一種雙餘度航空電源的製作方法

2023-09-12 17:23:20 1

專利名稱：一種雙餘度航空電源的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種雙餘度航空電源，屬於航空航天電源領域。
背景技術：
航空電源系統是整個航空設備的關鍵系統之一，它擔負著為其他分系統提供有效載荷供電的重要任務。電源系統供電質量的優劣直接影響航空設備整體的工作狀態，而且隨著現代科學和航空技術的飛速發展，各種電子設備日益增多，用電量不斷增加，航空電源系統的結構和控制越來越複雜。因此設計一個具有高可靠性的航空電源系統是非常有必要的。目前，航空電源通常採用分散式供電方法，即每一個用電設備分別配帶一塊電池進行供電，這種方法就造成了為保證正常運行，需搭載更大容量的電池來為負載供電，這無形給航空設備載荷造成了負擔，而且分散式供電方法也不具有電源管理系統，無法對各負載用電情況進行監測、管理，使整個電源處於工作在一種模糊狀態中。針對這種方式造成的不足，專門研製了雙餘度航空電源及其供電方式，其採用集中供電方法對各個用電設備進行供電，而且配有電源管理系統，可根據電池的電量來對各個負載用電進行控制，保證安全飛行。航空電源常採用分散式供電方法，而且電池電壓到負載電壓的轉換電路也採用單電路轉換，沒有備份電路，這將造成若轉換電路出現問題，整個設備也將無法正常工作，甚至是毀壞，因此，為保證安全運行研製雙餘度航空電源，很大程度上提高了航空電源的可靠性。

實用新型內容本實用新型主要針對航空電源分散式供電方式以及單電源供電存在的問題，克服其不足之處，從提高航空電源可靠性及功率密度的角度出發，研製一種雙餘度航空電源及其供電方式。為實現上述目的，本實用新型提供的一種雙餘度航空電源，其特徵在於包括2塊電池組即電池組A、電池組B，4個開關電路即開關電路Sp S2、S3、S4, 2個直接開關電源即第一直流開關電源、第二直流開關電源，2個檢測電路即第一檢測電路、第二檢測電路，1個控制電路；其中，電池A、B的正極分別與第一檢測電路的兩個輸入端相連，第一檢測電路的輸出再與控制電路相連，電池A、B的正極再分別與開關電路S」 &的輸入端相接，開關電路 S1^S2的控制端分別與控制電路相連，開關電路S1A2的輸出端相連，開關電路S1A2的輸出端再分別與第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸入端相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端與第二檢測電路的輸入端相連，第二檢測電路的輸出再與控制電路的相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端再分別與開關電路&、、的輸入端相連，開關電路&、、的控制端分別與控制電路相連，開關電路s3、S4的輸出端相連，開關電路S3、S4的輸出端再分別與負載連接。雙餘度航空電源採用集中供電方式給各個用電設備供電；直流開關電源把電池電壓降低到負載所需電壓給負載供電；檢測電路通過檢測每個電池和直流開關電源的電壓信號，反饋給控制電路，控制電路根據檢測到的電壓和基準電壓比較結果對開關電路進行控制；電池和直流開關電源都採用冗餘系統給負載供電；每個電池和直流開關電源都分別接一個開關電路，然後再分別並聯，保證了只要不是兩個電池和兩個直流開關電源同時壞，就能給用電設備供電。該實用新型採用集中供電方式，以及雙冗餘系統為各個用電設備供電， 全方面的提高了系統的安全性、可靠性。進一步，其中每一個開關電路的控制端與控制電路之間都分別接一個反相器。這樣可以保證如果控制電路出現問題，電池和DC/DC電路都正常的情況下，用電設備還能正常運行。