[发明专利]一种基于DSP的航空电池管理系统

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的是为了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自身独有的一些特征特别是消除镉镍蓄电池的记忆效应的航空电池管理系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于DSP的航空电池管理系统，其组成包括蓄电池管理系统、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。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。

所述的一种基于DSP的航空电池管理系统，其特征是本设计中，为使放电过程快速有效，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。

本发明设计的蓄电池管理系统以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。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。

本设计中，为使放电过程快速有效，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：

EI₁t_on=(U_o-E)I₁t_off

变换后可得：