專利名稱：水下設備用鋰電池供電單元的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及水下機電設備所用的電源。具體地說是一種鋰離子電池供電單元。
背景技術：
由于通過電纜向深海中工作的機電設備提供大功率電能的設備昂貴且技術難度大，目前大部分深海機電設備都通過自帶大功率蓄電池提供電力。深海機電設備在深海惡劣的壓力、洋流、地質等環境條件下工作，因此要求其供電單元具有良好的工作可靠性、穩定性和安全性。迄今為止，常用的深海機電設備供電單元大多是采用圓柱形耐壓容器封裝的銀鋅電池、鋰離子電池等，在耐壓容器內不充裝液體介質；這種供電單元其耐壓容器在深水的壓力下容易漏水和損壞；且成本高；體積比較大、重量較重；也有少數是采用非耐壓容器封裝的普通鉛酸電池，并在容器內充裝有絕緣液體介質。這種鉛酸電池使用時有排氣困難、容易發生電解液泄露等問題，還有體積大、笨重等缺點。
發明內容
本實用新型的目的在于克服以上缺點，提供一種使用安全、可靠、重量輕、體積小、可降低成本的水下設備用鋰離子電池供電單元。
本實用新型采用的技術方案是供電單元包括單個或多個串聯或并聯的鋰離子電池，封裝鋰電池的密封容器，在容器內固定鋰電池的固定件或填充物，一個或多個安裝于容器上用于充電和向外輸出電能的水下電纜插座，連接各鋰電池和水下電纜插座的導線，其特征在于封裝鋰電池的容器是非耐壓密封容器，在容器內充滿有絕緣性液體介質，在容器內部或外部裝有內、外壓力平衡裝置，以保證容器內液體壓力與容器外水壓力基本相等，容器壁上有一個或多個用于向容器內灌裝或排出絕緣液體及通氣用的孔道。
所述鋰離子電池為內部不含液體電解液的聚合物鋰離子電池；如果采用內部含液態電解液的鋰離子電池，則電池單體內部必須完全充滿液體(不含空腔)，且電池外殼具備一定的可壓縮變形或其它的允許電池容積變化以實現電池內外液體壓力平衡的能力。
所述內、外壓力平衡裝置可以是橡膠皮囊、端部封閉的波紋管，也可以是帶活塞或柱塞的腔體，也可以是安裝在容器壁上的柔性平衡膜片。還可以在橡膠皮囊、波紋管、活塞或柱塞外部通過加上彈簧，以施加一定的壓力，使容器內的液體壓力略高于容器外的水的壓力，以確保外部水不會進入容器。
如果壓力平衡裝置安裝在容器外部，壓力平衡裝置需通過管道與容器內部連通；多個供電單元可以共用一個外接壓力平衡裝置，相互間通過管道連通。
容器的一個或多個端面上設有可開合的蓋子，以便安裝或將鋰電池從容器內部取出；容器蓋于與容器之間通過密封溝槽和密封圈進行密封。
所述絕緣性液體介質，一般采用絕緣性礦物油，如變壓器油、液壓油等，也可以是其他無腐蝕性的絕緣性有機液體，如乙醇、丙三醇等。液體介質應充滿整個容器，確保容器內基本無空氣。
所述容器內固定鋰電池的固定件一般為壓條、壓板、螺栓螺母等，也可以采用彈簧壓緊、彈性扎帶捆扎等方式。也可以通過采用絕緣柔性填充物將鋰電池與容器壁之間的空隙填塞卡緊固定。
本實用新型的優點是(1)重量輕體積小在相同電池容量條件下，與目前普遍采用的耐壓容器封裝的電池供電單元相比，其重量體積減小50％以上，與采用非耐壓充液容器封裝的鉛酸電池相比，其重量體積減小70％以上；(2)安全可靠由于不采用耐壓容器、電池內無電解液、充放電時無氣體產生，很好地解決了其他類型供電單元存在的問題；(3)成本大大降低與目前普遍采用的耐壓容器封裝的電池供電單元相比，其成本僅為耐壓容器封裝的電池供電單元的40％左右。
圖1為鋰電池供電單元原理圖；圖2為鋰電池供電單元結構示意圖；
圖3為鋰電池多單元組合外置補償結構示意圖。
具體實施方式
以
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。
實施例本實施例采用串聯聯接的28節120Ah聚合物鋰離子電池2組成供電單元，供電能力為100VDC120Ah。單個電池2采用鋁塑膜軟包裝形式，外形為長方形。電池組封裝固定于用耐海水腐蝕的不銹鋼制成的長方形的非耐壓容器1中。容器一側開口，開口處配有平板形容器蓋子4，容器蓋子4與容器1之間通過密封溝槽和密封壓條11進行密封，采用螺栓連接。28節電池分兩排緊密排列于容器1底部，其接線端子均朝向容器蓋子4方向。電池與電池之間、電池與容器1的壁之間均有軟薄絕緣板14隔開，起絕緣隔離和隔振的作用。兩列電池頂部均分別通過兩根小槽鋼13及其兩端的螺栓壓緊固定于容器1中，電池2側面則通過容器1一側的壓板和螺栓12壓緊固定。容器1的一個端面上穿過容器壁安裝有兩個單芯水密電纜插座和兩個16芯水密電纜插座9，各插座9與容器1間通過“O”形密封圈密封。28節電池2組成的電池組先用銅導線3全部串聯聯接，電池組正負兩極再分別用帶耐油包皮的銅導線3連接至兩個單芯電纜插座9；28節電池串聯形成的共29個串聯節點也分別通過稍細一些的帶耐油包皮的銅導線按順序連接至兩個16芯電纜插座9上共32芯中的一芯，29個節點共使用29芯，剩余3芯不接線作備用。在容器1一端預留的空間中安裝有兩個起壓力平衡補償作用的小橡膠皮囊7，皮囊7出口通過一根短管穿過容器1壁通向容器外面，短管與容器1間通過密封圈密封。在容器1端面的壁上還開有兩個帶螺紋的充油通氣孔8，孔8中配有可拆裝的密封螺絲堵頭15。容器1內除安裝有電池組2、橡膠皮囊7等部件外，還充滿絕緣性液體介質5，一般為變壓器油或普通液壓油。
