CN114172241A - 一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及机载电源设备领域,尤其涉及一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,包括锂电池、电池管理电路板和固定安装架;所述固定安装架用于对所述锂电池进行限位固定;所述锂电池四周设有电热膜;所述锂电池与所述电池管理电路板连接;所述电池管理电路板包括开关充电器模块、电量计模块和加热模块;所述开关充电器模块用于对所述锂电池充电的电压转换与电流监控;所述加热模块用于控制所述电热膜对所述锂电池加热;所述电量计模块用于获取锂电池数据,并对所述锂电池提供电路保护。该备用电源系统的结构紧凑,布局合理,空间利用率高,安装拆卸方式简单方便,可靠性和维修性好,能够适应航空场景要求,在低温‑45℃下工作。
Description
技术领域
本发明涉及机载电源设备领域,尤其涉及一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统。
背景技术
综合备份电子仪表系统是飞机综合电子仪表的备用仪表,当综合电子仪表发生错误时,能够给飞行员提供必要的信息帮助导航和安全着陆。目前常用的综合备份电子仪表系统由机上电源28VDC供电,不具备备用电源,当飞机在紧急情况下,机上电源停止供电后,综合备份电子仪表系统会停止运转。为了使综合备份电子仪表系统不依赖飞机上电源系统独立工作,亟需提供一种能够适应航空场景的综合备份电子仪表系统的备用电源系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,包括锂电池、电池管理电路板和固定安装架;所述固定安装架用于对所述锂电池进行限位固定;所述锂电池四周设有电热膜;所述锂电池与所述电池管理电路板连接;所述电池管理电路板包括开关充电器模块、电量计模块和加热模块;所述开关充电器模块用于对所述锂电池充电的电压转换与电流监控;所述加热模块用于控制所述电热膜对所述锂电池加热;所述电量计模块用于获取锂电池数据,并对所述锂电池提供电路保护;所述开关充电器模块、电量计模块和加热模块分别通过连接器与外部电路连接。
优选的,所述锂电池采用磷酸铁锂电芯;所述固定安装架采用铝合金金属材料;所述电热膜为PI电热膜。
优选的,所述开关充电器模块包括开关充电器,所述开关充电器分别与第一采样电阻、第一电阻和第二电阻连接;所述开关充电器还依次与电感和所述第一采样电阻串联;所述开关充电器还依次与电容和所述电感串联。
优选的,外部电源通过所述连接器输入所述开关充电器,所述开关充电器通过所述第一电阻和第二电阻设置输出电压;所述电容与电感用于电源升压模式;所述第一采样电阻用于监控充电电流。
优选的,所述电量计模块包括电量计,所述电量计分别与第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、PTC热敏电阻、第二采样电阻和若干温度采样电阻连接;所述PTC热敏电阻和第二采样电阻分别与所述锂电池连接;所述锂电池通过三端保险丝分别与所述第二功率管、第三功率管和第四功率管连接;所述电量计通过所述连接器与外部主机连接。
优选的,所述开关充电器模块通过所述第一功率管与所述电量计的一供电引脚连接;所述锂电池通过第三功率管与所述电量计的另一供电引脚连接;所述第二功率管与所述三端保险丝之间串联有第三电阻,组成用于限制电流的预充电电路;所述第四功率管用于熔断所述三端保险丝。
优选的,所述PTC热敏电阻设于所述电池管理电路板的温度最高处,用于触发PTC保护;所述第二采样电阻用于监测所述锂电池当前电流;所述锂电池依次通过所述三端保险丝、第三功率管、第一功率管和连接器向外部输出电压。
优选的,所述加热模块包括三极管与固态继电器,所述固态继电器输入端通过所述连接器与外部电源连接,输出端与所述电热膜连接;所述三极管与所述固态继电器连接,用于控制所述固态继电器的通断。
本发明的有益效果是:
本发明提供的一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,当紧急情况飞机断电后,能够让综合备份电子仪表系统不依赖飞机上电源系统独立工作;该备用电源系统的结构紧凑,布局合理,空间利用率高,安装拆卸方式简单方便,可靠性和维修性好,能够适应航空场景要求,在低温-45℃下工作。
附图说明
图1是本发明实施例中备用电源系统的立体结构示意图;
图2是本发明实施例中备用电源系统的结构示意图;
图3是本发明实施例中电池管理电路板的电路原理示意图。
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,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方式仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如图1和图2所示,本发明提供了一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,包括锂电池1、电池管理电路板2和固定安装架3;所述固定安装架3用于对所述锂电池1进行限位固定;所述锂电池1四周设有电热膜;所述锂电池1与所述电池管理电路板2连接。
本实施例中采用4节18650磷酸铁锂电芯串联,串联总为电压13.2V,电池容量1100mAH。4节18650磷酸铁锂电芯采用两两并列的方式排放,电芯四周贴绕PI电热膜进行低温加热,磷酸铁锂电芯与加热膜外围用PVC热缩膜包装加固。
本实施例中,磷酸铁锂电芯外围使用固定安装架3固定。一方面,固定安装架3起到在机载振动环境下固定锂电池1的作用;另一方面,固定安装架3在锂电池1更换维护时起到导轨的作用;同时,固定安装架3为铝合金金属材料,可起到为锂电池1散热的作用。
本实施例中,锂电池1左端为电池管理电路板2,所述电池管理电路板2包括开关充电器模块、电量计模块和加热模块;所述开关充电器模块用于对所述锂电池充电的电压转换与电流监控;所述加热模块用于控制所述电热膜对所述锂电池加热;所述电量计模块用于获取锂电池数据,并对所述锂电池提供电路保护;所述开关充电器模块、电量计模块和加热模块分别通过连接器与外部电路连接。
如图3所示,本实施例中所述开关充电器模块包括开关充电器U1,所述开关充电器分别与第一采样电阻R1、第一电阻R2和第二电阻R3连接;所述开关充电器U1还依次与电感L1和所述第一采样电阻R1串联;所述开关充电器U1还依次与电容C1和所述电感L1串联。
本实施例中,外部24V电源通过所述连接器输入所述开关充电器U1,所述开关充电器U1通过所述第一电阻R2和第二电阻R3设置输出电压;所述电容C1与电感L1用于电源升压模式;所述第一采样电阻R1用于监控充电电流。
本实施例中,电量计模块主要实现锂电池电压、温度、电流等信息采集,通过库仑积分和电池建模等计算电池电量、健康度等信息,通过SMBus总线通信端口与外部主机交互通信。所述电量计模块包括电量计U2,所述电量计分别与第一功率管Q1、第二功率管Q2、第三功率管Q3、第四功率管Q4、PTC热敏电阻RT1、第二采样电阻R4和若干温度采样电阻(RT2、RT3、RT4、RT5)连接;所述PTC热敏电阻RT1和第二采样电阻R4分别与所述锂电池连接;所述锂电池通过三端保险丝F1分别与所述第二功率管Q2、第三功率管Q3和第四功率管Q4连接;所述电量计U1通过所述连接器与外部主机连接。
本实施例中,SMBus总线包括SMBC与SMBD,实现电量计U2与外部主机通讯。锂电池组13.2V电压依次通过三端保险丝F1、第三功率管Q3和第一功率管Q1向外部输出。
本实施例中,所述开关充电器模块生成14.4V电压输入电量计模块,第一功率管Q1与电量计U2的一供电引脚相连,14.4V电压通过第一功率管Q1为电量计U2供电,同时第三功率管Q3连接到电量计U2的另一个供电引脚,当外部电源断电时,锂电池电压VBAT通过第三功率管Q3为电量计U2供电。第二功率管Q2与第三电阻R5组成预充电电路,起到限制电流的作用。
本实施例中,各温度采样电阻设置在电池管理电路板的各个位置,第四功率管Q4、三端保险丝F1、温度采样电阻RT2、温度采样电阻RT3、温度采样电阻RT4、温度采样电阻RT5构成保护电路,当电量计U2监测到过充、过放、过流、过温等风险时,会开通第四功率管Q4熔断三端保险丝F1,断开锂电池组输出通路。
