CN112786384A - 一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置，其包括转电电路和自保持电路；转电电路具有转电继电器，转电继电器的线包在接收地测发控装置输出的转电控制信号后控制其常开触点闭合，弹载电池供电电源通过闭合的常开触点接入弹上供电输出电源的正端，实现转电；自保持电路具有自保继电器，自保继电器的线包在接收地测发控装置输出的转电控制信号后控制其常开触点闭合，闭合的常开触点使转电控制信号与弹载电池供电电源的正端接通，使弹载电池供电电源的正端为转电继电器的线包供电，以在地测发控装置撤销转电控制信号后实现转电电路中的转电自保持；本发明能够适用于任意飞行器产品上的转、断电控制，电路原理简单、工作稳定、安全可靠。

Description

一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置

技术领域

本发明属于转电控制技术领域，更具体地，涉及一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置。

背景技术

飞行器在飞行过程中是由电池直接供电的，由于电池都有使用寿命，前期为了尽量少的使用电池，一般在地面进行联调、测试及各项验证试验时均采用地面电源供电，待飞行器发射时才由地面供电转为电池供电，在地面测试时若飞行器发生紧急故障还应能立即断开电源，因此，飞行器的转、断电控制相当重要。

在大多数的飞行器系统中，转、断电控制多采用磁保持继电器，但由于磁保继电器成本往往较高，且接通、断开是分开控制的导致占用电缆网点号较多，对于低成本、小型化飞行器并不适用。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置，其目的在于解决采用磁保持继电器设计时引入的占用电缆网点号较多和较高成本的问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置，包括：

转电电路，其包括转电继电器，所述转电继电器的线包的正端连接地测发控装置，负端连接弹载电池供电电源的负端，转电继电器的第一常开触点的第一端连接弹载电池供电电源的正端，第二端连接弹上供电输出电源的正端；

转电继电器的线包在接收所述地测发控装置输出的转电控制信号后控制所述第一常开触点闭合，所述弹载电池供电电源通过闭合的第一常开触点接入所述弹上供电输出电源的正端，实现转电；的正端连接地测发控装置，负端连接弹载电池供电电源的负端，自保继电器的第二常开触点的两端分别连接地测发控装置和弹载电池供电电源的正端；

自保继电器的线包在接收所述地测发控装置输出的转电控制信号后控制所述第二常开触点闭合，闭合的第二常开触点使所述转电控制信号与弹载电池供电电源的正端接通，使弹载电池供电电源的正端为转电继电器的线包供电，以在地测发控装置撤销转电控制信号后实现转电电路中的转电自保持。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述转电电路还包括防反二极管；

所述防反二极管的正极连接第一常开触点的第二端，负极分别连接地面供电电源以及弹上供电输出电源的正端；用于防止地面供电电源的电流反灌到弹载电池供电电源。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述自保持电路还包括功率电阻；

所述功率电阻设置在自保继电器的线包的负端与弹载电池供电电源的负端之间。

优选的，上述弹载转断电控制装置，其特征在于，所述转电电路还包括第一泄放回路；所述第一泄放回路与转电继电器的线包并联设置，其包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述第一二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端以及第四二极管的正极，第一二极管的负极分别连接第二二极管的正极以及地测发控装置；所述第二二极管的负极连接第三二极管的负极；所述第三二极管的正极连接第四二极管的负极；第一二极管与第二二极管的第一公共端连接第三二极管与第四二极管的第二公共端。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述自保持电路还包括第二泄放回路；所述第二泄放回路与自保继电器的线包并联设置，其包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；

所述第五二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端以及第八二极管的正极，第五二极管的负极分别连接第六二极管的正极以及地测发控装置；所述第六二极管的负极连接第七二极管的负极；所述第七二极管的正极连接第八二极管的负极；第五二极管与第六二极管的第三公共端连接第七二极管与第八二极管的第四公共端。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述转电继电器具有两个并联的第一常开触点。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述转电继电器的第一常开触点的负载电流大于弹上系统所需的额定电流。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述防反二极管的最大正向直流电流大于弹上系统所需的额定电流，反向击穿电压大于弹上系统所需的额定电压。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述自保继电器具有两个并联的第二常开触点。

优选的，上述弹载转断电控制装置，所述自保继电器的第二常开触点的负载电流大于配电自保电流与转电控制电流之和；

所述配电自保电流为弹上系统所需的额定电压与自保继电器的线包电阻的比值；所述转电控制电流为弹上系统所需的额定电压与转电继电器的线包电阻的比值。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

