全文摘要
本实用新型提供一种航空锂电池充放电分析仪，包括锂电池和故障检测电路，故障检测电路包括充电电路、放电电路、离散故障信号接口电路、信号采样电路、通信电路、单片机和外设单元，充电电路用于锂电池充电维持稳定输出电压或输出电流，放电电路用于维持放电参数恒定，离散故障信号接口电路用于接收从所述锂电池发出的BMU离散信号，信号采样电路用于采集锂电池的各项性能参数，通信电路用于实现单片机与外设单元之间的通信。本实用新型能够实现通过故障检测电路完成对锂电池各项参数的检测，接触器能够在过大电流和过低电压等紧急情况下切断锂电池与外界电路的联系从而保证安全。
主设计要求
1.一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：包括锂电池和故障检测电路，所述故障检测电路包括充电电路、放电电路、离散故障信号接口电路、信号采样电路、通信电路、单片机和外设单元，所述充电电路用于锂电池充电维持稳定输出电压或输出电流，所述放电电路用于维持放电参数恒定，所述离散故障信号接口电路用于接收从所述锂电池发出的BMU离散信号，并将该信号传输至所述单片机，所述信号采样电路用于采集锂电池的各项性能参数，所述性能参数包括锂电池内部温度、环境温度、电池电压电流和电池单格电压参数，所述通信电路用于实现所述单片机与所述外设单元之间的通信，所述锂电池与所述充电电路、所述放电电路和所述离散故障信号接口电路均为电性连接，所述信号采样电路与所述放电电路电性连接，所述单片机与所述充电电路、所述放电电路、所述信号采样电路、所述离散故障信号接口电路和所述通信电路以均为电性连接，所述单片机通过所述通信电路与所述外设单元电性连接。
设计方案
1.一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：包括锂电池和故障检测电路，所述故障检测电路包括充电电路、放电电路、离散故障信号接口电路、信号采样电路、通信电路、单片机和外设单元，所述充电电路用于锂电池充电维持稳定输出电压或输出电流，所述放电电路用于维持放电参数恒定，所述离散故障信号接口电路用于接收从所述锂电池发出的BMU离散信号，并将该信号传输至所述单片机，所述信号采样电路用于采集锂电池的各项性能参数，所述性能参数包括锂电池内部温度、环境温度、电池电压电流和电池单格电压参数，所述通信电路用于实现所述单片机与所述外设单元之间的通信，所述锂电池与所述充电电路、所述放电电路和所述离散故障信号接口电路均为电性连接，所述信号采样电路与所述放电电路电性连接，所述单片机与所述充电电路、所述放电电路、所述信号采样电路、所述离散故障信号接口电路和所述通信电路以均为电性连接，所述单片机通过所述通信电路与所述外设单元电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：所述锂电池内设有接触器和电池监控单元BMU，所述接触器用于在大电流或过低电压情况下切断所述锂电池与外接电路的电性连接，所述电池监控单元BMU由主电池监控单元BMU1、BMU2和辅助电池监控单元BMU3、BMU4组成，所述主电池监控单元BMU1用于对外输出锂电池的总电压的信号，所述主电池监控单元BMU2用于对所述锂电池过压的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号，所述辅助电池监控单元BMU3用于对所述锂电池过压的情况以及所述接触器进行检测，当接触器开断故障时发出相应的禁止信号并断开所述接触器，所述辅助电池监控单元BMU4用于对所述锂电池单格电压过低和大电流充电的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号。
3.根据权利要求1所述的一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：所述充电电路包括滤波电路、整流电路、功率变换电路和控制电路，所述滤波电路用于对市电进行电磁滤波，所述整流电路主要起到将滤波后的220V交流电转换为直流电的作用，所述功率变换电路用于实现电能输出，所述控制电路用于控制开关管开通和关断的时间比率实现充电电路的恒流和恒压充电功能。
4.根据权利要求1所述的一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：所述信号采样电路包括热敏电阻和霍尔电流传感器，所述热敏电阻用于对外界环境温度和锂电池内部温度进行检测，所述霍尔电流传感器用于测量电流信号，输出电压信号经过放大电路和信号调理电路传输给单片机进行数据处理，所述热敏电阻采用PT100型号的铂热电阻，所述霍尔电流传感器的型号设置为ACS756-100。
5.根据权利要求1所述的一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：所述外设单元包括液晶触控屏、打印机和USB存储器。
6.根据权利要求1所述的一种航空锂电池充放电分析仪，其特征在于：所述单片机采用C8051F020型号的单片机。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及锂电池技术领域，具体涉及一种航空锂电池充放电分析仪。
背景技术
