[發明專利]一種基于VICOR電源模塊的無人直升機鋰電池隔離充電系統

在審

• 申請號: 202010637824.5
• 申請日: 2020-09-04
• 公開（公告）號: CN114142541A
• 公開（公告）日: 2022-03-04
• 發明（設計）人: 湯憲宇
• 申請（專利權）人: 遼寧軌道交通職業學院
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02H7/18;H02M3/28;H02M1/44;H02M1/14;H02M1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于VICOR電源模塊的無人直升機鋰電池充電系統，其特征在于，包括：隔離電源單元和輸出保護單元兩部分，

所述隔離電源單元以VICOR-DCM電源模塊為核心，將無人直升機母線的28V恒壓源，隔離轉換為恒流10A限壓28.2V電源，為電池進行充電；

所述輸出保護單元，用于對充電系統輸出進行保護控制，采用三重保護的方式，盡最大可能保證機上鋰電池的安全性。

2.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的隔離電源單元包含：輸入濾波電路、DCM電源電路、輸出濾波電路、電壓電流采集電路、電壓電流反饋電路和使能與故障電路。

3.根據權利要求2所述的輸入濾波電路，具有雙向隔離作用，可以抑制無人直升機母線上的干擾信號對充電模塊產生影響，同時也防止電源模塊工作時產生的諧波和電磁干擾信號影響無人直升機母線。

4.根據權利要求2所述的DCM電源電路，是整個充電系統的核心，采用VICOR-DCM電源模塊將無人直升機母線的28V恒壓源，隔離轉換為恒流10A限壓28.2V電源，電壓電流反饋電路的反饋信號通過控制電源模塊的電壓控制腳TR來調節輸出的電壓和電流，使能電路通過控制EN腳控制電源模塊是否工作，故障電路通過采集FT腳的電平來判斷電源模塊是否正常工作。

5.根據權利要求2所述的輸出濾波電路，可以有效濾除電源模塊輸出電源中的交流成分，防止交流信號對負載產生電磁干擾等不良影響。

6.根據權利要求2所述的電壓電流采集電路，其中電壓采集電路采用電阻分壓和運算放大器相結合的方式采集充電系統的輸出電壓，并進行運算反饋；其中電流采集電路采用采樣電阻和電流傳感放大器相結合的方式采集充電系統的輸出電流，并進行運算反饋。

7.根據權利要求2所述的電壓電流反饋電路，將電壓電流采集電路獲得的信號輸入至PI運算放大器，通過運算后將電壓電流信號通過二極管選擇后輸入至線性光耦，最后反饋至VICOR-DCM電源模塊的TR腳，控制電源模塊的輸出電壓和電流。

8.根據權利要求2所述的使能與故障電路，通過隔離光耦為外部控制系統提供輸入使能與故障檢測接口，可通過使能EN腳控制電源模塊進行電源變換，可通過檢測FT腳的電壓判斷電源模塊是否正常工作。

9.根據權利要求1所述的系統，其特征在于，所述的輸出保護單元包含：輸出保護功率電路、硬件電壓保護電路和輸出控制電路。

10.根據權利要求9所述的輸出保護功率電路，包含防反二極管和由PMOS組成的輸出開關，可以防止電池電流的反灌，并且可以控制輸出電路是否導通。

11.根據權利要求9所述的硬件電壓保護電路，將輸出電壓與閾值電壓進行比較，當輸出電壓高于閾值電壓時，硬件斷開輸出保護功率電路，停止對電池充電，保障電池的安全。

12.根據權利要求9所述的輸出控制電路，可以為外部系統提供輸出控制接口，外部系統可以通過輸出控制接口控制輸出保護功率電路的通斷，進而可以控制是否對電池充電。

13.權利要求1所述的電池充電系統采用高效率、輕質量的VICOR-DCM電源模塊，將無人直升機母線恒壓源變換為恒壓限流源為電池進行充電，在保證安全性的同時，又極大的降低了充電系統的重量。

14.權利要求1所述的系統，為了確保機上充電的安全性，采用了三級充電保護，第一級為充電使能電路，第二級為輸出控制電路，第三級為硬件電壓保護電路，三級充電保護可以從概率上大大的降低電池過充的概率，保護電池的安全性。