航空锂电池组充电管理系统技术方案

本发明专利技术涉及蓄电池充电技术领域，公开一种航空锂电池组充电管理系统，用于提高航空锂电池组充电安全性并确保装机长航时能力。本发明专利技术包括锂电池组、连接器、充电单元、数据采集单元、中央处理器以及总线通讯单元；其中，充电单元与连接器相连接，锂电池组与连接器相连接，连接器与数据采集单元相连接，数据采集单元与中央处理器相连接，总线通讯单元与中央处理器相连接，系统采用恒流限压充电模式，配合充电控制保护策略，充电快速高效，热耗低，自然散热。本发明专利技术适用于航空锂电池组充电管理。

Aviation lithium battery charging management system

【技术实现步骤摘要】
航空锂电池组充电管理系统
本专利技术涉及蓄电池充电
，特别涉及航空锂电池组充电管理系统。
技术介绍
目前航空领域蓄电池系统急需延长蓄电池维护周期，减少拆装次数，同时延长蓄电池应急供电时间，提升长航时能力。锂电池具有能量密度高、循环寿命长、重量轻、无重金属污染等优点，非常符合当前人类可持续发展的绿色要求，尤其在重量及环境适应性要求高的航空领域备受关注。随着锂电池充电管理相关技术的创新步伐正在日益加快，航空机载产品特别是航空锂电池产业也进入了快速发展期,但是总有一些关键技术困扰锂电池在航空领域的发展，特别是锂电池充电安全性、长航时能力及使用寿命。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种航空锂电池组充电管理系统，用于提高航空锂电池组充电安全性并确保装机长航时能力。为解决上述问题，本专利技术采用的技术方案是：航空锂电池组充电管理系统，包括锂电池组、连接器、充电单元、数据采集单元、中央处理器以及总线通讯单元；其中，充电单元与连接器相连接，锂电池组与连接器相连接，连接器与数据采集单元相连接，数据采集单元与中央处理器相连接，总线通讯单元与中央处理器相连接；航空锂电池组充电时，本专利技术的系统将执行以下程序：步骤一：将充电单元接入充电电源，当充电单元接入充电电源后，数据采集单元实时采集输入的充电电源的电压，并将采集到的电压与系统设置的充电电压相比较；步骤二：当采集到充电输入电源电压不低于设定的电压值时，中央处理器输出PWM电平信号，控制充电电源接入充电单元的DC/DC模块，使得DC/DC模块能通过连接器为锂电池组进行充电；步骤三：当DC/DC模块接入到锂电池组后，中央处理器通过数据采集单元实时采集锂电池组的总电压、单体电压和温度，并将采集到的电压及温度与系统设置的充电控制条件相比较；中央处理器同时还将当前时刻的充电电压、电流、温度及工作状态信息通过总线通讯单元发送到外部交联系统；步骤四：当采集到锂电池组的总电压、单体电压和温度满足设定范围时，中央处理器输出PWM电平信号，控制开启DC/DC模块，限制最高输出电压，设置大电流充电标志，以大电流对锂电池组充电；当采集到任意一只单体电压到达设定电压值时，中央处理器停止输出PWM电平信号，关闭DC/DC模块，停止大电流充电；停止大电流充电之后，中央处理器输出控制信号，接通充电单元的电流控制电路，搁置一端时间后，输出PWM电平信号，开启DC/DC模块，转入小电流充电，设置小电流充电标志，以小电流对锂电池组充电，当采集到任意一只单体电压到达设定电压值时，停止小电流充电，清除小电流充电标志，设置充满标志；在充电过程中，当采集到充电DC/DC模块温度大于设定温度一时，中央处理器关闭DC/DC模块，停止充电，当采集到充电DC/DC模块温度降至设定温度二时，中央处理器开启DC/DC模块，重启充电；步骤六：充满后，当中央处理器通过数据采集单元采集到任意一只单体电压小于设定的电压值时，返回步骤一重新启动充电。进一步的，降低系统启动冲击电流，充电电源接入充电电源的DC/DC模块之后，中央处理器延时1s以上再控制DC/DC模块开启。进一步的，步骤四在停止大电流充电之后，可搁置30s后转入小电流充电。进一步的，为了避免中央处理器内置嵌入式软件控制失效形成的单点故障，进一步提高充电的安全性，本专利技术还包括过压保护电路，过压保护电路分别与充电单元、锂电池组相连接；在充电过程中，过压保护电路实时将锂电池组的电压与基准电压比较，当锂电池组的电压大于基准电压时，过压保护电路将关闭充电单元，从而实现充电硬件过压保护。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过充电控制策略实现智能控制，保证锂电池组长时处于较满的容量状态；通过充电保护策略提高了充电的安全性，防止因为过充电造成锂电池组可靠性降低、寿命缩短。充电管理系统采用恒流限压充电模式，配合充电控制保护策略，充电快速高效，热耗低，自然散热，无需进行特殊的散热设计，体积小，重量轻，充电安全可靠且系统电磁兼容。附图说明图1是实施例的系统构成示意图；图2是实施例中充电单元的控制原理示意图；图3是实施例中充电单元的电路示意图图；图4是实施例提供的一种航空锂电池组充电管理系统的控制策略流程图；图5是实施例中过压保护电路原理图。