本發(fā)明涉及系留氣球的電源系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種系留氣球自供電系統(tǒng)，用于系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備的供電。

背景技術(shù)：

對于系留氣球的供電方案，目前，普遍為將地面電源升壓后經(jīng)系留纜繩傳輸至囊體后再降壓、變換成球載用電設(shè)備所需的供電體制，即纜繩高壓傳輸供電模式。該供電方式具有技術(shù)成熟，傳輸電能的容量大、連續(xù)工作時間長等優(yōu)點。供電原理框圖如圖1所示。

現(xiàn)有的系留氣球供電技術(shù)具有一定的局限性，僅限于用系留氣球囊體作為任務(wù)系統(tǒng)的搭載平臺。

對于某些特定的任務(wù)需求(如將系留纜繩作為任務(wù)系統(tǒng)的搭載平臺，將纜繩作為天線的輻射體)，目前現(xiàn)有的系留氣球供電技術(shù)無法滿足。由于系留纜繩中電力線的存在，輻射體與纜繩中的電力線構(gòu)成了一個很大的穿心電容，這將大大降低甚低頻天線的輻射效率。為此，在甚低頻發(fā)信時，需要將電力線與輻射體進行短接。而電力線與輻射體的短接將導(dǎo)致錨泊車高壓隔離問題、系統(tǒng)設(shè)備防雷設(shè)計問題、供電設(shè)備絕緣隔離措施問題、電磁兼容設(shè)計問題、供電線與輻射體的感應(yīng)等一系列問題難以處理。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述纜繩傳輸供電方式與特殊的任務(wù)搭載模式帶來的一系列技術(shù)問題難以處理，本發(fā)明取消系留纜繩中的電力線，設(shè)計出一種新的供電方式——系留氣球自供電方式。突破了目前系留氣球纜繩高壓傳輸供電模式的局限性，拓寬了系留氣球的應(yīng)用領(lǐng)域。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

所述一種系留氣球自供電系統(tǒng)，其特征在于：包括球載柴油發(fā)電機組、電能轉(zhuǎn)換設(shè)備、球載蓄電池組和智能充電控制器；

球載柴油發(fā)電機組提供220V交流電，經(jīng)過電能轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換為系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備所需電壓后，輸入智能充電控制器；球載柴油發(fā)電機組還直接連接智能充電控制器，提供向球載蓄電池組充電電壓；

球載蓄電池組與智能充電控制器連接，通過智能充電控制器充電，或向智能充電控制器提供供電電壓；球載蓄電池組向智能充電控制器提供自身狀態(tài)信號；

智能充電控制器通過通訊模塊與球載計算機連接，向球載計算機提供球載蓄電池組狀態(tài)信號。

進一步的優(yōu)選方案，所述一種系留氣球自供電系統(tǒng)，其特征在于：系留氣球自供電系統(tǒng)采用兩種常規(guī)工作模式交替工作；第一工作模式為球載柴油發(fā)電機組工作1小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電，而后球載蓄電池組工作2小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電；第二工作模式為球載柴油發(fā)電機組工作1小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電，同時球載柴油發(fā)電機組通過智能充電控制器向球載蓄電池組充電1小時。

有益效果

本發(fā)明供電系統(tǒng)中包括球載柴油發(fā)電機組和球載蓄電池組，分時交替供電，保證球載用電設(shè)備正常工作。如果油機組故障或電能轉(zhuǎn)換設(shè)備故障甚至氣球逃逸，由球載蓄電池組繼續(xù)給球載應(yīng)急負載供電，以保證球體應(yīng)急回收。

而且油機組和球載蓄電池組交替供電模式，解決了油機組不能長時間連續(xù)運行(油機組最長連續(xù)工作時間為12h)與系留氣球長時間留空之間的矛盾；最大限度減少了柴油的消耗；減輕球載電源系統(tǒng)的重量；有效地利用了蓄電池組的高可靠性的特點從而提高了整個供電系統(tǒng)的可靠性。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。

