[發(fā)明專利]航空電池電源容錯均衡管理系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107565629A
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設計）人: 黃薛;王友仁
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種可重構電池均衡管理系統(tǒng)，屬于航空蓄電池管理系統(tǒng)領域。

背景技術

蓄電池作為飛機的輔助電源，能夠用于飛機起動、飛行控制與通訊導航類機載電子設備應急供電；空間電源也多采用太陽能轉換為電能存儲在蓄電池中，以保證航天器用電設備的持續(xù)供電。由于串聯(lián)電池組中單體電池的內部特性差異、工作環(huán)境以及使用次數(shù)的不同，導致各單體電池的工作特性不同，從而造成電池組單體間產生不一致性。因此，由于“木桶效應”及故障失效電池將導致整個電池組無法正常工作，造成電池續(xù)航能力下降，嚴重影響電池組整體儲電能力、使用壽命以及安全性。

近年來，國內外研究熱點集中在電池能量均衡管理方法上，對具有電池故障隔離功能并能接入冗余電池的容錯電池組的研究比較少，而對航空電池電源容錯均衡控制系統(tǒng)的研究就更少。本發(fā)明將能量均衡管理系統(tǒng)與電池容錯控制系統(tǒng)相結合，在均衡及容錯過程中對電池進行電壓檢測，電流檢測，溫度檢測以及SOC檢測，完善的可重構電池均衡管理系統(tǒng)可以提高電池組容量利用率，提升電池組使用安全性。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了彌補已有技術缺陷，即航空蓄電池電源通常有可靠性與容錯要求，目前飛機蓄電池電源無故障隔離能力，采用系統(tǒng)冗余備份，本發(fā)明將容錯重構功能與均衡管理功能相結合，提供電源容錯均衡管理系統(tǒng)，實現(xiàn)系統(tǒng)容錯功能的同時進行均衡管理，提高能量利用率。

本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn)：

1.所述航空電池電源容錯均衡管理系統(tǒng)由電池組、充電電路、負載、電池控制板、充放電選擇開關組成，所述電池控制板集成有電池電壓檢測模塊、溫度采集模塊、電流檢測模塊、SOC檢測模塊、觸摸屏顯示模塊、MOSFET驅動模塊、容錯電路模塊、電池均衡模塊；

所述電池組由系統(tǒng)所需額定功率電池組與冗余備份電池組成；

所述的電池組通過充放電選擇開關控制電池組與充電模塊相連或與負載相連；

所述容錯電路模塊與電池組連接，通過電池電壓檢測模塊、溫度采集模塊、電流采集模塊以及SOC檢測模塊判斷失效電池、過充電池、過放電池，隔離相應電池而不影響其他電池充放電進程，同時接入冗余電池使系統(tǒng)以穩(wěn)定功率工作；

所述電池組每節(jié)單體電池連接一個均衡模塊，根據(jù)單體電池SOC選取需要均衡的電池單體，電池組通過均衡回路實現(xiàn)單體與電池組以及電池組與單體間能量的雙向傳遞；

所述的MOSFET驅動模塊可以控制容錯電路模塊以及電池均衡模塊中的開關狀態(tài)；

所述的觸摸屏顯示模塊主頁可以顯示失效故障電池的電池號碼數(shù)、主線電流、環(huán)境溫度、電池組總電壓等信息，通過觸屏方式選擇相應電池的號碼數(shù)可查看各單體電池電壓、電流、溫度、SOC等狀態(tài)信息。

2.將容錯控制系統(tǒng)與均衡管理系統(tǒng)相結合，當無失效故障電池、過充過放電池時，電池組進行能量均衡管理，改善電池組一致性；

當電池組中有失效故障電池或過充電池時通過容錯電路隔離相應電池；

在電池放電時有失效故障電池，隔離相應電池，接入冗余電池，系統(tǒng)正常工作。

3.所述電池容錯電路模塊開關選擇MOSFET，使得電池組在隔離電池時處于電流連續(xù)狀態(tài)，與電池串聯(lián)的MOSFET的漏極與電池正極相連，與電池并聯(lián)的MOSFET的源極與電池負極相連。

4.所述電池均衡模塊由電感、電容和MOSFET組成，當電池組中某節(jié)單體電池SOC過高時，通過控制器產生的PWM波導通與電池單體相連的MOS管，使電池單體能量儲存在與電池單體相連的電感中，當MOS管關閉時，電感能量轉移到與電池組相連的電容中，通過電容將能量轉移到整個電池組；

當電池組中某節(jié)單體電池SOC過低時，通過控制器產生的PWM波導通與電池組相連的MOS管，使電池組能量儲存在與電池組相連的電感中，電容中儲存的電量轉移到單體電池中，同時與單體電池相連的電感進行儲能，當MOS管關閉時，與電池組相連的電感將能量轉移到電容中。

5.所述電池均衡模塊可實現(xiàn)能量的雙向傳遞。根據(jù)單體電池SOC判斷需要均衡的電池，當某節(jié)單體電池SOC過高時，采用升壓模式進行單體電池與電池組的能量轉移，當某節(jié)單體電池SOC過低時，采用降壓模式進行電池組與單體電池的能量轉移；

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)結構框圖；

圖2是本發(fā)明系統(tǒng)算法流程圖；

具體實施方式

下面結合說明書附圖對本發(fā)明的技術方案進行詳細說明。