一種井下用高溫鋰電池控制器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種鉆井電池控制器，尤其是一種井下用的高溫鋰電池控制裝置。
【背景技術】
[0002]隨著深井、超深井愈來愈普及，鉆井難度增加，如何解決井下儀器供電問題，增加電池井下使用時間，減少起下鉆頻率，已成為當前急迫解決的問題。傳統的單電池供電，在面對愈發復雜的井況，已是難以為繼。
[0003]目前，解決上述問題的方法，其一是自發電，利用泥漿脈沖沖擊渦輪發電，給井下儀器提供持久動力，是井下隨鉆儀器供電未來發展的趨勢。但因其系統相對復雜，實現起來相對困難，在中低端市場尚未應用普及。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于提供一種井下用高溫鋰電池控制器，既能兼容現有儀器，又可以盡可能的提高鋰電池井下使用時間。
[0005]本實用新型的技術方案是:一種井下用高溫鋰電池控制器，包括電流采集單元、電池切換單元、電池電壓采集單元、控制器供電單元、控制器主控單元，電流采集單元采用電流采集芯片對整根儀器串工作電流實現采集和存儲；電池切換單元由兩級大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實現用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關；電池電壓采集單元采用主控單片機自帶的12位AD轉換器實現對兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨立于整個儀器串供電之外，采取雙電池并聯結構，共同給控制器供電，為控制器在井下持續供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機最小系統及存儲器組成。
[0006]所述的電流采集單元結合電池電壓和時間參數對電池耗電量做出估算，切換另一路電池供電，或根據采集電池電流的大小，會切斷電池電壓。
[0007]所述的電池切換單元輸出級的二極管防止誤觸發時造成的兩電池相互充放電現象。
[0008]所述的電池電壓采集單元用以輔助計算電池在井下的耗電量(焦耳)，判斷電池是否空接，或對數據回放，表征電池在井下放電曲線。
[0009]所述的控制器供電單元Dl、D2 二極管(1N4007)防止兩電池因并聯造成相互充電短路。
[0010]所述的控制器供電單元采用寬輸入范圍高轉換效率的開關電源模塊，將電池電壓斬波降壓轉換為5V后，給整根控制短節供電。
[0011]所述的控制器主控單元中單片機在檢測到兩根電池功耗均已到達閾值后，將發預警信號給探管，并切斷兩根電池供電，進入休眠模式。
[0012]與現有技術相比，本實用新型的優點是:該高溫鋰電池控制器采用超低功耗單片機作為主控MCU，實現對兩根電池電壓、儀器串工作電流及使用時間采集存儲。通過對采集的各原始數據整合，估算出單根電池的耗電量及剩余，在達到電池設定的使用閾值時實現雙電池之間的智能切換。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的連接圖；
[0014]圖2為本實用新型的電池切換單元電路連接圖；
[0015]圖3為本實用新型的電池電壓采集單元電路連接圖。
[0016]圖中:1為電流采集單元，2為電池切換單元，3為電池電壓采集單元，4為控制器供電單元，5為控制器主控單元，6為電池。
【具體實施方式】
[0017]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0018]如圖1，一種井下用高溫鋰電池控制器，包括電流采集單元1、電池切換單元2、電池電壓采集單元3、控制器供電單元4、控制器主控單元5，電流采集單元I采用電流采集芯片對整根儀器串工作電流實現采集和存儲；電池切換單元2由兩級大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實現用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關；電池電壓采集單元3采用主控單片機自帶的12位AD轉換器實現對兩根電池的電壓采集；控制器供電單元4，獨立于整個儀器串供電之外，采取雙電池6并聯結構，共同給控制器供電，為控制器在井下持續供電提供保障；控制器主控單元5由主控單片機最小系統及存儲器組成。
[0019]所述的電流采集單元I結合電池6電壓和時間參數對電池6耗電量做出估算，在達到使用閾值后，控制器會切斷該根電池6，控制器還會實時根據采集電池6電流的大小，在遇到持續(超過動態電流發碼時間)的大電流或后級短路狀況時，將會切斷電池6電壓，實現對鋰電池6保護，防止電池6爆炸事故發生。
[0020]如圖2，所述的電池切換單元2由兩級大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實現用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關。輸出級的二極管1N4007可以防止誤觸發時造成的兩電池6相互充放電現象，確保兩根電池6在井下的使用安全。
[0021]如圖3，所述的電池電壓采集單元3采用主控單片機自帶的12位AD轉換器實現對兩根電池6的電壓采集，用以輔助計算電池6在井下的耗電量(焦耳)，并可以判斷兩根電池6是否空接。對電池6電壓的采集存儲，也有助于對數據回放，表征電池6在井下放電曲線。
[0022]所述的控制器供電單元4 D1、D2 二極管(1N4007)防止兩電池6因并聯造成相互充電短路。控制器供電單元4采用寬輸入范圍高轉換效率的開關電源模塊，將電池6電壓斬波降壓轉換為5V后，給整根控制短節供電。
[0023]所述的控制器主控單元5中單片機在檢測到兩根電池6功耗均已到達閾值后，將發預警信號給探管，并切斷兩根電池6供電，進入休眠模式。
[0024]在儀器下井前，通過上位機軟件向控制器下發兩根電池6的初始狀態參數，設置井下工作模式(兼容單電池供電方式)。控制器會根據兩根電池6狀態參數智能的選擇初始使用的電池，也可手動通過軟件指定首先使用的電池6編號。
[0025]該控制器支持對井下電池6參數回放，在儀器起鉆后，可以讀取出兩電池6在井下的使用的數據，并給出兩根電池6最終的狀態余量，指示現場人員是否需要更換電池6。
【主權項】
1.一種井下用高溫鋰電池控制器，包括電流采集單元、電池切換單元、電池電壓采集單元、控制器供電單元、控制器主控單元，其特征在于:電流采集單元采用電流采集芯片對整根儀器串工作電流實現采集和存儲；電池切換單元由兩級大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實現用小電壓電平控制高電壓的開關；電池電壓采集單元采用主控單片機自帶的12位AD轉換器實現對兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨立于整個儀器串供電之外，采取雙電池并聯結構，共同給控制器供電，為控制器在井下持續供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機最小系統及存儲器組成。
2.根據權利要求1所述的一種井下用高溫鋰電池控制器，其特征在于所述的電池切換單元輸出級的二極管防止誤觸發時造成的兩電池相互充放電現象。
3.根據權利要求1所述的一種井下用高溫鋰電池控制器，其特征在于所述的控制器供電單元D1、D2 二極管防止兩電池因并聯造成相互充電短路。
【專利摘要】一種井下用高溫鋰電池控制器，包括電流采集單元、電池切換單元、電池電壓采集單元、控制器供電單元、控制器主控單元，電流采集單元采用電流采集芯片對整根儀器串工作電流實現采集和存儲；電池切換單元由兩級大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實現用小電壓（5V）電平控制高電壓（電池電壓：28V）的開關；電池電壓采集單元采用主控單片機自帶的12位AD轉換器實現對兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨立于整個儀器串供電之外，采取雙電池并聯結構，共同給控制器供電，為控制器在井下持續供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機最小系統及存儲器組成。優點是對采集的各原始數據整合，估算出單根電池的耗電量及剩余，在達到電池設定的使用閾值時實現雙電池之間的智能切換。
【IPC分類】H02J7-00, H02J7-36
【公開號】CN204290370
【申請號】CN201420699025
【發明人】韓文峰, 付翠玲, 張小龍, 顧鵬, 常春艷
【申請人】斯倫貝謝金地偉業油田技術(山東)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年11月20日