CN112332492A - 基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***及方法。管理***包括:低压侧子***被配置为接收隔离后的高压侧子***采集的N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并将电池采样数据通过隔离处理发送给总计算机子***;总计算机子***被配置为根据电池采样数据生成N组高压长串蓄电池对应的控制指令,并将控制指令通过隔离方式通过低压侧子***发送至高压侧子***;高压侧子***被配置为采集N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并根据控制指令调节目标电池的电压。本发明每个单元相对独立,可实现N组电池的管理,具有灵活、便捷、随意配组的优点,可满足航天用大功率高电压管理的应用场合。
Description
技术领域
本发明涉及高压电池管理技术领域,特别是一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***及方法。
背景技术
随着国内航天器高压大功率载荷***快速发展,给配套载荷电源***提出了更高的要求,未来载荷电源朝着功率更大,电压更高的方向发展,对超大功率电源的研制的迫切需求逐渐展现出来,面对未来高压大功率的迫切需求,高压长串电池***将成为首要研究对象,因此与之配套的高压管理***也将成为未来需要着重研究的方向。
目前空间用采集***仅停留在100V量级范围,高压采集***经验不足,目前采集方案无法满足未来高压大功率的使用需求。另外目前由于空间应用中电池串联数量较小,因此采集***均为非隔离式设计,电压直采方式,该方式由于结构简单,控制容易,成本较低被广泛应用,但由于数字芯片与电池端无法实现有效分离,在航天器的灵活机动工作时,电池会工作在频繁大电流充电、瞬时脉冲大功率放电工况下,会形成一定脉动干扰,对数字芯片存在一定安全隐患。
发明内容
本发明解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供了一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***及方法。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***,所述管理***包括低压侧子***、高压侧子***和总计算机子***,所述高压侧子***包括N组高压长串蓄电池,N为大于等于1的正整数,其中,
所述低压侧子***,被配置为接收经隔离后所述高压侧子***采集的所述N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过隔离处理发送给所述总计算机子***;
所述总计算机子***,被配置为根据所述电池采样数据,生成所述N组高压长串蓄电池对应的控制指令,并将所述控制指令通过隔离传输方式从所述低压侧子***发送至所述高压侧子***;
所述高压侧子***,被配置为采集所述N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并通过隔离方式下传遥测数据,根据所述隔离后的控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,所述高压侧子***包括:采样单元、均衡单元和磁隔离单元,
所述采样单元,被配置为采集所述N组高压长串蓄电池中目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过所述磁隔离单元发送给所述下位机单元。
所述均衡单元,被配置为根据隔离后的控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,所述低压侧子***包括:下位机单元和总下位机单元,其中,
所述下位机单元,被配置为按照设定时序通过通信总线将所述电池采样数据发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元,被配置为将所述电池采样数据发送给所述总计算机子***。
可选地,所述高压侧子***还包括:均衡单元,
所述总计算机子***,还被配置为将所述控制指令发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元,被配置为通过通信总线将所述控制指令发送给所述下位机单元;
所述下位机单元,被配置为通过所述磁隔离单元将所述控制指令发送给所述均衡单元;
所述均衡单元,被配置为根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,每组所述高压长串蓄电池的电池数量为48,每组所述高压长串蓄电池对应于两个所述采样单元和两个所述均衡单元,其中,每个所述采样单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行采样,每个所述均衡单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行电压均衡控制。
可选地,所述磁隔离单元由电源芯片和变压器组成,以对所述高压侧子***和所述低压侧子***进行隔离。
可选地,所述采样单元由电源芯片组成,所述电源芯片的***参数由高精度采集电阻构成,通过比例调节实现对24节电池单体电压的高精度采集。
可选地,所述均衡单元采用三极管和功率吸收电阻搭建电路构成,均衡电流根据电池容量大小进行参数调节,实现24节电池单体的均衡控制。
为了解决上述技术问题,本发明实施例还提供了一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理方法,应用于上述任一项所述的管理***,所述方法包括:
采集N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并通过隔离传输的方式传输所述电池采样数据;
基于所述电池采样数据,生成所述目标电池对应的控制指令;
通过隔离方式下传遥测数据,并根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
