一種井下用高溫鋰電池控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)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(shù)】
[0002]隨著深井、超深井愈來(lái)愈普及，鉆井難度增加，如何解決井下儀器供電問(wèn)題，增加電池井下使用時(shí)間，減少起下鉆頻率，已成為當(dāng)前急迫解決的問(wèn)題。傳統(tǒng)的單電池供電，在面對(duì)愈發(fā)復(fù)雜的井況，已是難以為繼。
[0003]目前，解決上述問(wèn)題的方法，其一是自發(fā)電，利用泥漿脈沖沖擊渦輪發(fā)電，給井下儀器提供持久動(dòng)力，是井下隨鉆儀器供電未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。但因其系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)相對(duì)困難，在中低端市場(chǎng)尚未應(yīng)用普及。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)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(xiàn)有儀器，又可以盡可能的提高鋰電池井下使用時(shí)間。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)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(duì)整根儀器串工作電流實(shí)現(xiàn)采集和存儲(chǔ)；電池切換單元由兩級(jí)大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實(shí)現(xiàn)用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關(guān)；電池電壓采集單元采用主控單片機(jī)自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨(dú)立于整個(gè)儀器串供電之外，采取雙電池并聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同給控制器供電，為控制器在井下持續(xù)供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機(jī)最小系統(tǒng)及存儲(chǔ)器組成。
[0006]所述的電流采集單元結(jié)合電池電壓和時(shí)間參數(shù)對(duì)電池耗電量做出估算，切換另一路電池供電，或根據(jù)采集電池電流的大小，會(huì)切斷電池電壓。
[0007]所述的電池切換單元輸出級(jí)的二極管防止誤觸發(fā)時(shí)造成的兩電池相互充放電現(xiàn)象。
[0008]所述的電池電壓采集單元用以輔助計(jì)算電池在井下的耗電量(焦耳)，判斷電池是否空接，或?qū)?shù)據(jù)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(lián)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(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源模塊，將電池電壓斬波降壓轉(zhuǎn)換為5V后，給整根控制短節(jié)供電。
[0011]所述的控制器主控單元中單片機(jī)在檢測(cè)到兩根電池功耗均已到達(dá)閾值后，將發(fā)預(yù)警信號(hào)給探管，并切斷兩根電池供電，進(jìn)入休眠模式。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是:該高溫鋰電池控制器采用超低功耗單片機(jī)作為主控MCU，實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池電壓、儀器串工作電流及使用時(shí)間采集存儲(chǔ)。通過(guò)對(duì)采集的各原始數(shù)據(jù)整合，估算出單根電池的耗電量及剩余，在達(dá)到電池設(shè)定的使用閾值時(shí)實(shí)現(xiàn)雙電池之間的智能切換。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的連接圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型的電池切換單元電路連接圖；
[0015]圖3為本實(shí)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(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)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(duì)整根儀器串工作電流實(shí)現(xiàn)采集和存儲(chǔ)；電池切換單元2由兩級(jí)大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實(shí)現(xiàn)用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關(guān)；電池電壓采集單元3采用主控單片機(jī)自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池的電壓采集；控制器供電單元4，獨(dú)立于整個(gè)儀器串供電之外，采取雙電池6并聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同給控制器供電，為控制器在井下持續(xù)供電提供保障；控制器主控單元5由主控單片機(jī)最小系統(tǒng)及存儲(chǔ)器組成。
[0019]所述的電流采集單元I結(jié)合電池6電壓和時(shí)間參數(shù)對(duì)電池6耗電量做出估算，在達(dá)到使用閾值后，控制器會(huì)切斷該根電池6，控制器還會(huì)實(shí)時(shí)根據(jù)采集電池6電流的大小，在遇到持續(xù)(超過(guò)動(dòng)態(tài)電流發(fā)碼時(shí)間)的大電流或后級(jí)短路狀況時(shí)，將會(huì)切斷電池6電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池6保護(hù)，防止電池6爆炸事故發(fā)生。
[0020]如圖2，所述的電池切換單元2由兩級(jí)大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實(shí)現(xiàn)用小電壓(5V)電平控制高電壓(電池電壓:28V)的開關(guān)。輸出級(jí)的二極管1N4007可以防止誤觸發(fā)時(shí)造成的兩電池6相互充放電現(xiàn)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(jī)自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池6的電壓采集，用以輔助計(jì)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(duì)電池6電壓的采集存儲(chǔ)，也有助于對(duì)數(shù)據(jù)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(lián)造成相互充電短路?？刂破鞴╇妴卧?采用寬輸入范圍高轉(zhuǎn)換效率的開關(guān)電源模塊，將電池6電壓斬波降壓轉(zhuǎn)換為5V后，給整根控制短節(jié)供電。
[0023]所述的控制器主控單元5中單片機(jī)在檢測(cè)到兩根電池6功耗均已到達(dá)閾值后，將發(fā)預(yù)警信號(hào)給探管，并切斷兩根電池6供電，進(jìn)入休眠模式。
[0024]在儀器下井前，通過(guò)上位機(jī)軟件向控制器下發(fā)兩根電池6的初始狀態(tài)參數(shù)，設(shè)置井下工作模式(兼容單電池供電方式)?？刂破鲿?huì)根據(jù)兩根電池6狀態(tài)參數(shù)智能的選擇初始使用的電池，也可手動(dòng)通過(guò)軟件指定首先使用的電池6編號(hào)。
[0025]該控制器支持對(duì)井下電池6參數(shù)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(shù)據(jù)，并給出兩根電池6最終的狀態(tài)余量，指示現(xiàn)場(chǎng)人員是否需要更換電池6。
【主權(quán)項(xiàng)】
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(duì)整根儀器串工作電流實(shí)現(xiàn)采集和存儲(chǔ)；電池切換單元由兩級(jí)大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實(shí)現(xiàn)用小電壓電平控制高電壓的開關(guān)；電池電壓采集單元采用主控單片機(jī)自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨(dú)立于整個(gè)儀器串供電之外，采取雙電池并聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同給控制器供電，為控制器在井下持續(xù)供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機(jī)最小系統(tǒng)及存儲(chǔ)器組成。
2.根據(jù)權(quán)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(jí)的二極管防止誤觸發(fā)時(shí)造成的兩電池相互充放電現(xiàn)象。
3.根據(jù)權(quán)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(lián)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(duì)整根儀器串工作電流實(shí)現(xiàn)采集和存儲(chǔ)；電池切換單元由兩級(jí)大功率MOS管IRF220和IRF9220組成，實(shí)現(xiàn)用小電壓（5V）電平控制高電壓（電池電壓：28V）的開關(guān)；電池電壓采集單元采用主控單片機(jī)自帶的12位AD轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)對(duì)兩根電池的電壓采集；控制器供電單元，獨(dú)立于整個(gè)儀器串供電之外，采取雙電池并聯(lián)結(jié)構(gòu)，共同給控制器供電，為控制器在井下持續(xù)供電提供保障；控制器主控單元由主控單片機(jī)最小系統(tǒng)及存儲(chǔ)器組成。優(yōu)點(diǎn)是對(duì)采集的各原始數(shù)據(jù)整合，估算出單根電池的耗電量及剩余，在達(dá)到電池設(shè)定的使用閾值時(shí)實(shí)現(xiàn)雙電池之間的智能切換。
【IPC分類】H02J7-00, H02J7-36
【公開號(hào)】CN204290370
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420699025
【發(fā)明人】韓文峰, 付翠玲, 張小龍, 顧鵬, 常春艷
【申請(qǐng)人】斯倫貝謝金地偉業(yè)油田技術(shù)(山東)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年11月20日