本发明提供的基于电磁继电器的弹载转断电控制装置，转电电路中的转电继电器的线包在接收地测发控装置输出的转电控制信号后控制其常开触点闭合，弹载电池供电电源通过闭合的常开触点接入弹上供电输出电源的正端，实现转电；自保持电路中的自保继电器的线包在接收地测发控装置输出的转电控制信号后控制其常开触点闭合，闭合的常开触点使转电控制信号与弹载电池供电电源的正端接通，使弹载电池供电电源的正端为转电继电器的线包供电，以在地测发控装置撤销转电控制信号后实现转电电路中的转电自保持；本方案能够适应于任意飞行器产品上的转、断电控制，电路原理简单、工作稳定、安全可靠、使用方便；既满足了飞行器低成本的需求，又能节省连接器点号满足小型化飞行器的需求。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于电磁继电器的弹载转断电控制装置的模块结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于电磁继电器的弹载转断电控制装置的电路结构示意图；

图1、图2中字符说明如下：

ZDKZ+、ZDKZ-为一组转电控制信号；

+B_dc为弹载电池供电电源正；

+B_dm为地面供电电源正；

-B为弹载电池供电电源负、地面供电电源负；

+BB为通过转、断电控制电路后的弹上控制系统供电输出电源正；

+ZS为转电状态自检测试信号；

+ZS1、+ZS2同+ZS，弹上设计有备份冗余电路，因此有2个转电状态自检测试信号，用于区分转电状态是否正常。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

图1是本实施例提供的基于电磁继电器的弹载转断电控制装置的模块结构示意图，图2是本实施例提供的基于电磁继电器的弹载转断电控制装置的电路结构示意图，参见图1、2，该弹载转断电控制装置包括转电电路和自保持电路；

地面供电电源(+B_dm、-B)和弹载电池供电电源(+B_dc、-B)均接入转电电路，在未转电时转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)无效(由地测发控装置提供)，地面供电电源(+B_dm、-B)通过转电电路直通输出给弹上控制系统供电输出电源(+BB、-B)；当转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)有效时，自保电路开始工作，在转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)有效时间只需保持几百毫秒的情况下可靠实现转电电路的转电保持，此时弹载电池供电电源(+B_dc、-B)直通输出给弹上控制系统供电电源(+BB、-B)，同时转电状态自检测试信号(+ZS)有效，转电完成，此时地面供电电源(+B_dm、-B)可切断；当需要紧急断电时，只需将转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)短接即可将转电电路断开，使弹载电池供电电源(+B_dc、-B)连接弹上控制系统供电电源(+BB、-B)的触点通路切断，完成弹上断电。

请参阅图2，本实施例分别为转电电路和自保持电路设置了备份电路，图中2左侧、右侧电路原理相同，为了提高转、断电电路的可靠性，右侧电路为左侧电路的备份冗余电路，下面主要以左侧电路为例进行详细说明。

具体而言，转电电路包括转电继电器K1，该转电继电器K1的线包的正极连接地测发控装置，线包的负极连接弹载电池供电电源的负端(-B)，转电继电器K1的第一常开触点的第一端连接弹载电池供电电源的正端(+B_dc)，第二端连接弹上控制系统供电输出电源的正端(+BB)；

转电继电器K1的线包在所述地测发控装置输出的转电控制信号(ZDKZ+)后控制转电继电器K1的第一常开触点闭合，弹载电池供电电源(+B_dc)通过闭合的第一常开触点接入弹上供电输出电源的正端(+BB)，实现转电控制；

自保持电路包括自保继电器K3，该自保继电器K3的线包的正极连接地测发控装置的输出正端(ZDKZ+)，线包的负极连接地测发控装置的输出负端(ZDKZ-)，自保继电器K3的第二常开触点的两端分别连接地测发控装置和弹载电池供电电源的正端(+B_dc)；

自保继电器K3的线包在接收地测发控装置输出的转电控制信号((ZDKZ+、ZDKZ-))后控制第二常开触点闭合，闭合的第二常开触点使转电控制信号(ZDKZ+)与弹载电池供电电源的正端(+B_dc)接通，使弹载电池供电电源的正端(+B_dc)为转电继电器K1的线包供电，以在地测发控装置撤销转电控制信号((ZDKZ+、ZDKZ-))后实现转电电路中的转电自保持。

作为一个优选的实施方式，转电电路还包括防反二极管V1；

防反二极管V1的正极连接第一常开触点的第二端，负极分别连接地面供电电源(+B_dm)以及弹上供电输出电源的正端(+BB)；防反二极管V1主要用于防止地面供电电源的电流反灌到弹载电池供电电源，造成弹载电池供电电源损坏。

