CN108923525A - 耐海洋环境航空用不间断直流电源系统 - Google Patents

耐海洋环境航空用不间断直流电源系统 Download PDF

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Abstract

本发明属于航空直流应急电源系统领域，其公开了一种耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，解决传统技术中航空用不间断直流电源系统存在的体积大、质量重、系统结构复杂，不能满足海洋环境下使用的问题。该直流电源系统，包括：外壳、锂离子蓄电池、监控模块、DC/DC充电模块、控制不间断输出装置、功率‑信号插座和断路器；所述断路器和功率‑信号插座设置在外壳上，所述锂离子蓄电池、监控模块、DC/DC充电模块和控制不间断输出装置设置在外壳内部。本发明系统结构简单，体积小、重量轻、耐海洋环境腐蚀性强，可靠性高于常规的航空用不间断直流电源系统，高安全性，产品质量一致性极容易实现，生产工艺简单，非常适合大规模生产。

Description

耐海洋环境航空用不间断直流电源系统
技术领域
本发明属于航空直流应急电源系统领域，具体涉及一种耐海洋环境航空用不间断直流电源系统。
背景技术
目前，航空用不间断直流电源系统多采用镉镍蓄电池组来实现，由于其体积大，质量重，系统构成复杂，也未进行耐海洋环境设计，因而无法满足海洋环境下的使用。
在可靠性和安全性的要求下，精简系统，控制重量，提高系统环境适应性已经迫在眉睫，必须采用新的设计理念，满足当前耐高含盐量、耐高湿热环境、耐二氧化硫等腐蚀性气体、海浪冲刷、机库潮湿和微生物易生长等海洋使用环境下的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提出一种耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，解决传统技术中航空用不间断直流电源系统存在的体积大、质量重、系统结构复杂，不能满足海洋环境下使用的问题。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：
耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，包括：
外壳、锂离子蓄电池、监控模块、DC/DC充电模块、控制不间断输出装置、功率-信号插座和断路器；所述断路器和功率-信号插座设置在外壳上，所述锂离子蓄电池、监控模块、DC/DC充电模块和控制不间断输出装置设置在外壳内部；
外部直流电源通过所述功率-信号插座的电源输入端子进入的电源信号，一路通过DC/DC充电模块为锂离子蓄电池充电，另一路通过断路器连接控制不间断输出装置的一个切换输入通道；所述锂离子蓄电池的输出端通过断路器连接控制不间断输出装置的另一个切换输入通道；所述控制不间断输出装置的输出端通过功率-信号插座的电源输出端子进行功率输出供电；所述监控模块用于获取从功率-信号插座信号输入端子进入的控制信号，对DC/DC充电模块进行控制，还用于对锂离子蓄电池进行状态监测，监测输出信号通过功率-信号插座信号输出端子输出。
作为进一步优化，所述对DC/DC充电模块进行控制包括：防过充控制，控制充电电流大小，控制均衡开启和关闭。
作为进一步优化，所述对锂离子蓄电池进行状态监测包括：温度监测、电池电压监测、电池电流监测和容量监测。
作为进一步优化，所述锂离子蓄电池采用多个锂电池电芯并联。
作为进一步优化，所述外壳采用高强度铝合金材料制成，外表面进行导电氧化+喷漆处理，内表面进行导电氧化+三防漆处理；在外壳板间装配时涂密封剂，元器件紧固件从内部安装，外壳外露螺钉装配后在其边缘涂密封剂。
本发明的有益效果是：通过采用锂离子蓄电池作为应急电源减少了系统重量，提高了应急供电能力，采用控制不间断输出装置实现了系统快速应急切换输出的能力，保证了电源不间断输出；采用高强度铝合金结构件材料；并对外壳内外表面进行特殊处理，在外壳板间装配时采用密封剂，元器件紧固件从内部安装，外壳外露螺钉装配后在其边缘涂密封剂；从而提高产品的密封性和防腐蚀性能，使得该电源系统能够适用于海洋环境。
附图说明
图1为本发明中的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统结构剖视图；
图2为本发明中的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统原理示意图；
图1中，其中，1为锂离子蓄电池，2为DC/DC充电模块，3为监控模块，4为控制不间断输出装置，5为功率-信号插座，6为断路器，7为外壳。
具体实施方式
本发明旨在提出一种耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，解决传统技术中航空用不间断直流电源系统存在的体积大、质量重、系统结构复杂，不能满足海洋环境下使用的问题。
如图1所示，本发明中的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统包括锂离子蓄电池1、DC/DC充电模块2、监控模块3、控制不间断输出装置4、功率-信号插座5、断路器6和外壳7；所述断路器6和功率-信号插座5设置在外壳7侧面上，所述锂离子蓄电池1、监控模块3、DC/DC充电模块2和控制不间断输出装置4设置在外壳7内部；
在具体实现上，锂离子蓄电池1采用高可靠性的锂电池电芯并联，在-25℃～70℃温度范围内，80％容量可加载15A供电输出长达15min，电压不低于21V，所用电芯数量根据具体使用情况进行计算；由于锂离子电池具有体积小、重量轻、放电量大的优势，适合作为航空应急电源。
DC/DC充电模块2采用高功率、高效率转换电路制作而成,效率可达85％以上，可以实现升压和对锂离子蓄电池1充电功能。
监控模块3采用可靠电路以及软件，误报率极低，可靠性高，具有控制对锂离子蓄电池1进行温度检测、电池电压检测，电池电流检测，防过充电等，可以准确计算电池系统的容量，控制充电电流，控制均衡开启和关闭等。
控制不间断输出装置4采用固态继电器、机械继电器等高可靠器件，可实现快速切换电源输出，使输出负载掉电时间不大于2ms，可靠性高。
功率-信号插座5作为电源系统与外设的信号、功率传输桥梁，具有电源输入端子、电源输出端子、信号输入端子和信号输出端子。
断路器6是用于接通和断开电路的开关，并在电路异常时起到保护作用。
外壳7所述外壳采用高强度铝合金加工而成，加工方法有压铸、拉伸，机加等方法，具有重量轻、机械强度高、散热效率高的特点。加工而成的外壳表面平滑，没有凹坑，使腐蚀液体无法停留；外表面采用导电氧化+喷漆处理，内表面采用导电氧化+三防漆处理；外壳板间装配时涂密封剂，元器件紧固件从内部安装，外壳外露螺钉装配后在其边缘涂密封剂；该设计使得电源系统具有耐海洋环境腐蚀性强的适用性能。
上述系统的工作原理如图2所示，外部28V直流电源通过所述功率-信号插座5的电源输入端子进入的电源信号，一路通过DC/DC充电模块2为锂离子蓄电池1充电，另一路通过断路器6连接控制不间断输出装置4的一个切换输入通道；所述锂离子蓄电池1的输出端通过断路器6连接控制不间断输出装置4的另一个切换输入通道；所述控制不间断输出装置4的输出端通过功率-信号插座5的电源输出端子进行功率输出供电；
监控模块3用于获取从功率-信号插座5信号输入端子进入的控制信号，对DC/DC充电模块2进行控制，还用于对锂离子蓄电池1进行状态监测，监测输出信号通过功率-信号插座5的信号输出端子输出。