附圖說明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1：系留纜繩傳輸供電框圖；

圖2：球載電源原理框圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖2所示，本發(fā)明提出的系留氣球自供電系統(tǒng)，包括球載柴油發(fā)電機組(以下簡稱油機組)、電能轉(zhuǎn)換設(shè)備(如直流穩(wěn)壓電源)、球載蓄電池組和智能充電控制器。

油機組提供220V交流電，經(jīng)過電能轉(zhuǎn)換設(shè)備轉(zhuǎn)換為系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備所需電壓后，輸入智能充電控制器；油機組還直接連接智能充電控制器，提供向球載蓄電池組充電電壓。

球載蓄電池組與智能充電控制器連接，通過智能充電控制器充電，或向智能充電控制器提供供電電壓；球載蓄電池組向智能充電控制器提供自身狀態(tài)信號，包括蓄電池溫度信號，蓄電池全電壓，蓄電池半電壓，充電機狀態(tài)，預(yù)計剩余容量等。

智能充電控制器通過通訊模塊與球載計算機連接，向球載計算機提供球載蓄電池組狀態(tài)信號。

系留氣球自供電系統(tǒng)采用兩種常規(guī)工作模式交替工作；第一工作模式為油機組工作1小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電，而后球載蓄電池組工作2小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電；第二工作模式為油機組工作1小時，向系留氣球球載用電系統(tǒng)和設(shè)備供電，同時油機組通過智能充電控制器向球載蓄電池組充電1小時，以補充蓄電池組消耗的容量。兩種常規(guī)工作模式分時交替工作，以保證球載用電設(shè)備正常工作。如果油機組故障或電能轉(zhuǎn)換設(shè)備故障甚至氣球逃逸，由球載蓄電池組繼續(xù)給球載應(yīng)急負載供電，以保證球體應(yīng)急回收。

油機組和球載蓄電池組交替供電模式，解決了油機組不能長時間連續(xù)運行(油機組最長連續(xù)工作時間為12h)與系留氣球長時間留空之間的矛盾；最大限度減少了柴油的消耗；減輕球載電源系統(tǒng)的重量；有效地利用了蓄電池組的高可靠性的特點從而提高了整個供電系統(tǒng)的可靠性。

以某型系留氣球為例，由于該型系留氣球球載用電設(shè)備所需的電壓體制均為直流28V，因此，球上采用直流28V供電系統(tǒng)，采用單相工頻柴油發(fā)電機組和蓄電池組交替供電。其工作模式是油機組工作1小時，蓄電池組工作2小時，然后再由油機組供電1h，同時給蓄電池組充電1h，以補充蓄電池組消耗的容量。兩種供電模式分時交替工作。采用本發(fā)明的系留氣球自供電模式，該型系留氣球球載用電總功率為1131W，球上采用低壓直流28V供電系統(tǒng)。該供電系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低、運行穩(wěn)定、可靠性高等優(yōu)點，系留氣球連續(xù)留空時間不小于10天。

本發(fā)明是對目前系留氣球供電模式的一種創(chuàng)新，經(jīng)試驗驗證，具有安全可靠、通用性強、操作簡單等特點，完全可以滿足中小型系留氣球的用電需求(球載總用電功率在5kW以內(nèi))。對于中小型系留氣球的供電系統(tǒng)設(shè)計具有一定的通用性和借鑒意義。該供電系統(tǒng)的應(yīng)用，開拓了系留氣球搭載任務(wù)系統(tǒng)的空間。為系留氣球的應(yīng)用和發(fā)展贏得更為廣闊的空間。本發(fā)明的系留氣球自供電系統(tǒng)設(shè)計在我國某型系留氣球中得到應(yīng)用，目前該型系留氣球已順利完成基地及部隊試驗、試飛，正處于設(shè)計定型階段。在試驗過程中其供電系統(tǒng)運行穩(wěn)定、故障率低，充分反應(yīng)該系留氣球自供電系統(tǒng)是行之有效的。

盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下在本發(fā)明的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。