CN107797071A - 一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路 - Google Patents

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黄军
赵旺彬
吴春瑜
陈杰
何小斌
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    • G—PHYSICS
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Abstract

本发明公开一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，该电路包含：电压隔离获取单元，其采用差分方式获取锂离子蓄电池组内单体电压；隔离单元，其电路连接电压隔离获取单元输出端，采用磁隔离方式隔离锂离子蓄电池组的高压与低压；模数转换单元，其电路连接隔离单元，将锂离子蓄电池单体的电压模拟信号转换成数字信号；控制单元，其电路连接模数转换单元输出端，采用开关复用矩阵进行单体电池电压的切换选通。本发明电子元器件都采用宇航级，用于空间环境，能够适应高轨、中轨、低轨航天器平台的高压锂离子蓄电池组，每个抗干扰隔离模块负责若干串电池的抗干扰隔离采样，保证了长串锂离子蓄电池组电压采样的安全性。

Description

一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路
技术领域
本发明涉及空间电池管理领域，具体涉及一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路。
背景技术
中国发明专利（公开号：CN104237806A）公开了一种锂离子蓄电池组单体电池电压采样装置包含：采样开关；均衡电阻；采样电路；采样开关的一端连接单体电池的正极，其另一端通过均衡电阻连接至单体电池的负极；采样电路与所述均衡电阻并联；采样电路包含，第一等倍分压电路、第二等倍分压电路、差分放大电路及稳压二极管；其中第一等倍分压电路的输入端通过采样开关连接至单体电池的正极，输出端连接至差分放大电路的正向输入端；第二等倍分压电路的输入端连接至单体电池的负极，输出端连接至差分放大电路的负向输入端；差分放大电路的输出端与稳压二极管的阴极连接，作为采样电路的输出端；稳压二极管的阳极接地。
然后针对空间复杂的强电磁辐射环境，传统的电池电压采样方法不能适用，因此需要对电压采样方案进行隔离，保证强电磁辐射环境下的可靠运行。
发明内容
本发明提供一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，解决空间强电磁辐射环境下电池电压采样问题。
为实现上述目的，本发明公开了一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特点是，该电路包含：
电压隔离获取单元，其采用差分方式获取锂离子蓄电池组内单体电压；
隔离单元，其电路连接电压隔离获取单元输出端，采用磁隔离方式隔离锂离子蓄电池组的高压与低压；
模数转换单元，其电路连接隔离单元，将锂离子蓄电池单体的电压模拟信号转换成数字信号；
控制单元，其电路连接模数转换单元输出端，采用开关复用矩阵进行单体电池电压的切换选通。
上述电压隔离获取单元包含两个16选一模拟选通开关和一个连接两个16选一模拟选通开关输出端的8选一模拟选通开关。
上述电压隔离获取单元采用宇航级的INA148芯片。
上述隔离单元采用磁隔离变压器。
上述模数转换单元包含：连接隔离单元的模数转换模块，与电路连接模数转换模块输出端的电压跟随电路。
上述控制单元包含：连接模数转换单元输出端的中央处理微控制器与其***电路。
上述中央处理微控制器为80C32单片机，***电路包含80C32单片机上扩展的ROM、RAM、看门狗和地址锁存器。
上述电压隔离获取单元、隔离单元、模数转换单元和控制单元都采用宇航级电子元器件。
本发明空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路和现有技术的电池组采样电路相比，其优点在于，本发明电子元器件都采用宇航级，用于空间环境，能够适应高轨、中轨、低轨航天器平台的高压锂离子蓄电池组，每个抗干扰隔离模块负责若干串电池的抗干扰隔离采样，并且抗干扰隔离模块设计为可扩展的分布式***，保证了长串锂离子蓄电池组电压采样的安全性。
附图说明
图1为本发明空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的模块图；
图2为本发明空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的电路原理图；
图3为本发明空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的布置图。
具体实施方式
以下结合附图，进一步说明本发明的具体实施例。
如图1所示，公开了一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，该电路包含：电压隔离获取单元101、隔离单元102、模数转换单元103和控制单元104。
电压隔离获取单元101其采用差分方式获取锂离子蓄电池组内单体电压。
隔离单元102的一端电路连接电压隔离获取单元101输出端，采用磁隔离方式隔离锂离子蓄电池组的高压与低压，提供了一种高低压抗强电磁干扰隔离方式。
模数转换单元103电路连接隔离单元102的另一端，将锂离子蓄电池单体的电压模拟信号转换成成控制单元104可以处理识别的数字信号。