本发明与现有技术相比的优点在于:本发明实施例提供的基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理方案,可实现高压长串电池单体电压的实时采集、实时调节控制,进而保证所有长串单体的一致性,从而提高电池使用的可靠性,有效延长电池使用寿命。该***由低压侧与高压侧两部分组成,将易受干扰、易受电压影响的下位机数字芯片至于低压侧,有效提高该单元的使用安全性。将高精度采集单元及均衡控制单元至于高压侧,可有效完成电池本体的有效管理,提高数据采集及控制的准确性,实现精准控制。该***可实现串联电池扩展功能,每个单元相对独立,可实现N组电池的管理,***具有灵活、便捷、随意配组等优点,可满足航天用大功率高电压管理的应用场合。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池管理***框图;
图3为本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池管理方法的步骤流程图。
具体实施方式
实施例一
参照图1,示出了本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***的结构示意图,如图1所示,该管理***100可以包括:压侧子***110、高压侧子***120和总计算机子***130,高压侧子***120可以包括N组高压长串蓄电池,N为大于等于1的正整数,其中,
低压侧子***110可以被配置为接收隔离后的高压侧子***120采集的所述N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过隔离处理发送给所述总计算机子***;
总计算机子***130可以被配置为根据所述电池采样数据,生成所述N组高压长串蓄电池对应的控制指令,并将所述控制指令通过隔离传输方式从所述低压侧子***发送至所述高压侧子***;
高压侧子***120可以被配置为采集N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,通过隔离方式下传遥测数据,并根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,所述高压侧子***120可以包括:采样单元、均衡单元和磁隔离单元,
所述采样单元可以被配置为采集所述N组高压长串蓄电池中目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过所述磁隔离单元发送给所述下位机单元;
所述均衡单元,被配置为根据隔离后的控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,所述低压侧子***110可以包括:下位机单元和总下位机单元,其中,
所述下位机单元可以被配置为按照设定时序通过通信总线将所述电池采样数据发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元可以被配置为将所述电池采样数据发送给所述总计算机子***。
可选地,所述高压侧子***120还可以包括:均衡单元,
所述总计算机子***130还可以被配置为将所述控制指令发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元可以被配置为通过通信总线将所述控制指令发送给所述下位机单元;
所述下位机单元可以被配置为通过所述磁隔离单元将所述控制指令发送给所述均衡单元;
所述均衡单元可以被配置为根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
可选地,每组所述高压长串蓄电池的电池数量为48,每组所述高压长串蓄电池对应于两个所述采样单元和两个所述均衡单元,其中,每个所述采样单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行采样,每个所述均衡单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行电压均衡控制。
可选地,所述磁隔离单元由电源芯片和变压器组成,以对所述高压侧子***和所述低压侧子***进行隔离。
可选地,所述采样单元由电源芯片组成,所述电源芯片的***参数由高精度采集电阻构成,通过比例调节实现对24节电池单体电压的高精度采集。
可选地,所述均衡单元采用三极管和功率吸收电阻搭建电路构成,均衡电流根据电池容量大小进行参数调节,实现24节电池单体的均衡控制。
接下来,结合图2对本发明实施例的技术方案进行如下详细描述。
图2为本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池管理***框图,包含低压侧***(即低压侧子***)和高压侧***(即高压侧子***)。低压侧***包含:总下位机单元、下位机单元1-N;高压侧***包含:磁隔离单元、24串单体采样单元、24串单体均衡单元。
总下位机单元由数字电路构成主要完成与星上总计算机***的通信及信息交互,同时完成与内部各蓄电池组对应的下位机单元1-N的通信,是该***与外部计算机交互的重要及核心环节及路径。
下位机单元1-N由数字电路构成,可完成与总下位机单元信息交互,同时通过磁隔离单元控制2组24串单体均衡单元,收集2组24串单体采样单元的信息,并负责信息整合及上传。
磁隔离单元由电源芯片及变压器搭建而成,其主要目的是实现高低压的有效隔离,变压器具备耐高隔离电压要求,可完成电平、脉冲信号的传输,实现低压侧与高压侧的实时通信。
24串单体采样单元、24串单体均衡单元。采样单元电源芯片搭建而成,芯片***参数由高精度采集电阻构成,通过比例调节实现24节电池单体电压的高精度采集;均衡单元采用三极管、功率吸收电阻搭建电路构成,均衡电流可根据电池容量大小进行参数调节,可实现24节电池单体的均衡可控制。
本管理***结构方式可根据蓄电池组进行灵活调节,可在电池串联***中进行随意添加,添加蓄电池应以48节为一组,最终可实现千伏级高压***。
本管理***可以满足未来航天器对高压大功率电源采集***的需求,本***可实现电压可扩展,可实现千伏量级电池管理,解决未来大功率高压电源实际需求。本管理***可有效解决该低压和高压侧的隔离问题,防止高压电池端对低压侧下位机单元的干扰,有效提高航天产品的安全性和可靠性。