在发射前弹上控制系统直接由地面供电电源进行供电，即图2中地面供电电源+B_dm直连到弹上控制系统供电输出电源+BB；在即将发射时要完成转电工作，地测发控装置发出转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)使转电继电器K1中的触点闭合，此时弹载电池供电电源+B_dc通过转电继电器K1的触点后接入防反二极管V1，最终接入弹上控制系统供电电源+BB，同时转电状态自检测试信号+ZS1变为有效；同时自保继电器K3中的触点也闭合，弹载电池供电电源+B_dc与转电控制信号ZDKZ+接通，即便地测发控装置撤销转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)，自保继电器K3和转电继电器K1均实现自保持；转电完成后，撤销地面供电电源+B_dm的供电，完全由弹载电池供电电源进行供电。

本实施例中，转电继电器K1和自保继电器K3均为双触点并联的继电器，当其中一个触点发生故障时，另一个触点仍可正常工作，提高继电器的工作可靠性。

作为一个优选的实施方式，自保持电路中还包括功率电阻R1；

该功率电阻R1设置在自保继电器K3的线包的负端与弹载电池供电电源的负端(-B)之间，在执行紧急断电时，转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)被短路，此时转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)的电流通过功率电阻R1进行泄放。

请继续参阅图2，转电电路中还包括第一泄放回路，该第一泄放回路与转电继电器K1的线包并联设置，一端连接转电控制信号(ZDKZ+)，另一端连接弹载电池供电电源的负端(-B)。

第一泄放回路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；第一二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端(-B)以及第四二极管的正极，第一二极管的负极分别连接第二二极管的正极以及地测发控装置；第二二极管的负极连接第三二极管的负极；第三二极管的正极连接第四二极管的负极；第一二极管与第二二极管的第一公共端(端点11)连接第三二极管与第四二极管的第二公共端(端点3)。

第一泄放回路的主要作用是通过电流泄放消除转电继电器K1的线包断电时产生的反电势。

自保持电路还包括第二泄放回路，该第二泄放回路与自保继电器K3的线包并联设置，两端分别连接转电控制信号ZDKZ+、ZDKZ-。

第二泄放回路包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；第五二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端(-B)以及第八二极管的正极，第五二极管的负极分别连接第六二极管的正极以及地测发控装置；第六二极管的负极连接第七二极管的负极；第七二极管的正极连接第八二极管的负极；第五二极管与第六二极管的第三公共端(端点3)连接第七二极管与第八二极管的第四公共端(端点3)。

第二泄放回路的主要作用是通过电流泄放消除自保继电器K3的线包断电时产生的反电势。

本实施例中，根据飞行器所需供电电源选用转电继电器K1及防反二极管V1。飞行器一般都采用直流电源供电，所选用的转电继电器K1也应是采用直流控制，同时其触点的负载电流应大于飞行器所需的额定电流，根据需要应满足相应降额要求；选用的防反二极管V1的最大正向直流电流IFM应大于飞行器所需的额定电流，根据需要应满足相应降额要求，同时其正向直流压降VF应尽可能小，且反向击穿电压VBR应大于飞行器所需的额定电压，根据需要应满足相应降额要求；

根据转电继电器K1的参数选用实现自保功能的自保继电器K1，该自保继电器K1也应是采用直流控制，同时其触点的负载电流应大于配电自保和断电控制时的额定电流，根据需要应满足相应降额要求；

根据自保继电器K3的参数选用断电控制时使用的功率电阻R1，所选用的功率电阻R1的额定功率应满足断电控制时所承受的实际功率，根据需要应满足相应降额要求。

在一个具体的示例中，弹上电源采用28V供电，因此(+B_dm、-B)、(+B_dc、-B)、(+BB、-B)、(ZDKZ+、ZDKZ-)均为28V，另外实际在使用中ZDKZ-即为-BB，因此(ZDKZ+、-BB)也为28V。

飞行器所需供电电源28V，电流小于30A。根据该需求选用转电继电器K1，其线圈电压为28V，具有双触点，单触点电流可达40A，本例中采用K1、K2双继电器的双触点并联使用，电流满足I级降额要求；防反二极管V1型号为(G)2CZ50B，其最大正向电流IFM为50A，反向击穿电压VBR为400V，同样采用V1、V2双二极管并联使用，正向电流和反向击电压均满足I级降额要求。

自保继电器K3的线圈电压为28V，具有双触点，单触点电流可达2A。K1、K2的线圈电阻都为260Ω，K3、K4的线圈电阻都为1350Ω，根据图2计算实现自保时所需电流I＝(28V/260Ω)×2+(28V/1350Ω)×2＝0.257A，自保电路采用K3、K4双继电器双触点并联使用，自保继电器触点电流满足I级降额要求。

