一种基于DSP的航空电池管理系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于DSP的航空电池管理系统，以DSP为控制核心，以整流滤波、全桥逆变、高频变压、Buck-Boost电路为主功率电路，并添加有电源模块、可视化模块、安全保护模块等辅助电路。充电时，在DSP控制三相固态继电器闭合后，主电路工作，对蓄电池进行充电。放电时，DSP发出一定占空比的PWM波，对Buck-Boost电路进行控制，通过放电电阻对蓄电池进行大电流放电。工作过程中同时对三相交流电进行实时监控，如果检测到有缺相或者欠压情况出现，可以随时切断继电器开关。

【技术实现步骤摘要】


本专利技术涉及的是一种电池管理系统，特别涉及的是一种基于DSP的航空电池管理系统。

技术介绍

航空蓄电池是飞行器中极为重要的部分，常用于飞行器发动机的启动及通信、照明。在飞行器发动机空中停转时，航空蓄电池能直接或间接的启动发动机，并在主电源非正常工作时，为飞行器的各个能源设备提供电力支持。所以航空蓄电池对飞行器的安全行驶，有着十分重要的功用。飞行器的电源系统一般为发电为主电源，蓄电池或涡轮发电机为备用电源或应急电源，在一些对体积要求较严的情况下，通常会舍弃涡轮发电机，只选航空蓄电池为应急电源。当飞机主电源不能正常工作时，航空蓄电池将成为飞行器安全落地的唯一保障。
航空蓄电池对于飞行器如此重要，然而在实际使用中，航空蓄电池的寿命往往只有其设计标准的2/3，造成这种结果的主要原因就是充电方法的不当，具体来讲，就是蓄电池的过度充电。蓄电池过充电危害甚大。众所周知，蓄电池充电本身就是放热反应，但在蓄电池过度充电时，会造成蓄电池大量氢气、氧气析出，而同时氧气又在蓄电池负极重现复合为水，此时的化学反应的发热量远远大于正常充电时的发热量。而电池过度发热，会引起充电电流的下降速率降低，促使电解水的反应加剧，情况严重时甚至会逆转正常充电时电流应逐步下降这一趋势，使得电流不降反升。而一旦充电电流反升，又增加新的发热，如此往复，就会产生热失控。热失控会导致蓄电池的电极板和壳体不断软化，热失控现象过于严重时，会造成蓄电池物理结构破裂。通过合理设置蓄电池的充电方式，可杜绝过度充电现象，减少对蓄电池的损害，有效延长蓄电池的使用年限，保持蓄电池有效使用容量，故而，研究设计一个合理的、高效的航空电池管理系统非常必要。