所述的雙餘度航空電源總共有4種供電方式給負載供電；第一種是一塊電池組、 兩個直流開關電源電路給負載供電，如果一塊電池或直流開關電源出現故障，通過控制電路控制開關電路，來給負載供電；第二種是一個電池和一個直流開關電源給負載供電，如果一塊電池或直流開關電源出現故障，通過控制電路控制開關電路，切換到另一路電池和直流開關電源來給負載供電；第三種兩塊電池、一個直流開關電源同時都給負載供電，如果一塊電池或直流開關電源出現故障，通過控制電路控制開關電路，來給負載供電；第四種是兩塊電池、兩個直流開關電源同時都給負載供電，如果一塊電池或直流開關電源電路出現故障，通過控制電路控制開關電路，來給負載供電。雙餘度航空電源採用集中供電方式給各個用電設備供電；直流開關電源把電池電壓降低到負載所需電壓給負載供電；檢測電路通過檢測每個電池和直流開關電源的電壓信號，反饋給控制電路，控制電路根據檢測到的電壓和設定的基準電壓比較對開關電路進行控制；電池和直流開關電源都採用冗餘系統給負載供電；每個電池和直流開關電源都分別接一個開關電路，然後再分別並聯，保證了只要不是兩個電池和兩個直流開關電源同時壞， 就能給用電設備供電。該實用新型採用集中供電方式，以及雙冗餘系統為各個用電設備供電，全方面的提高了系統的安全性、可靠性。

圖1是本實用新型的整體結構框圖。圖2是開關電路Sp圖3是開關電路&。圖4是開關電路&。圖5是開關電路、。圖6是一塊電池、兩個直流開關電源(簡稱DC/DC)電路給負載供電。圖7是一塊電池、一個DC/DC電路給負載供電。圖8是兩塊電池、一個DC/DC電路同時都給負載供電。圖9是兩塊電池、兩個DC/DC電路同時都給負載供電。圖中具體標號如下[0022]1.電池組2.開關電路S1A23. DC/DC 電路4.開關電路S3J45.負載6.第一檢測電路7.控制電路8.第二檢測電路9.反相器112.反相器 215.反相器 318.反相器 410. Mos管開關電路113. Mos管開關電路216. Mos管開關電路319. Mos管開關電路411. 二極體 D114. 二極體 D317. 二極體 D520. 二極體 D7KpKyKyK4.開關電路的控制端Bat 1、Bat2.開關電路S1、S2的輸入端DCpDC2.開關電路S3J4的輸入端DC/DC電路.直流開關電源02、仏、06、08. 溝道11108管Q2_d、Q4_d、Q6_d、Q8_d. P 溝道 mos 管的漏極Q2_s、Q4_s、Q6_s、Q8_s. P 溝道 mos 管的源極Q1JrQpQ7. NPN 型三極體D2、D4、D6、D8. 二極體仏、隊、仏、隊·反相器Ri、R2 Λ R3、R4、R5 λ R6、R7、尺8、R9、Rio、Rll、R12、Rl3、Rl4、Rl5、^16 λ 尺17、尺18、^19 Λ ^20 Λ ^21 Λ
R23^R24-電阻A^A2.檢測電路1的輸入端A3> A4.檢測電路2的輸入端
具體實施方式
根據附圖敘述本實用新型的具體實施方式
。本實用新型的一種雙餘度航空電源及其供電方式較佳的實施方式包括電池組1、開關電路Si、&2、DC/DC 3、開關電路S3、、4、檢測電路6、8、控制電路7、負載5 ；電池A、B的正極分別與第一檢測電路的λ」 A2相連，檢測電路的輸出再與控制電路的Io5相連，電池A、B的正極再分別與開關電路Sp S2的輸入端 Batl、Bat2相接，開關電路S1J2的控制端K1J2分別與控制電路的l0l、Io2相連，開關電路 S1^S2的輸出端％_(1、04_(1相連再與第一 DC/DC、第二 DC/DC的輸入端相連，第一 DC/DC、第二 DC/DC的輸出端與第二檢測電路的A3、A4相連，第二檢測電路的輸出再與控制電路的Io6相連，第一 DC/DC、第二 DC/DC的輸出端再分別與開關電路S3、S4的輸入端DQ、DC2相連，開關電路S3、S4的控制端K3、K4分別與控制電路的lo3、Io4相連，開關電路S3、S4的輸出端Q6_d、 Q8_d相連，再與負載連接，如圖一連接所示；本實用新型的較佳實施方式中，所述的電池包括兩塊電池A、B，兩塊電池都分別接一個開關電路，而在開關電路的控制端分別連接一個反相器，這樣可以保證如果控制電路出現問題，電池和DC/DC電路都正常的情況下，用電設備還能正常運行。