[发明专利]航空电源电池管理系统及其方法

说明书

技术领域

本发明属于电池管理技术领域，具体涉及航空电源电池管理系统及其方法。

背景技术

随着航天事业的不断发展，其机载用电设备日益增多，航空电源电池管理系统的设计成为了关键。航空电源电池管理系统不仅是功能系统，也是重要的安全保障系统。由于全电飞机的不断发展，航空电源电池系统的重要性也将提升到一个新的高度。一个好的电源电池管理系统不仅要对电池组的电压电流进行检测，电池荷电状态及健康状态的估计，电池的充放电均衡问题也成为研究的重点与难点。

目前，市场上主流的电源电池管理系统较之模拟电子式电池管理系统有了质的飞跃，但仍有种种不足，比如：测量的精确度和实时性还有待改善，测量的数据类型不够完善，有待与上位机界面连接，实现电池管理系统可视化。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出航空电源电池管理系统及其方法。

本发明技术方案如下：

航空电源电池管理系统，包括主控制单元、监控子单元和上位机；

所述的主控制单元，包括主控制器模块、充放电电压测量模块、充放电电流测量模块、过压过流保护模块、A/D转换模块、接触器模块、气压采集模块和isoSPI转换模块；

所述的监控子单元有多个，各监控子单元均包括子板控制模块和温度测量模块；

所述的充放电电压测量模块的输入端连接航空电源的整体电池组两端，充放电电流测量模块的输入端连接航空电源的整体电池组的负载，充放电电压测量模块的输出端和充放电电流测量模块的输出端连接A/D转换模块的输入端，A/D转换模块的输出端通过IIC总线连接主控制器模块的第一输入端；所述的气压采集模块的输出端通过IIC总线连接主控制器模块的第二输入端；所述的主控制器模块的第一输出端连接过压过流保护模块的输入端，过压过流保护模块的输出端连接接触器模块的输入端，接触器模块的输出端连接航空电源的整体电池组；所述的主控制器模块通过CAN总线连接上位机；所述的各温度测量模块的输出端分别连接对应的子板控制模块的第一输入端，各子板控制模块的第二输入端连接对应的单电池组两端；所述的各子板控制模块通过SPI总线连接isoSPI转换模块，isoSPI转换模块通过SPI总线连接主控制器模块。

该系统还包括电源单元，电源单元的输入端连接航空电源的整体电池组，电源单元的输出端连接主控制器模块的电源端；

所述的电源单元，采用电压隔离转换器，用于将航空电源电池的电压转换为主控制单元各模块和监控子单元各模块所需电压，为主控制单元各模块和监控子单元各模块供电。

主控制器模块，采用单片机，用于根据采集的航空电源的整体电池组的充电总电压值、整体电池组的放电总电压值、整体电池组的充电总电流值、整体电池组的放电总电流值和单电池组的单体电池电压值进行电压、电流检测，并发送控制信号至过压过流保护模块；根据单电池组的单体电池的电压值计算单电池组的单体电池的电压偏差，并发送控制信号至子板控制模块；根据实时采集的航空电源的整体电池组的充电总电压、整体电池组的放电总电压、整体电池组的充电总电流、整体电池组的放电总电流和整体电池组温度值进行航空电源电池的SOC值和航空电源电池SOH值估算；将航空电源的整体电池组的充电总电压值、整体电池组的放电总电压值、整体电池组的充电总电流值、整体电池组的放电总电流值、整体电池组的外界大气压力值、各单电池组的温度值、单电池组的单体电池的电压值、航空电源的SOC值和航空电源电池SOH值发送至上位机；

所述的充放电电压测量模块，用于采集航空电源的整体电池组的充电总电压和整体电池组的放电总电压，并传送至A/D转换模块；充放电电压测量模块，包括放电电压测量电路和充电电压测量电路；

所述的放电电压测量电路包括第一运算放大器、第一隔离器和第二运算放大器；所述的第一运算放大器的输入端连接航空电源的整体电池组两端，第一运算放大器的输出端连接第一隔离器的输入端，第一隔离器的输出端连接第二运算放大器的输入端，第二运算放大器的输出端连接A/D转换模块的输入端；

所述的充电电压测量电路包括第三运算放大器、第二隔离器和第四运算放大器；所述的第三运算放大器的输入端连接航空电源的整体电池组两端，第三运算放大器的输出端连接第二隔离器的输入端，第二隔离器的输出端连接第四运算放大器的输入端，第四运算放大器的输出端连接A/D转换模块的输入端。

所述的充放电电流测量模块，用于采集航空电源的整体电池组的充电总电流和整体电池组的放电总电流，并传送至A/D转换模块；充放电电流测量模块，包括放电电流测量电路和充电电流测量电路；