[發(fā)明專利]一種基于DSP的航空電池管理系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310626854.6
• 申請(qǐng)日: 2013-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104682464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-06-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱功成科技創(chuàng)業(yè)投資有限公司
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00;H02J7/02
• 代理公司: 無(wú)
• 代理人: 無(wú)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種電池管理系統(tǒng)，特別涉及的是一種基于DSP的航空電池管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

航空蓄電池是飛行器中極為重要的部分，常用于飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)及通信、照明。在飛行器發(fā)動(dòng)機(jī)空中停轉(zhuǎn)時(shí)，航空蓄電池能直接或間接的啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，并在主電源非正常工作時(shí)，為飛行器的各個(gè)能源設(shè)備提供電力支持。所以航空蓄電池對(duì)飛行器的安全行駛，有著十分重要的功用。飛行器的電源系統(tǒng)一般為發(fā)電為主電源，蓄電池或渦輪發(fā)電機(jī)為備用電源或應(yīng)急電源，在一些對(duì)體積要求較嚴(yán)的情況下，通常會(huì)舍棄渦輪發(fā)電機(jī)，只選航空蓄電池為應(yīng)急電源。當(dāng)飛機(jī)主電源不能正常工作時(shí)，航空蓄電池將成為飛行器安全落地的唯一保障。

航空蓄電池對(duì)于飛行器如此重要，然而在實(shí)際使用中，航空蓄電池的壽命往往只有其設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的2/3，造成這種結(jié)果的主要原因就是充電方法的不當(dāng)，具體來(lái)講，就是蓄電池的過(guò)度充電。蓄電池過(guò)充電危害甚大。眾所周知，蓄電池充電本身就是放熱反應(yīng)，但在蓄電池過(guò)度充電時(shí)，會(huì)造成蓄電池大量氫氣、氧氣析出，而同時(shí)氧氣又在蓄電池負(fù)極重現(xiàn)復(fù)合為水，此時(shí)的化學(xué)反應(yīng)的發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于正常充電時(shí)的發(fā)熱量。而電池過(guò)度發(fā)熱，會(huì)引起充電電流的下降速率降低，促使電解水的反應(yīng)加劇，情況嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)孓D(zhuǎn)正常充電時(shí)電流應(yīng)逐步下降這一趨勢(shì)，使得電流不降反升。而一旦充電電流反升，又增加新的發(fā)熱，如此往復(fù)，就會(huì)產(chǎn)生熱失控。熱失控會(huì)導(dǎo)致蓄電池的電極板和殼體不斷軟化，熱失控現(xiàn)象過(guò)于嚴(yán)重時(shí)，會(huì)造成蓄電池物理結(jié)構(gòu)破裂。通過(guò)合理設(shè)置蓄電池的充電方式，可杜絕過(guò)度充電現(xiàn)象，減少對(duì)蓄電池的損害，有效延長(zhǎng)蓄電池的使用年限，保持蓄電池有效使用容量，故而，研究設(shè)計(jì)一個(gè)合理的、高效的航空電池管理系統(tǒng)非常必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種針對(duì)基于燒結(jié)式鎘鎳航空蓄電池的電池管理系統(tǒng)自身獨(dú)有的一些特征特別是消除鎘鎳蓄電池的記憶效應(yīng)的航空電池管理系統(tǒng)。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種基于DSP的航空電池管理系統(tǒng)，其組成包括蓄電池管理系統(tǒng)、電源模塊、可視化模塊、安全保護(hù)模塊等輔助電路。充電時(shí)，在DSP控制三相固態(tài)繼電器閉合后，主電路工作。三相交流電源經(jīng)整流濾波、全橋逆變、高頻變壓及二次整流濾波后，得到高品質(zhì)高質(zhì)量的直流電，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

所述的一種基于DSP的航空電池管理系統(tǒng)，其特征是本設(shè)計(jì)中，為使放電過(guò)程快速有效，采用Buck-Boost升壓電路，對(duì)蓄電池進(jìn)行變壓處理后放電，這樣可增大放電電流，加快放電進(jìn)程，并有效避免因蓄電池電壓過(guò)低使負(fù)載不能工作，使得電池放電過(guò)程意外中斷的情況發(fā)生。

本發(fā)明設(shè)計(jì)的蓄電池管理系統(tǒng)以DSP為控制核心，以整流濾波、全橋逆變、高頻變壓、Buck-Boost電路為主功率電路，并添加有電源模塊、可視化模塊、安全保護(hù)模塊等輔助電路。充電時(shí)，在DSP控制三相固態(tài)繼電器閉合后，主電路工作。三相交流電源經(jīng)整流濾波、全橋逆變、高頻變壓及二次整流濾波后，得到高品質(zhì)高質(zhì)量的直流電，對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。其中，DSP發(fā)出PWM波經(jīng)過(guò)驅(qū)動(dòng)電路的變換對(duì)全橋逆變電路中MOSFET管進(jìn)行控制，進(jìn)而控制逆變電路輸出功率的大小。放電時(shí)，DSP發(fā)出一定占空比的PWM波，對(duì)Buck-Boost電路進(jìn)行控制，通過(guò)放電電阻對(duì)蓄電池進(jìn)行大電流放電。充電和放電過(guò)程中都有電流和電壓信息的采集，在DSP中處理之后發(fā)送到LCD進(jìn)行顯示。工作過(guò)程中同時(shí)對(duì)三相交流電進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果檢測(cè)到有缺相或者欠壓情況出現(xiàn)，可以隨時(shí)切斷繼電器開(kāi)關(guān)。

本設(shè)計(jì)中，為使放電過(guò)程快速有效，采用Buck-Boost升壓電路，對(duì)蓄電池進(jìn)行變壓處理后放電，這樣可增大放電電流，加快放電進(jìn)程，并有效避免因蓄電池電壓過(guò)低使負(fù)載不能工作，使得電池放電過(guò)程意外中斷的情況發(fā)生。

當(dāng)電力電子器件S導(dǎo)通時(shí)，電池向電感L充電，充電電流基本為I1值不變，同時(shí)電容C上的電壓向放電電阻供電，由于C值很大，輸出電壓基本保持U0不變。當(dāng)S關(guān)斷時(shí)，電池和電感L同時(shí)向電容C充電并向負(fù)載供能。由于電路在穩(wěn)定狀態(tài)工作下，電感L在一個(gè)周期中積累的能量與放出的能量值相等，得下式：

EI₁t_on=(U_o-E)I₁t_off

變換后可得：