套系统。例如，在液压系统中，液压源电机属于高压用电设备，与高压电子罐103相连，由高压主电池供电；液压控制单元属于低压用电设备，与低压电子罐202相连，由低压主电池供电。

进一步地，为了尽可能保障高压用电设备的供电，当某一个高压电池组出现问题时，可通过高压电子罐内的接触器切换，将其所负责的用电设备切换到另一个高压电池组下，实现两个电池组的相互备份。

本申请实施例中的高压电源采用双电池组设计，两个电池组都连接到高压电子罐中，并且组与组之间不采用并联连接。图2示出了本申请实施例一中的高压电池组配电工作原理图，高压电子罐103内包括两个备用切换接触器：第一备用切换接触器104和第二备用切换接触器105，两个高压主电池(第一高压主电池101和第二高压主电池102)通过备用切换接触器(第一备用切换接触器104和第二备用切换接触器105)互为备用。

进一步地，图3示出了本申请实施例一中高低压转换配电连接示意图，如图3所示，高压电子罐103内包括电压转换模块106，电压转换模块106与低压电子罐202连接，在低压主电池201故障时，向低压电子罐202提供低压电。图4示出了本申请实施例一中的另一个高压电池组配电工作原理图。电压转换模块106可以是如图4中所示的DC-DC(直流转直流转换器)。DC-DC转化模块在正常工作状况下不使用，在在低压主电池201故障时，向低压电子罐202提供低压电。

为平衡两个高压主电池(第一高压主电池101和第二高压主电池102)的用电负荷，应保证其各自负责的用电设备总用电基本一致。本申请实施例中的潜水器的主要高压用电设备包括1个液压源电机、5个推进器及其驱动器、2个水下灯，其中5个推进器包括两个主推、两个垂推、一个侧推；2个水下灯分别为左舷水下灯和右舷水下灯。如图4所示，正常情况下，两个高压主电池在高压电子罐内经配电后分别控制潜器中不同的设备，为平衡两个高压主电池的用电负荷，因此将两个主推、两个垂推以及左右舷两个水下灯平均的分配给两个高压主电池。同时，液压源电机与侧推也分别分配给两个高压主电池。在具体实现时，高压用电设备可以包括：液压系统中的液压源电机、水下灯、推进器及其驱动器中的任意一个或者多个。

进一步地，由于低压电子罐202负责了由低压主电池201到整个潜水器所有低压用电设备的电源、控制及通讯信号的走线，而潜水器上的低压用电设备较多，因此，可以通过两个充油接线箱(分别是左舷接线箱204和右舷接线箱205)作为电气信号汇总和转接的中继站，从而大大减少低压电子罐上水密插座的数量。即，应用在潜水器中的供电系统还可以包括左舷接线箱204和右舷接线箱205，分别位于潜水器的左舷与右舷，分别与低压电子罐202连接；

左舷接线箱204为左舷外部的低压用电设备供电；

右舷接线箱205为右舷外部的低压用电设备供电。

在以上的描述中，未限定本申请实施例中的潜水器是否是具有载人舱的潜水器。本申请实施例中的潜水器可以是具有载人舱的潜水器，也可以是不具有载人舱的潜水器。在具有载人舱的情况下，潜水器中的配电路径会相对更多一些，故下面用实施例二对潜水器具有载人舱的情况进行说明。

实施例二

本申请实施例二中的潜水器具有载人舱，其供电系统包括两个高压主电池(具体为第一高压主电池101和第二高压主电池102)，一个低压主电池201，一个高压电子罐103、一个低压电子罐202，其具体连接关系以及功能可参考实施例一中的相关内容。在实施例二中，低压主电池201还与潜水器中的载人舱301连接，向载人舱301供电。

图5示出了本申请实施例二中应用在潜水器中的供电系统，低压主电池201与载人舱301直接连接，这是由于载人舱301是潜水器中最重要的组成部分，载人舱301直接连接低压主电池201，能够尽最大可能保障载人舱301的用电。而舱外的低压用电设备，均通过低压电子罐202与低压主电池201连接，通过低压电子罐202进行各个低压用电设备的配电。

为了进一步保障载人舱301的用电，如图6所示，高压电子罐103内包括电压转换模块106，电压转换模块106与载人舱301连接，在低压主电池201故障时，向载人舱301供电。与电压转换模块106相关的内容，可参考实施例一中的相关部分。结合实施例一中与电压转换模块106相关的内容，电压转换模块106可以如图7所示，同时与载人舱301以及低压电子罐202连接，在低压主电池201故障时，同时向载人舱301以及低压电子罐202供电。