具体实施方式为了提高机载锂电池组充电安全性并确保装机长航时能力，本专利技术提出了一种航空锂电池组充电管理系统，系统通过连接器与锂电池组相连接，同时连接器与数据采集单元相连接，其电压电流温度采样电路与MCU中央处理器交互式连接，电池组的电压、电流、温度信号通过采样电路由中央处理器实现采集，得到当前电池的电压、电流和温度状态；充电管理系统接入充电电源后，由中央处理器通过数据采集单元实时采集充电输入28V电源电压，并将采集到的电压与系统设置的充电电压相比较，若不低于设定的电压值时，中央处理器输出PWM电平信号，控制充电电源接入DC/DC模块，并将采集到的电压及温度与系统设置的充电控制条件相比较，满足设定范围时，中央处理器输出PWM电平信号，控制开启DC/DC模块，限制最高输出电压，根据本专利技术充电控制保护策略实现对锂电池组充电。为达到上述目的，可以通过以下技术方案实现：一种航空锂电池组充电管理系统，包括锂电池组、连接器、充电单元、过压保护电路、数据采集单元、MCU中央处理器以及总线通讯单元；所述充电单元通过连接器，可为多串锂电池组进行充电。所述充电单元由充电电源接入控制电路、充电启停控制电路、DC/DC模块和电流控制电路组成；所述的DC/DC模块由直流电源输入，限压输出直流电源，充电单元的输出端经过保险通过连接器与锂电池组正负极相连接；所述的充电电源接入控制电路与中央处理器和DC/DC模块相连接，用于控制充电电源接入电路的工作，当中央处理器输出一个PWM电平信号时，充电电源接入控制电路有电流流过，此时充电电源接入DC/DC模块；所述的充电启停控制电路与中央处理器和DC/DC模块相连接，用于控制DC/DC模块开通关断的工作，当中央处理器输出一个PWM电平信号时，充电启停控制电路进入工作状态，DC/DC模块开始工作，结合DC/DC模块外围电路设计，限制最高输出电压，产生恒定充电电流；所述电流控制电路与中央处理器和DC/DC模块3电流调节端口相连接，所述充电电流调节可分为2档，当电流控制电路不工作时，充电电流为大电流，当充电电流控制电路工作时，充电电流为小电流。所述充电单元的充电电源接入控制电路具有电源防反及浪涌抑制功能，延时1s控制接入充电电源，降低系统启动冲击电流，提高系统供电兼容性能；中央处理器采用PWM控制可以当处理器死机或异常时使充电电源输入控制及充电启停控制均处于关断的状态，进行充电保护，提高充电安全性；所述充电单元的DC/DC模块可为CECPS系列大功率DC/DC模块，在尺寸、重量、变换效率、输入电压上限、存储温度方面均优于传统模块，充电电流及输出电压可调，而且具备输出过流保护、输出过压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.航空锂电池组充电管理系统，其特征在于，包括锂电池组、连接器、充电单元、数据采集单元、中央处理器以及总线通讯单元；其中，充电单元与连接器相连接，锂电池组与连接器相连接，连接器与数据采集单元相连接，数据采集单元与中央处理器相连接，总线通讯单元与中央处理器相连接；/n锂电池组充电时，系统执行以下程序：/n步骤一：将充电单元接入充电电源，当充电单元接入充电电源后，数据采集单元实时采集输入的充电电源的电压，并将采集到的电压与系统设置的充电电压相比较；/n步骤二：当采集到充电输入电源电压不低于设定的电压值时，中央处理器输出PWM电平信号，控制充电电源接入充电单元的DC/DC模块，使得DC/DC模块能通过连接器为锂电池组进行充电；/n步骤三：当DC/DC模块接入到锂电池组后，中央处理器通过数据采集单元实时采集锂电池组的总电压、单体电压和温度，并将采集到的电压及温度与系统设置的充电控制条件相比较；中央处理器同时还将当前时刻的充电电压、电流、温度及工作状态信息通过总线通讯单元发送到外部交联系统；/n步骤四：当采集到锂电池组的总电压、单体电压和温度满足设定范围时，中央处理器输出PWM电平信号，控制开启DC/DC模块，限制最高输出电压，设置大电流充电标志，以大电流对锂电池组充电；当采集到任意一只单体电压到达设定电压值时，中央处理器停止输出PWM电平信号，关闭DC/DC模块，停止大电流充电；停止大电流充电之后，中央处理器输出控制信号，接通充电单元的电流控制电路，搁置一端时间后，输出PWM电平信号，开启DC/DC模块，转入小电流充电，设置小电流充电标志，以小电流对锂电池组充电，当采集到任意一只单体电压到达设定电压值时，停止小电流充电，清除小电流充电标志，设置充满标志；/n在充电过程中，当采集到充电DC/DC模块温度大于设定温度一时，中央处理器关闭DC/DC模块，停止充电，当采集到充电DC/DC模块温度降至设定温度二时，中央处理器开启DC/DC模块，重启充电；/n步骤六：充满后，当中央处理器通过数据采集单元采集到任意一只单体电压小于设定的电压值时，返回步骤一重新启动充电。/n...