Claims (5)

1.耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，其特征在于，包括：
锂离子蓄电池(1)、DC/DC充电模块(2)、监控模块(3)、控制不间断输出装置(4)、功率-信号插座(5)、断路器(6)和外壳(7)；所述断路器(6)和功率-信号插座(5)设置在外壳(7)侧面上，所述锂离子蓄电池(1)、监控模块(3)、DC/DC充电模块(2)和控制不间断输出装置(4)设置在外壳(7)内部；
外部直流电源通过所述功率-信号插座(5)的电源输入端子进入的电源信号，一路通过DC/DC充电模块(2)为锂离子蓄电池(1)充电，另一路通过断路器(6)连接控制不间断输出装置(4)的一个切换输入通道；所述锂离子蓄电池(1)的输出端通过断路器(6)连接控制不间断输出装置(4)的另一个切换输入通道；所述控制不间断输出装置(4)的输出端通过功率-信号插座(5)的电源输出端子进行功率输出供电；所述监控模块(3)用于获取从功率-信号插座信号(5)输入端子进入的控制信号，对DC/DC充电模块(2)进行控制，还用于对锂离子蓄电池(1)进行状态监测，监测输出信号通过功率-信号插座(5)的信号输出端子输出。
2.如权利要求1所述的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，其特征在于，所述对DC/DC充电模块(2)进行控制包括：防过充控制，控制充电电流大小，控制均衡开启和关闭。
3.如权利要求1所述的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，其特征在于，所述对锂蓄电池(1)进行状态监测包括：温度监测、电池电压监测、电池电流监测和容量监测。
4.如权利要求1所述的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，其特征在于，所述锂离子蓄电池(1)采用多个锂电池电芯并联。
5.如权利要求1-4任意一项所述的耐海洋环境航空用不间断直流电源系统，其特征在于，所述外壳(7)采用高强度铝合金材料制成，外表面进行导电氧化+喷漆处理，内表面进行导电氧化+三防漆处理；在外壳(7)板间装配时涂密封剂，元器件紧固件从内部安装，外壳(7)外露螺钉装配后在其边缘涂密封剂。
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