此外，进一步地，本申请实施例二中应用在潜水器中的供电系统还可以包括应急低压电池203，应急低压电池203通常设置在载人舱301内，也可以被设置在载人舱301之外。应急低压电池203与潜水器中的载人舱301连接，在载人舱301断电时，为载人舱301供电。即，应急低压电池203作为应急使用，尽在潜水器的其他电源无法为载人舱301供电的情况下，为载人舱301供电。

图8示出了本发明实施例二中的一种应急供电场景，在该场景中，正常情况下，载人舱301内的用电设备由舱外低压主电池201供电，当低压主电池201出现故障时，可由第一高压主电池101或第二高压主电池102经过DC-DC降压后供电，并且系统可以切换到舱外的任意一个高压主电池，也就是说实际上两个高压主电池都可以当作低压主电池201的备份电源。当舱外所有的电池全部发生故障时，即在第一高压主电池101、第二高压主电池102以及低压主电池201均故障时，可由应急低压电池203为载人舱301供电。

在实际实现中，不要求应急低压电池203为载人舱301中的所有用电设备供电，为了载人舱301中乘员的安全，应急低压电池可以至少为载人舱301中的生命支持系统供电。根据应急低压电池203的电池容量以及潜水器的设计等因素，应急低压电池203为生命支持系统、舱内照明以及水声电话等重要设备供电，具体为哪些设备供电可以根据具体需求，目标是保证乘员能安全回到水面。

图9示出了本申请实施例二中一个实例的低压主电池配电工作原理图。在该实例中，潜水器的低压电源分为两路，如图9所示，一路经过低压电子罐202配电后为舱外主控制器、高压接触器控制端、水声设备、电动机械手、液压控制单元、观察系统(相机、云台、激光、传感器)供电，另外一路连接到载人舱301内，为直流接触器、舱内计算机、视频显示、插座、低压接触器控制端、生命支持系统、舱内照明、乘员照明、风扇、水声电话、通信系统、闪光灯供电。

如图9所示，在该实例中的低压电来源为三个，一个是低压主电池201，一个是通过高压主电池通过高压电子罐进行DC-DC降压后获得的低压电，一个是应急低压电池203。在该实例中，正常情况下，载人舱内的用电设备由舱外低压主电池201供电，当低压主电池201出现故障时，可由高压主电池经过DC-DC降压后供电，并且系统可以切换到舱外的任意一个高压电池组，也就是说实际上两个高压电池组都可以当作低压电源的备份电源。当舱外所有的电源全部发生故障时，可由舱内的应急电池组为生命支持系统、舱内照明以及水声电话等重要设备供电，保证乘员能安全回到水面。

图10示出了本发明实施例二中的一个实例中的配电示意图。在图10中，示出了该实例潜水器中具体的用电设备，包括液压系统、推进与控制系统、观察系统、声学与通信系统。图10中连线上的数字与字母表示供电的电压与电流，如“110V/150A”表示110V/150A的电流传输。如图10所示，本实例中的第一高压主电池101和第二高压主电池102通过高压电子罐103为液压系统、推进与控制系统、观察系统中的高压用电设备供电。低压主电池201与载人舱301直接连接，为载人舱301供电。低压主电池201还通过低压电子罐202为液压系统、推进与控制系统、观察系统中的低压用电设备(通常为控制单元)供电，且为声学与通信系统供电。高压电子罐103降压后与低压电子罐202以及载人舱301连接，当低压主电池201出现故障时，可由高压电子罐103经过DC-DC降压后为低压电子罐202以及载人舱301供电。应急低压电池203为载人舱供电。

在实施例一中提到应用在潜水器中的供电系统还可以包括左舷接线箱204和右舷接线箱205，在潜水器具有载人舱301的情况下，左舷接线箱204和右舷接线箱205还可以与载人舱301连接，为载人舱301内的设备进行电信号转接。

图11示出了本发明实施例二中的一个实例中的电气线路布置信号走向示意图。图11中连线上的“控制”二字表示该条连线为控制信号，“110V”表示110V高压电传输，“24V”表示24V低压电传输。如图11所示，本实例中的第一高压主电池101和第二高压主电池102通过高压电子罐103为水下灯、推进器以及液压系统中的高压用电设备供电。低压主电池201通过低压电子罐202与左舷接线箱204、右舷接线箱205连接。左舷接线箱204为云台、相机、激光、成像声纳、USBL(超短基线定位系统)、运动传感器这些低压用电设备供电。右舷接线箱205为云台、相机、激光、高度计、CTD(温盐深仪)、机械手这些低压用电设备供电。载人舱301对液压系统输出控制信号。在该实例中，由低压电子罐202对与其连接并能够传输控制信号的设备进行控制，包括第一高压主电池101、第二高压主电池102、高压电子罐103以及与高压电子罐103连接的设备、左舷接线箱204和右舷接线箱205以及与两个接线箱分别连接的设备，载人舱301通过左舷接线箱204和右舷接线箱205与低压电子罐202连接，从而可以通过低压电子罐202间接控制相应设备。

