[发明专利]航空电源电池管理系统及其方法

摘要

航空电源电池管理系统及其方法，该系统包括主控制单元、监控子单元和上位机；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；监控子单元有多个，监控子单元包括子板控制模块和温度测量模块；充放电电压测量模块采集充放电总电压，充放电电流测量模块采集充放电总电流，气压采集模块实时采集外界大气压力值，各温度测量模块各单电池组的温度值，各子板控制模块采集对应的单电池组的单体电池电压值，控制器模块根据采集信号实现过压过流保护，并估算航空电源电池的SOC值和SOH值，子板控制模块对单体电池进行能量均衡控制。

主权项

一种航空电源电池管理系统，其特征在于，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；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；所述的主控制器模块，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；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；所述的A/D转换模块，采用A/D转换器，用于将采集的航空电源的整体电池组的充电总电压、放电总电压、充电总电流和放电总电流进行模数转换，并将转换的航空电源的整体电池组的充电总电压值、放电总电压值、充电总电流值和放电总电流值通过IIC总线传送至主控制器模块；所述的过压过流保护模块，用于根据主控制器模块的控制信号，在航空电源的整体电池组或单电池组的单体电池出现过压、过流时，控制接触器模块的通断，实现过压过流保护；所述的气压采集模块，采用气压传感器，用于采集航空电源的整体电池组的外界大气压力值，并传送至主控制器模块；所述的isoSPI转换模块，用于实现四线制的标准SPI和两线制的标准SPI的相互转化，实现主控制器模块与多个子板控制模块之间的通信；所述的isoSPI转换模块，包括isoSPI隔离式通信接口和隔离变压器；所述的isoSPI隔离式通信接口的输入端通过SPI总线连接主控制器模块，isoSPI隔离式通信接口的输出端连接隔离变压器的输入端，隔离变压器的输出端通过SPI总线连接各个子板控制模块；所述的子板控制模块，采用电池组监视器，用于采集航空电源的单电池组的单体电池电压值，将航空电源的单电池组的单体电池电压值和航空电源的单电池组的温度值传送至主控制器模块；根据主控制器模块控制信号对单电池组的单体电池进行能量均衡控制；所述的温度测量模块，采用热敏电阻，用于采集航空电源的单电池组的温度值，并传送至子板控制模块；所述的接触器模块，用于控制航空电源电池与电池充电器的通断和航空电源电池与负载的通断；所述的上位机，用于显示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、航空电源电池的SOC值和航空电源电池SOH值。