其中電池A、B的正極與開關電路S」 S2的輸入端BatU Bat2相連，BatU Bat2再與二極體D1, D3的陽極相連， 二極體D^D3的陰極與mos管Q2_s、Q4_s相連，mos管％_d、Q4_d相連再與DC/DC電路連接， 開關電路S」S2的控制端K1J2分別與控制電路的Io1Uo2相連，K1J2再接一個下拉電阻和一個反相器，反相器的輸出端接mos管開關電路1、2的輸入端，如圖2、3連接所示；本實用新型的較佳實施方式中，所述的DC/DC電路包括兩個DC/DC降壓電路，他們的輸出端與兩個開關電路相連然後再給負載供電，而在開關電路的控制端分別接一個反相器，這樣可以保證如果控制電路出現問題，電池和DC/DC電路都正常的情況下，整個設備還能正常工作。其中第一 DC/DC、第二 DC/DC的輸出端與開關電路S3、S4的輸入端DQ、DC2相接，DC1, DC2再與二極體D5、D7的陽極相連，二極體D5、D7的陰極與mos管Q6_s、Q8_s相連， mos管Q6_d、Q8_d相連再與DC/DC電路連接，開關電路S3、S4的控制端K3、K4分別與控制電路的lo3、Io4相連，K3、K4再接一個下拉電阻和一個反相器，反相器的輸出接mos管開關電路3、4的輸入端，如圖4、5連接所示；實例一一個電池兩個DC/DC電路給負載供電，控制電路可採用DSP控制，DSP中的IO 口給控制信號Io1和Io2 —個高電平，一個低電平，只讓其中的一個電池工作，DSP給控制信號Io3和Io4低電平，保證兩個DC/DC電路都工作，如果當電池出現故障或沒電時，把Io1和 Io2的高低電平反向，讓另一個電池工作；如果電池正常，某一個DC/DC電路出現故障，只需根據檢測電路檢測到的電壓信號和比較器基準電壓信號進行比較，其中如果DC/DC電路輸出電壓為12V，那麼比較器的基準電壓則設為12v，經過比較器比較後如果相差在0-2v之內則都認為電路正常，超出此範圍則認為電路出現故障，最後將其比較結果反饋給DSP，根據比較結果DSP把故障那一支路的控制信號輸出一個高電平將其開關斷開，讓正常的那一路 DC/DC工作即可。實例二一塊電池一個DC/DC電路給負載供電，另一塊電池和DC/DC電路作為備用，其中控制電路可採用DSP控制，DSP中的Io 口給控制信號Io1和Io2 —個高電平，一個低電平，只讓其中的一塊電池工作，DSP給控制信號103和Io4 —個高電平，一個低電平，只讓其中一個 DC/DC電路工作，另一個做備份，如果當電池出現故障或沒電時，把Io1和Io2的高低電平反向，讓另一個電池工作；如果電池正常，DC/DC電路出現故障時，那麼給控制信號103和Io4 的高低電平反向。[0062]實例三兩塊電池(假如電池電壓為72V) —個DC/DC電路給負載供電，DSP中的Io 口給控制信號Io1和Io2都為低電平，兩個電池同時工作，DSP給控制信號Io3和Io4 —個低電平一個高電平，保證一個DC/DC電路工作，如果當其中一塊電池出現故障時，則把第一檢測電路檢測到的電壓信號與比較器的基準電壓信號進行比較，其中如果電池電壓為72V那麼比較器的基準電壓則設為72V，經過比較器比較後如果相差在O到IOV之內都認為電路正常，最後將其比較結果反饋給DSP，根據比較結果DSP把故障電路的那一路電池的控制信號輸出一個高電平將其斷開，只讓另一個電池工作；如果DC/DC電路出現故障，那麼根據檢測電路檢測到的電壓與比較器的基準電壓信號比較，其中如果DC/DC電路輸出電壓為12V，那麼比較器的基準電壓則設為12v，經過比較器比較後如果相差在0-2v之內則都認為電路正常，不在此範圍則認為電路出現故障，最後將其比較結果反饋給DSP，根據比較結果DSP把故障那一支路的控制信號輸出一個高電平將其開關斷開，給另一個電路一個低電平讓其工作即可。