本实施例中,所述PTC热敏电阻RT1设于所述电池管理电路板的温度最高处,一旦电量计U2检测到PTC热敏电阻剧变则触发PTC保护,主动断开各充放电功率管并发信号熔断三端保险丝F1。第二采样电阻R4实现电流信号转为电压信号,电量计U2通过第二采样电阻R4两端的电压降计算出锂电池组当前电流。
本实施例中,所述加热模块包括三极管Q5与固态继电器K1,所述固态继电器K1输入端通过所述连接器与外部28V加热电压连接,输出端与所述电热膜连接;所述三极管Q5与所述固态继电器K1连接,Heat_SW控制三极管Q5的导通,同时三极管Q5控制固态继电器K1输入端的导通,最终实现28V加热电压的导通控制。当外部主机监测到锂电池组的温度低于运行温度时,会打开固态继电器K1,开通加热膜,最终实现备用电源系统低温工作。
通过采用本发明公开的上述技术方案,得到了如下有益的效果:
本发明提供的一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,当紧急情况飞机断电后,能够让综合备份电子仪表系统不依赖飞机上电源系统独立工作;该备用电源系统的结构紧凑,布局合理,空间利用率高,安装拆卸方式简单方便,可靠性和维修性好,能够适应航空场景要求,在低温-45℃下工作。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种用于机载综合备份电子仪表系统的备用电源系统,其特征在于,包括锂电池、电池管理电路板和固定安装架;所述固定安装架用于对所述锂电池进行限位固定;所述锂电池四周设有电热膜;所述锂电池与所述电池管理电路板连接;所述电池管理电路板包括开关充电器模块、电量计模块和加热模块;所述开关充电器模块用于对所述锂电池充电的电压转换与电流监控;所述加热模块用于控制所述电热膜对所述锂电池加热;所述电量计模块用于获取锂电池数据,并对所述锂电池提供电路保护;所述开关充电器模块、电量计模块和加热模块分别通过连接器与外部电路连接。
2.根据权利要求1所述的备用电源系统,其特征在于,所述锂电池采用磷酸铁锂电芯;所述固定安装架采用铝合金金属材料;所述电热膜为PI电热膜。
3.根据权利要求1所述的备用电源系统,其特征在于,所述开关充电器模块包括开关充电器,所述开关充电器分别与第一采样电阻、第一电阻和第二电阻连接;所述开关充电器还依次与电感和所述第一采样电阻串联;所述开关充电器还依次与电容和所述电感串联。
4.根据权利要求3所述的备用电源系统,其特征在于,外部电源通过所述连接器输入所述开关充电器,所述开关充电器通过所述第一电阻和第二电阻设置输出电压;所述电容与电感用于电源升压模式;所述第一采样电阻用于监控充电电流。
5.根据权利要求1所述的备用电源系统,其特征在于,所述电量计模块包括电量计,所述电量计分别与第一功率管、第二功率管、第三功率管、第四功率管、PTC热敏电阻、第二采样电阻和若干温度采样电阻连接;所述PTC热敏电阻和第二采样电阻分别与所述锂电池连接;所述锂电池通过三端保险丝分别与所述第二功率管、第三功率管和第四功率管连接;所述电量计通过所述连接器与外部主机连接。
6.根据权利要求5所述的备用电源系统,其特征在于,所述开关充电器模块通过所述第一功率管与所述电量计的一供电引脚连接;所述锂电池通过第三功率管与所述电量计的另一供电引脚连接;所述第二功率管与所述三端保险丝之间串联有第三电阻,组成用于限制电流的预充电电路;所述第四功率管用于熔断所述三端保险丝。
7.根据权利要求5所述的备用电源系统,其特征在于,所述PTC热敏电阻设于所述电池管理电路板的温度最高处,用于触发PTC保护;所述第二采样电阻用于监测所述锂电池当前电流;所述锂电池依次通过所述三端保险丝、第三功率管、第一功率管和连接器向外部输出电压。
8.根据权利要求1所述的备用电源系统,其特征在于,所述加热模块包括三极管与固态继电器,所述固态继电器输入端通过所述连接器与外部电源连接,输出端与所述电热膜连接;所述三极管与所述固态继电器连接,用于控制所述固态继电器的通断。
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