【技术特征摘要】
1.航空锂电池组充电管理系统，其特征在于，包括锂电池组、连接器、充电单元、数据采集单元、中央处理器以及总线通讯单元；其中，充电单元与连接器相连接，锂电池组与连接器相连接，连接器与数据采集单元相连接，数据采集单元与中央处理器相连接，总线通讯单元与中央处理器相连接；
锂电池组充电时，系统执行以下程序：
步骤一：将充电单元接入充电电源，当充电单元接入充电电源后，数据采集单元实时采集输入的充电电源的电压，并将采集到的电压与系统设置的充电电压相比较；
步骤二：当采集到充电输入电源电压不低于设定的电压值时，中央处理器输出PWM电平信号，控制充电电源接入充电单元的DC/DC模块，使得DC/DC模块能通过连接器为锂电池组进行充电；
步骤三：当DC/DC模块接入到锂电池组后，中央处理器通过数据采集单元实时采集锂电池组的总电压、单体电压和温度，并将采集到的电压及温度与系统设置的充电控制条件相比较；中央处理器同时还将当前时刻的充电电压、电流、温度及工作状态信息通过总线通讯单元发送到外部交联系统；
步骤四：当采集到锂电池组的总电压、单体电压和温度满足设定范围时，中央处理器输出PWM电平信号，控制开启DC/DC模块，限制最高输出电压，设置大电流充电标志，以大电流对锂电池组充电；当采集到任意一只单体电压到达设定电压值时，中央处理器停止输出PWM电平信号，关闭DC/DC模块，停止大...

【专利技术属性】
技术研发人员：张全华，李明，阳静，田元军，范世军，
申请(专利权)人：四川长虹电源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：四川;51