本供電單元在安裝時先在容器1中安裝固定電池組2、橡膠皮囊7、水密插座9，再用導線3串聯連接電池組2，再連接水密插座9；將兩橡膠皮囊7中的空氣擠出約一半的體積，再用可拆卸的塞子將橡膠皮囊出口(短管口)密封堵死；固定和蓋緊容器蓋子4，并確保蓋子4與容器1之間的密封；將兩個充油通氣孔的密封堵頭15拆下，向容器1內充絕緣性液體介質5，充裝液體介質5時應盡可能將容器1充滿，不留空氣，并且使液體5中的氣泡盡量排出；然后將兩個充油通氣孔8用密封螺絲堵頭15堵死，再將兩橡膠皮囊7出口的密封塞子拆下，本供電單元即裝配完畢。在不使用的情況下，最好將四個水密插座9用相應的盲插頭10插上。
本供電單元在水下機電設備上可根據方便任意安裝固定，只要便于接插水密電纜插頭、便于安裝維修即可。用帶相應插頭的水密電纜連接本供電單元和用電部件后即可供電。也可多個供電單元用水密電纜串聯或并聯后再使用，以提高供電能力。本供電單元的充電應根據容器內安裝的的電池的要求進行，不同電池廠家可能有不同的要求。一般可以整體串聯充電，也可單個單個電池分別充電，或先整體串聯充電再單個電池均衡充電，也有可能需要采用電池廠家提供的帶電池檢測保護模塊的專用充電設備進行充電。
權利要求1.一種水下設備用鋰電池供電單元，包括單個或多個串聯或并聯的鋰電池、封裝鋰電池的容器、在容器內固定鋰電池的固定件或填充物，一個或多個安裝于容器上用于充電和向外輸出電能的水下電纜插座，連接各鋰電池和水下電纜插座的導線，其特征在于封裝鋰電池的容器是非耐壓密封容器，在容器內充滿絕緣性液體介質，在容器內部或外部設有內、外壓力平衡裝置，容器壁上有一個或多個用于向容器內灌裝或排出絕緣液體及通氣用的孔道。
2.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于所述鋰離子電池為內部不含液體電解液的聚合物鋰離子電池。
3.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于所述鋰離子電池是內部含液態電解液的鋰離子電池，其電池單體內部完全充滿液體。
4.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于壓力平衡裝置安裝在容器外部，通過管道與容器內部連通。
5.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于多個供電單元共用一個外接壓力平衡裝置，相互間通過管道連通。
6.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于所述壓力平衡裝置可以是橡膠皮囊、端部封閉的波紋管、帶活塞或柱塞的腔體，或在它們的外部加設一根彈簧，或在容器壁上安裝柔性平衡膜片。
7.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于容器的一個或多個端面上設有可開合的蓋子，容器蓋子與容器之間通過密封材料密封。
8.根據權利要求1所述的鋰電池供電單元，其特征在于所述絕緣性液體介質，是絕緣性礦物油或其他無腐蝕性的絕緣性有機液體。
專利摘要本實用新型公開了一種水下設備用鋰電池供電單元。包括單個或多個串聯或并聯的鋰電池、封裝鋰電池的容器、在容器內固定鋰電池的固定件或填充物，一個或多個安裝于容器上用于充電和向外輸出電能的水下電纜插座，連接各鋰電池和水下電纜插座的導線，其特征在于封裝鋰電池的容器是非耐壓密封容器，在容器內充滿絕緣性液體介質，在容器內部或外部設有內、外壓力平衡裝置，容器壁上有一個或多個用于向容器內灌裝或排出絕緣液體及通氣用的孔道。本實用新型重量輕體積小、使用安全可靠、成本僅為耐壓容器封裝的電池供電單元的40％左右。
文檔編號H02J7/00GK2927332SQ20062005170
公開日2007年7月25日 申請日期2006年7月20日 優先權日2006年7月20日
發明者萬步炎, 黃筱軍, 李波 申請人:萬步炎, 黃筱軍, 李波