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AUV 圆柱电池舱锂离子电池组模块化设计

宋德勇 何巍巍 李邦鹏 郑鹏 杨申申 王磊

宋德勇, 何巍巍, 李邦鹏, 等. AUV 圆柱电池舱锂离子电池组模块化设计[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(5): 644-649 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112009
引用本文: 宋德勇, 何巍巍, 李邦鹏, 等. AUV 圆柱电池舱锂离子电池组模块化设计[J]. 水下无人系统学报, 2022, 30(5): 644-649 doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112009
SONG De-yong, HE Wei-wei, LI Bang-peng, ZHENG Peng, YANG Shen-shen, WANG Lei. Modular Design of Lithium-ion Battery Packs for Cylindrical Battery Cabins of AUV[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(5): 644-649. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112009
Citation: SONG De-yong, HE Wei-wei, LI Bang-peng, ZHENG Peng, YANG Shen-shen, WANG Lei. Modular Design of Lithium-ion Battery Packs for Cylindrical Battery Cabins of AUV[J]. Journal of Unmanned Undersea Systems, 2022, 30(5): 644-649. doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112009

AUV 圆柱电池舱锂离子电池组模块化设计

doi: 10.11993/j.issn.2096-3920.202112009
基金项目: 工信部高技术船舶科研项目(2018[473])
详细信息
    作者简介:

    宋德勇(1990-), 男, 博士, 高级工程师, 主要研究方向为潜水器电池设计

  • 中图分类号: TJ631; U674; TM911.3

Modular Design of Lithium-ion Battery Packs for Cylindrical Battery Cabins of AUV

  • 摘要: 电池组容量和可靠性直接影响着自主水下航行器(AUV)的航程、安全和总体性能。文中针对某AUV能源系统的技术指标, 基于模块化和双冗余设计思想, 选择21700锂离子电池作为单体电芯进行电池组设计, 单模块充分利用圆柱电池舱内部空间提高电池组容量, 多模块串并联的结构方便定位故障和进行维护, 2个电池组并联的方式使其具有更高的可靠性。试验结果显示其系统能量密度可达200 Wh/kg, 表明进行模块化设计的电池组具有较高的能量密度和可靠性, 提高了电池组的可维性。

     

  • 图  1  电池组组成框图

    Figure  1.  Battery pack composition

    图  2  动力电池组模块示意图

    Figure  2.  Schematic diagram of power battery pack module

    图  3  动力电池组模块

    Figure  3.  Module of power battery pack

    图  4  电池模块展开效果图

    Figure  4.  Diagram of battery pack module expansion effect

    图  5  电池组模块实物照片

    Figure  5.  Picture of battery pack module

    图  6  动力电池组电气原理图

    Figure  6.  Electrical schematic diagram of power battery packs

    图  7  动力电池模组与电池舱装配图

    Figure  7.  Assembly picture of power battery module in ba- ttery cabin

    图  8  电池低温放电试验

    Figure  8.  Low temperature battery discharge test

    图  9  动力电池模组−20 ℃放电曲线

    Figure  9.  Discharges curves of power battery module at −20 ℃

    表  1  常温放电容量测试结果

    Table  1.   Test results of discharge capacity at room temperature

    电池组
    编号
    测试
    编号
    放电容量
    /Ah
    放电电量
    /kWh
    平均电量
    /kWh
    动力
    电池1
    1#116.7812.6112.60
    2#116.6912.60
    3#116.6812.60
    动力
    电池2
    1#117.8012.7212.62
    2#116.2312.55
    3#116.3812.57
    控制
    电池1
    1#500.1612.6012.64
    2#501.3512.63
    3#503.6612.69
    控制
    电池2
    1#500.1812.6012.62
    2#501.7312.64
    3#501.3612.63
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-12-09
  • 修回日期:  2022-01-26
  • 网络出版日期:  2022-09-15

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