在潜器下潜作业过程中，电气线路主要有以下功能：

a.将各种类型的电源信号从蓄电池组传送到各用电设备和载人舱内；

b.将各种类型的操作、控制信号从载人舱内控制台或计算机系统传送到载人潜水器上的各台设备；

c.将水声设备、传感器的检测信号传送到载人舱内或计算机系统；

d.将摄像机、照相机等设备的视频信号传送到载人舱内；

e.传送各种类型的通讯信号，将计算机系统、声学系统、液压系统和作业系统等组成一个网络。

实施例三

本申请实施例提供了一种潜水器，该潜水器包括如上述实施例一、二中描述的任意一种供电系统。该潜水器，可以包括两个主推、两个垂推；供电系统中的两个高压主电池分别为其中一个主推、垂推的推进器及其驱动器供电。该潜水器，可以包括个水下灯，供电系统中的两个高压主电池分别为其中一个水下灯供电。在该潜水器具有载人舱301的情况下，载人舱301可以为球型，载人舱301上包括载人球壳贯穿件，该载人球壳贯穿件位于载人球壳的后下部，用于载人球壳内、外设备电连接。为了载人舱301的密闭性与安全性，通常该载人球壳贯穿件是连接载人球壳内、外设备的唯一电气通道。

在本申请实施例的一个实例中的潜水器为6000米载人潜水器，且该6000米载人潜水器是一个无缆自持式载人潜器，电力与配电分系统承担着为所有设备提供能源动力的重要责任，是整个潜水器中极为重要的一环。6000米载人潜水器电力与配电分系统将主要具备如下功能以及特点：

A.为所有推进器、液压源以及舱外水下摄像机和灯提供直流高压电源；

B.为舱外水声设备、控制器、传感器、配电单元以及舱内所有用电设备提供低压直流电源；

C.为通讯系统、生命支持系统以及舱内照明灯提供低压直流备用电源；

D.为各用电设备及其箱、罐配备水密接插件；

E.为沟通电源和信息通路配备水密电缆。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种应用在潜水器中的供电系统，其特征在于，包括两个高压主电池，一个低压主电池，一个高压电子罐、一个低压电子罐，其中：

所述两个高压主电池分别与所述高压电子罐连接，所述高压电子罐用于为所述潜水器中的高压用电设备配电；

所述低压主电池与低压电子罐连接，所述低压电子罐用于为所述潜水器中的低压用电设备配电。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述高压电子罐内包括两个备用切换接触器，所述两个高压主电池通过所述备用切换接触器互为备用。

3.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述高压电子罐内包括电压转换模块，所述电压转换模块与所述低压电子罐连接，在所述低压主电池故障时，向所述低压电子罐提供低压电。

4.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述潜水器包括载人舱，所述低压主电池与所述潜水器中的载人舱连接，向所述载人舱供电。

5.根据权利要求4所述的供电系统，其特征在于，所述高压电子罐内包括电压转换模块，所述电压转换模块与所述潜水器中的载人舱连接，在所述低压主电池故障时，向所述载人舱供电。

6.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括应急低压电池，所述应急低压电池与所述潜水器中的载人舱连接，在载人舱断电时，为所述载人舱供电。

7.根据权利要求6所述的供电系统，其特征在于，所述应急低压电池至少为所述载人舱中的生命支持系统供电。

8.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括左舷接线箱和右舷接线箱，分别位于所述潜水器的左舷与右舷，分别与所述低压电子罐连接；

所述左舷接线箱为左舷外部的低压用电设备供电；

所述右舷接线箱为右舷外部的低压用电设备供电。

9.根据权利要求8所述的供电系统，其特征在于，所述左舷接线箱和所述右舷接线箱与所述潜水器中的载人舱连接，为所述载人舱内的设备进行电信号转接。

10.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述高压用电设备包括：液压系统中的液压源电机、水下灯、推进器及其驱动器中的任意一个或者多个。

11.一种潜水器，其特征在于，包括如权利要求1-10任一项所述的供电系统。

12.根据权利要求11所述的潜水器，其特征在于，包括两个主推、两个垂推；

所述两个高压主电池分别为其中一个主推、垂推的推进器及其驱动器供电。

13.根据权利要求11或12所述的潜水器，其特征在于，包括两个水下灯，所述两个高压主电池分别为其中一个水下灯供电。

14.根据权利要求11所述的潜水器，其特征在于，包括载人舱，所述载人舱为球型，所述载人舱上包括载人球壳贯穿件，所述载人球壳贯穿件位于载人球壳的后下部，用于载人球壳内、外设备电连接。