實例四兩塊電池兩個DC/DC電路給負載供電，DSP中的Io 口給控制信號Io1和Io2都輸出低電平，保證兩塊電池工作，DSP給控制信號Io3和Io4都為低電平，保證兩個DC/DC電路都工作，如果當電池出現故障那麼根據檢測電路檢測到的電壓信號與比較器的基準電壓進行比較，其中如果電池電壓為72V那麼比較器的基準電壓則設為72V，經過比較器比較後如果相差在O到IOV之內都認為電路正常，超出此範圍則認為電路出現故障，最後將其比較結果反饋給DSP，根據比較結果DSP把故障電路的那一支路電池的控制信號輸出一個高電平將其斷開，只讓另一個電池工作；如果當DC/DC電路出現故障，只需根據檢測電路檢測到的電壓信號和比較器基準電壓信號進行比較，其中如果DC/DC電路輸出電壓為12V，那麼比較器的基準電壓則設為12v，經過比較器比較後如果相差在0-2v之內則都認為電路正常，超出此範圍則認為電路出現故障，最後將其比較結果反饋給DSP，根據比較結果DSP把故障那一支路的控制信號輸出一個高電平將其開關斷開，讓正常的那一路DC/DC工作即可。
權利要求1.一種雙餘度航空電源，其特徵在於包括2塊電池組即電池組A、電池組B，4個開關電路即開關電路Si、S2, S3、S4, 2個直接開關電源即第一直流開關電源、第二直流開關電源， 2個檢測電路即第一檢測電路、第二檢測電路，1個控制電路；其中，電池A、B的正極分別與第一檢測電路的兩個輸入端相連，第一檢測電路的輸出再與控制電路相連，電池A、B的正極再分別與開關電路S」 S2的輸入端相接，開關電路S」 S2的控制端分別與控制電路相連，開關電路Si、S2的輸出端相連，開關電路Si、S2的輸出端再分別與第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸入端相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端與第二檢測電路的輸入端相連，第二檢測電路的輸出再與控制電路的相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端相連，第一直流開關電源、第二直流開關電源的輸出端再分別與開關電路S3、、的輸入端相連，開關電路s3、、的控制端分別與控制電路相連，開關電路S3、、的輸出端相連，開關電路s3、、的輸出端再分別與負載連接。
2.根據權利要求1所述一種雙餘度航空電源，其特徵在於所述的4個開關電路，其中每一個開關電路的控制端與控制電路之間都分別接一個反相器。
專利摘要一種雙餘度航空電源屬於航空航天電源領域。該實用新型包括2塊電池組、4個開關電路、2個直流開關電源、2個檢測電路、1個控制電路；直流開關電源把電池電壓降低到負載所需電壓給負載供電；檢測電路通過檢測每個電池和直流開關電源電路的電壓信號，反饋給控制電路，控制電路根據檢測到的電壓和設定的基準電壓比較對開關電路進行控制；電池和直流開關電源都採用冗餘系統給負載供電；每個電池和直流開關電源都分別接一個開關電路，然後再分別並聯，保證了只要不是兩個電池和兩個直流開關電源同時壞，就能給無人機用電設備供電。該實用新型採用集中供電方式，以及雙冗餘系統為各個用電設備供電，全方面的提高了系統的安全性、可靠性。
文檔編號H02J7/00GK202218041SQ20112032787
公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月2日 優先權日2011年9月2日
發明者仝江濤, 張一鳴, 王海娟, 陳賀娜, 高俊俠 申請人:北京工業大學