技术实现思路

本专利技术的一种基于DSP的航空电池管理系统，目的是提供一种针对基于烧结式镉镍航空蓄电池的电池管理系统，特别是消除镉镍蓄电池的记忆效应的航空电池管理系统。
本专利技术的目的是这样实现的：一种基于DSP的航空电池管理系统，以DSP控制器为控制核心，以整流滤波、全桥逆变、高频变压器、Buck-Boost电路为主功率电路，并添加有电源模块、可视化模块、安全保护模块等辅助电路。
一种基于DSP的航空电池管理系统，其工作原理为：充电时，在DSP控制三相固态继电器闭合后，主电路工作。三相交流电源经整流滤波、全桥逆变、高频变压及二次整流滤波后，得到高品质高质量的直流电，对蓄电池进行充电。其中，DSP发出PWM波经过驱动电路的变换对全桥逆变电路中MOSFET管进行控制，进而控制逆变电路输出功率的大小。放电时，DSP发出一定占空比的PWM波，对Buck-Boost电路进行控制，通过放电电阻对蓄电池进行大电流放电。充电和放电过程中都有电流和电压信息的采集，在DSP中处理之后发送到LCD进行显示。工作过程中同时对三相交流电进行实时监控，如果检测到有缺相或者欠压情况出现，可以随时切断继电器开关。
采用Buck-Boost升压电路，对蓄电池进行变压处理后放电，这样可增大放电电流，加快放电进程，并有效避免因蓄电池电压过低使负载不能工作，使得电池放电过程意外中断的情况发生。
当电力电子器件S导通时，电池向电感L充电，充电电流基本为I1值不变，同时电容C上的电压向放电电阻供电，由于C值很大，输出电压基本保持U0不变。当S关断时，电池和电感L同时向电容C充电并向负载供能。由于电路在稳定状态工作下，电感L在一个周期中积累的能量与放出的能量值相等，得下式：
变换后可得：
其中T为S的开断周期，ton和toff分别是单位周期内S开通的时间和关断的时间，E为电池供电电压。
本专利技术的有益效果：本专利技术具有模块化、实时性、扩展性好等优点，能够在舰载航空保障系统中得到广泛应用。
附图说明
图1为本专利技术的系统结构原理图；
图2为整个系统的物理结构；
图3为本专利技术的硬件连接图。
具体实施方式
下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
结合图1，图1为本专利技术的系统结构原理图；一种基于DSP的航空电池管理系统，以DSP控制器为控制核心，以整流滤波、全桥逆变、高频变压器、Buck-Boost电路为主功率电路，并添加有电源模块、可视化模块、安全保护模块等辅助电路。
一种基于DSP的航空电池管理系统，其工作原理为：充电时，在DSP控制三相固态继电器闭合后，主电路工作。三相交流电源经整流滤波、全桥逆变、高频变压及二次整流滤波后，得到高品质高质量的直流电，对蓄电池进行充电。其中，DSP发出PWM波经过驱动电路的变换对全桥逆变电路中MOSFET管进行控制，进而控制逆变电路输出功率的大小。放电时，DSP发出一定占空比的PWM波，对Buck-Boost电路进行控制，通过放电电阻对蓄电池进行大电流放电。充电和放电过程中都有电流和电压信息的采集，在DSP中处理之后发送到LCD进行显示。工作过程中同时对三相交流电进行实时监控，如果检测到有缺相或者欠压情况出现，可以随时切断继电器开关。
采用Buck-Boost升压电路，当电力电子器件S导通时，电池向电感L充电，充电电流基本为I1值不变，同时电容C上的电压向放电电阻供电，由于C值很大，输出电压基本保持U0不变，当S关断时，电池和电感L同时向电容C充电并向负载供能，由于电路在稳定状态工作下，电感L在一个周期中积累的能量与放出的能量值相等，得下式：
变换后可得：
其中T为S的开断周期，ton和toff分别是单位周期内S开通的时间和关断的时间，E为电池供电电压。
结合图2，图2为整个系统的物理结构；本文设计的航空电池管理系统除了主功能电路外，还包含有许多起的辅助电路，如散热电路、缺相检测电路、警报电路等。正常工作时，空气开关应手动闭合，380V的三相交流电源流经保险模块后，与三相固态继电器连接。如果DSP发出控制信号，使三线固态继电器闭合，那么380V三相交流电就会流经整流桥产生直流电。DSP通过继电器控制电磁开关，而电磁开关控制着系统与电池的连接，充电或者放电过程中，电磁开关都要闭合，否则系统连接不上电池，充电和放电就无从谈起。
结合图3，图3为本专利技术的硬件连接图。在本专利技术中，使用的芯片多种多样，这些芯片与DSP均需要合适的供电电源，为保证电路的正常工作，在三相交流电流过空气开关后，本设计添加一交直流变压器，将380V的交流电转化为220V的直流电，然后，分别对24V、12V、5V和两个15V的电源进行供电，最终保证LCD、风扇、DSP控制板、放电板的正常工作。
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【技术保护点】
一种基于DSP的航空电池管理系统，其特征在于：以DSP为控制核心，以整流滤波、全桥逆变、高频变压、Buck‑Boost电路为主功率电路，并装置有电源模块、可视化模块、安全保护模块。

【技术特征摘要】
1.一种基于DSP的航空电池管理系统，其特征在于：以DSP为控制核心，以整流滤波、全桥逆变、高频变压、Buck-Boost电路为主功率电路，并装置有电源模块、可视化模块、安全保护模块。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP的航空电池管理系统，其特征在于：其工作原理为：充电时，DSP控制三相固态继电器闭合，主电路工作，三相交流电源经整流滤波、全桥逆变、高频变压及二次整流滤波后，得到直流电，对蓄电池进行充电，DSP发出PWM波经过驱动电路的变换对全桥逆变电路中MOSFET管进行控制，放电时，DSP发出一定占空比的PWM波，对Buck-Boost电路进行控制，放电电阻对蓄电池进行大电流放电，充电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永刚，胡晶，
申请(专利权)人：哈尔滨金都太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23