实施例二
参照图3,示出了本发明实施例提供的一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理方法的步骤流程图,如图3所示,该管理方法可以应用于上述实施例一任一项所述的管理***,具体可以包括如下步骤:
步骤301:采集N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并通过隔离传输的方式传输所述电池采样数据。
本发明实施例可以应用于有效解决高压侧和低压侧的隔离的场景中。
在本发明实施例中,管理***可以包括:低压侧子***、高压侧子***和总计算机子***,其中,高压侧子***可以包括采样单元和N组高压长串蓄电池,采样单元可以采集N组高压长串蓄电池中目标电池的电池采样数据,并将电池采样数据通过高压侧子***内的磁隔离单元发送给低压侧子***内的下位机单元。
步骤302:基于所述电池采样数据,生成所述目标电池对应的控制指令。
在低压侧子***内的下位机单元接收到采样数据之后,可以按照设定时序通过通信总线将电池采样数据发送给低压侧子***的总下位机单元,进而由总下位机单元将电池采样数据发送给总计算机子***。
总计算机子***可以根据接收的电池采样数据,生成N组高压长串蓄电池对应的控制指令,并将所述控制指令通过低压侧子***发送至高压侧子***,具体地,总计算机子***可以将控制指令发送给总下位机单元有总下位机单元通过通信总线将控制指令发送给下位机单元。
步骤303:通过隔离方式下传遥测数据,并根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
下位机单元通过磁隔离单元将控制单元发送给均衡单元,进而由均衡单元通过隔离方式下传遥测数据,并根据控制指令调节目标电池的电压。
本发明实施例通过将高精度采集单元及均衡控制单元至于高压侧,可有效完成电池本体的有效管理,提高数据采集及控制的准确性,实现精准控制。该***可实现串联电池扩展功能,每个单元相对独立,可实现N组电池的管理,满足高压大功率需求。
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。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。
Claims (9)
1.一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理***,其特征在于,所述管理***包括低压侧子***、高压侧子***和总计算机子***,所述高压侧子***包括N组高压长串蓄电池,N为大于等于1的正整数,其中,
所述低压侧子***,被配置为接收隔离后的所述高压侧子***采集的所述N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过隔离处理发送给所述总计算机子***;
所述总计算机子***,被配置为根据所述电池采样数据,生成所述N组高压长串蓄电池对应的控制指令,并将所述控制指令通过隔离传输方式从所述低压侧子***发送至所述高压侧子***;
所述高压侧子***,被配置为采集所述N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,通过隔离方式下传遥测数据,并根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
2.根据权利要求1所述的管理***,其特征在于,所述高压侧子***包括:采样单元、均衡单元和磁隔离单元,
所述采样单元,被配置为采集所述N组高压长串蓄电池中目标电池的电池采样数据,并将所述电池采样数据通过所述磁隔离单元发送给所述下位机单元;
所述均衡单元,被配置为根据隔离后的控制指令调节所述目标电池的电压。
3.根据权利要求2所述的管理***,其特征在于,所述低压侧子***包括:下位机单元和总下位机单元,其中,
所述下位机单元,被配置为按照设定时序通过通信总线将所述电池采样数据发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元,被配置为将所述电池采样数据发送给所述总计算机子***。
4.根据权利要求2所述的管理***,其特征在于,所述高压侧子***还包括:均衡单元,
所述总计算机子***,还被配置为将所述控制指令发送给所述总下位机单元;
所述总下位机单元,被配置为通过通信总线将所述控制指令发送给所述下位机单元;
所述下位机单元,被配置为通过所述磁隔离单元将所述控制指令发送给所述均衡单元;
所述均衡单元,被配置为根据所述控制指令调节所述目标电池的电压。
5.根据权利要求4所述的管理***,其特征在于,每组所述高压长串蓄电池的电池数量为48,每组所述高压长串蓄电池对应于两个所述采样单元和两个所述均衡单元,其中,每个所述采样单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行采样,每个所述均衡单元对该组高压长串蓄电池中的24节电池进行电压均衡控制。
6.根据权利要求2所述的管理***,其特征在于,所述磁隔离单元由电源芯片和变压器组成,以对所述高压侧子***和所述低压侧子***进行隔离。
7.根据权利要求2所述的管理***,其特征在于,所述采样单元由电源芯片组成,所述电源芯片的***参数由高精度采集电阻构成,通过比例调节实现对24节电池单体电压的高精度采集。
8.根据权利要求4所述的管理***,其特征在于,所述均衡单元采用三极管和功率吸收电阻搭建电路构成,均衡电流根据电池容量大小进行参数调节,实现24节电池单体的均衡控制。
9.一种基于磁隔离技术的高压多组长串电池的管理方法,应用于权利要求1至8任一项所述的管理***,其特征在于,所述方法包括:
采集N组高压长串蓄电池中的目标电池的电池采样数据,并通过隔离传输的方式传输所述电池采样数据;
基于所述电池采样数据,生成所述目标电池对应的控制指令;
通过隔离方式下传遥测数据并根据所述控制指令调节目标电池的电压。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210205 |
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