紧急断电控制是地测发控通过短接转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)来实现的，当转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)短路时，自保继电器K3、K4线包上没有压差，从而使触点断开，即+B_dc1与ZDKZ+断开，最终使转电继电器K1、K2断开，实现断电功能。具体而言，转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)被短路，此时转电控制信号(ZDKZ+、ZDKZ-)的电流通过功率电阻R1进行泄放，则自保继电器K3的线包两端电压无电压差，从而使自保继电器K3的触点断开，即弹载电池供电电源+B_dc与ZDKZ+断开，从而使转电继电器K1的线包两端无压差，则转电继电器K1的触点断开，即使弹载电池供电电源+B_dc与弹上控制系统供电电源+BB断开，实现紧急断电。

自保继电器K3、K4线包上均串接有功率电阻R1、R2，其阻值为402Ω电阻，最大额定功率为100W。当执行转电控制时，K3、K4继电器线包上的电压V＝28V×1350Ω/(1350+402)Ω＝21.57V，满足自保继电器K3、K4最小动作电压19V的要求，因此串接该功率电阻对K3、K4的接通无影响；当执行紧急断电时，(ZDKZ+、ZDKZ-)短路，28V全部加在功率电阻R1、R2上，计算此时的功率电阻R1、R2所承受的功率为28V×28V/402Ω＝1.95W＜100W，功率电阻R1、R2的功率满足I级降额要求，同时可承受紧急断电信号异常时28V电压长时间施加在功率电阻R1、R2上工作的情况。

在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于电磁继电器的弹载转断电控制装置，其特征在于，包括：

转电电路，其包括转电继电器，所述转电继电器的线包的正端连接地测发控装置，负端连接弹载电池供电电源的负端，转电继电器的第一常开触点的第一端连接弹载电池供电电源的正端，第二端连接弹上供电输出电源的正端；

转电继电器的线包在接收所述地测发控装置输出的转电控制信号后控制所述第一常开触点闭合，所述弹载电池供电电源通过闭合的第一常开触点接入所述弹上供电输出电源的正端，实现转电；

自保持电路，其包括自保继电器，所述自保继电器的线包的正端连接地测发控装置，负端连接弹载电池供电电源的负端，自保继电器的第二常开触点的两端分别连接地测发控装置和弹载电池供电电源的正端；

自保继电器的线包在接收所述地测发控装置输出的转电控制信号后控制所述第二常开触点闭合，闭合的第二常开触点使所述转电控制信号与弹载电池供电电源的正端接通，使弹载电池供电电源的正端为转电继电器的线包供电，以在地测发控装置撤销转电控制信号后实现转电电路中的转电自保持。

2.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述转电电路还包括防反二极管；

所述防反二极管的正极连接第一常开触点的第二端，负极分别连接地面供电电源以及弹上供电输出电源的正端；用于防止地面供电电源的电流反灌到弹载电池供电电源。

3.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述自保持电路还包括功率电阻；

所述功率电阻设置在自保继电器的线包的负端与弹载电池供电电源的负端之间。

4.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述转电电路还包括第一泄放回路；所述第一泄放回路与转电继电器的线包并联设置，其包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管；

所述第一二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端以及第四二极管的正极，第一二极管的负极分别连接第二二极管的正极以及地测发控装置；所述第二二极管的负极连接第三二极管的负极；所述第三二极管的正极连接第四二极管的负极；第一二极管与第二二极管的第一公共端连接第三二极管与第四二极管的第二公共端。

5.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述自保持电路还包括第二泄放回路；所述第二泄放回路与自保继电器的线包并联设置，其包括第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；

所述第五二极管的正极分别连接弹载电池供电电源的负端以及第八二极管的正极，第五二极管的负极分别连接第六二极管的正极以及地测发控装置；所述第六二极管的负极连接第七二极管的负极；所述第七二极管的正极连接第八二极管的负极；第五二极管与第六二极管的第三公共端连接第七二极管与第八二极管的第四公共端。

6.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述转电继电器具有两个并联的第一常开触点。

7.如权利要求6所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述转电继电器的第一常开触点的负载电流大于弹上系统所需的额定电流。

8.如权利要求2所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述防反二极管的最大正向直流电流大于弹上系统所需的额定电流，反向击穿电压大于弹上系统所需的额定电压。

9.如权利要求1所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述自保继电器具有两个并联的第二常开触点。

10.如权利要求9所述的弹载转断电控制装置，其特征在于，所述自保继电器的第二常开触点的负载电流大于配电自保电流与转电控制电流之和；

所述配电自保电流为弹上系统所需的额定电压与自保继电器的线包电阻的比值；所述转电控制电流为弹上系统所需的额定电压与转电继电器的线包电阻的比值。

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