控制单元104电路连接模数转换单元103输出端，采用开关复用矩阵控制电压隔离获取单元101进行单体电池电压的切换选通，并控制模数转换单元103的模数转换。
如图2所示，为本发明公开的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的一种实施例的电路原理图。本实施例中，空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路用于空间环境，能够适应高轨、中轨、低轨航天器平台的高压锂离子蓄电池组，每个空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路负责24串电池的抗干扰隔离采样，空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路设计为可扩展的分布式***。
进一步的，本实施例中空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路为了用于空间强电磁辐射干扰环境，使用的电子元器件均采用宇航级产品。
进一步的，本实施例中空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路包含电压隔离获取单元201、连接电压隔离获取单元201的隔离单元202、连接隔离单元202的模数转换单元203，以及连接模数转换单元203的控制单元204。
其中，电压隔离获取单元201包含两个16选一模拟选通开关和一个连接两个16选一模拟选通开关输出端的8选一模拟选通开关，用于完成24通道锂离子蓄电池单体电压的顺序选通。
优选的，电压隔离获取单元201采用宇航级的INA148芯片。
隔离单元202采用磁隔离变压器，将24串锂离子蓄电池组的地与后端模数转换单元和控制单元的地隔离，保证了弱电控制电路的安全性和可靠性。
模数转换单元203包含：连接隔离单元202的模数转换模块，以及电路连接模数转换模块输出端的电压跟随电路，用于将24串锂离子蓄电池单体的电压模拟信号转换成控制单元可以处理识别的数字信号。
控制单元204包含：连接模数转换单元203输出端的中央处理微控制器MCU与其***电路。具体的，为适应空间应用环境及考虑航天器飞行经验，中央处理微控制器为80C32单片机，***电路包含80C32单片机上扩展的ROM、RAM、看门狗和地址锁存器等***电路，，用于控制电压获取单元的通道选通、模数转换单元的AD转换等功能。
如图3所示，为空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的布置图，可见每个空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路一一对应连接一组24串的蓄电池模块，空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路的电压获取单元用于获取24串锂离子蓄电池单体电压，隔离单元提供了一种高低压抗强电磁干扰隔离方式，模数转换单元用于将模拟电压转换为数字信号，控制单元用于控制电压获取单元、隔离单元、模数转换单元的正常运行。
若干串联的蓄电池模块通过电流检测电路、保险丝和软启动电路连接荷载。
若干空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路通过CAN总线连接总控单元，总控单元连接数据中心、充电机和散热通量智能管理模块。充电机通过保险丝连接蓄电池模块。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，该电路包含：
电压隔离获取单元，其采用差分方式获取锂离子蓄电池组内单体电压；
隔离单元，其电路连接电压隔离获取单元输出端，采用磁隔离方式隔离锂离子蓄电池组的高压与低压；
模数转换单元，其电路连接隔离单元，将锂离子蓄电池单体的电压模拟信号转换成数字信号；
控制单元，其电路连接模数转换单元输出端，采用开关复用矩阵进行单体电池电压的切换选通。
2.如权利要求1所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述电压隔离获取单元包含两个16选一模拟选通开关和一个连接两个16选一模拟选通开关输出端的8选一模拟选通开关。
3.如权利要求1或2所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述电压隔离获取单元采用宇航级的INA148芯片。
4.如权利要求1所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述隔离单元采用磁隔离变压器。
5.如权利要求1所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述模数转换单元包含：连接隔离单元的模数转换模块，与电路连接模数转换模块输出端的电压跟随电路。
6.如权利要求1所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述控制单元包含：连接模数转换单元输出端的中央处理微控制器与其***电路。
7.如权利要求6所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述中央处理微控制器为80C32单片机，***电路包含80C32单片机上扩展的ROM、RAM、看门狗和地址锁存器。
8.如权利要求1所述的空间锂离子蓄电池组抗强电磁干扰隔离采样电路，其特征在于，所述电压隔离获取单元、隔离单元、模数转换单元和控制单元都采用宇航级电子元器件。
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