相比于普通碱性电瓶和酸性电瓶，锂电池性能优异，备受欢迎。但是锂电池的安全性问题一直是影响锂电池稳定工作的重要因素，当锂电池被过度充电或过度放电时，都会对锂电池的内部结构造成不可逆的损害，甚至发生爆炸。B787飞机在使用过程中发生的多起事故都是由航空锂电池造成的，并且直接导致了B787飞机在全球范围内的停飞。为了使B787飞机尽快重返蓝天，波音公司针对航空锂电池提出了多种改进措施，包括重新设计充电器、更改电池布局、增加电池芯间空隙、增加更安全的金属外壳等。为了确保锂电池的安全运行，锂电池内部设计了电池监控单元。电池监控单元内部设置了复杂的检测和保护电路用于监测锂电池的运行状况，可以及时发现并检测锂电池的故障，并采取相应的保护措施。深入分析研究锂电池故障产生的原因和机理，是设计开发锂电池故障检测系统的关键。
我国目前已拥有多架B787飞机，且以后还会引进更多的B787飞机。随着这些机型的大量使用，机载锂电池的正确使用和维护就变得更为迫切。锂电池价格昂贵，对维护环境要求较高，维护操作繁琐且电池替换性差，一旦锂电池被过度放电，将直接导致其自动锁死，返厂直接影响到飞机的正常运营。目前，国内航空公司针对锂电池的维护设备全部依赖进口，直接影响到维修企业的运营成本。因此，自主研制一款锂电池故障检测系统用以替代国外昂贵的维护设备，从而降低维修成本，是民航维修企业急需解决的问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种航空锂电池充放电分析仪。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种航空锂电池充放电分析仪，包括锂电池和故障检测电路，所述故障检测电路包括充电电路、放电电路、离散故障信号接口电路、信号采样电路、通信电路、单片机和外设单元，所述充电电路用于锂电池充电维持稳定输出电压或输出电流，所述放电电路用于维持放电参数恒定，所述离散故障信号接口电路用于接收从所述锂电池发出的BMU离散信号，并将该信号传输至所述单片机，所述信号采样电路用于采集锂电池的各项性能参数，所述性能参数包括锂电池内部温度、环境温度、电池电压电流和电池单格电压参数，所述通信电路用于实现所述单片机与所述外设单元之间的通信，所述锂电池与所述充电电路、所述放电电路和所述离散故障信号接口电路均为电性连接，所述信号采样电路与所述放电电路电性连接，所述单片机与所述充电电路、所述放电电路、所述信号采样电路、所述离散故障信号接口电路和所述通信电路以均为电性连接，所述单片机通过所述通信电路与所述外设单元电性连接。
优选地，所述锂电池内设有接触器和电池监控单元BMU，所述接触器用于在大电流或过低电压情况下切断所述锂电池与外接电路的电性连接，所述电池监控单元BMU由主电池监控单元BMU1、BMU2和辅助电池监控单元BMU3、 BMU4组成，所述主电池监控单元BMU1用于对外输出锂电池的总电压的信号，所述主电池监控单元BMU2用于对所述锂电池过压的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号，所述辅助电池监控单元BMU3用于对所述锂电池过压的情况以及所述接触器进行检测，当接触器开断故障时发出相应的禁止信号并断开所述接触器，所述辅助电池监控单元BMU4用于对所述锂电池单格电压过低和大电流充电的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号。
优选地，所述充电电路包括滤波电路、整流电路、功率变换电路和控制电路，所述滤波电路用于对市电进行电磁滤波，所述整流电路主要起到将滤波后的220V交流电转换为直流电的作用，所述功率变换电路用于实现电能输出，所述控制电路用于控制开关管开通和关断的时间比率实现充电电路的恒流和恒压充电功能。
优选地，所述信号采样电路包括热敏电阻和霍尔电流传感器，所述热敏电阻用于对外界环境温度和锂电池内部温度进行检测，所述霍尔电流传感器用于测量电流信号，输出电压信号经过放大电路和信号调理电路传输给单片机进行数据处理，所述热敏电阻采用PT100型号的铂热电阻，所述霍尔电流传感器的型号设置为ACS756-100。
优选地，所述外设单元包括液晶触控屏、打印机和USB存储器。
优选地，所述单片机采用C8051F020型号的单片机。
本实用新型具有的优点和积极效果是：通过霍尔电流传感器向故障检测电路提供电流输出信号，反映充放电时的电流参数并与系统自身设置的电池电流检测电路检测出来的电流值进行比较，若校验结果偏差较大，产生电流校验故障，温度信号由热敏电阻作为输出信号，通过采样电路并参考该热敏电阻随温度变化的分度值即可提取温度信号，该信号用来反应锂电池的内部温度并与故障检测电路检测出来的环境温度进行比较，若校验结果偏差较大，产生温度校验故障，能够实现锂电池故障自动诊断功能。
附图说明
图1是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的电路示意框图；
图2是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的锂电池的结构示意图；
图3是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的充电电路的电路原理图；
图4是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的控制电路的电路原理图；
图5是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的放电电路的电路原理图；
图6是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的离散故障信号接口电路的信号接收的电路原理图；
图7是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的离散故障信号接口电路的信号输入的电路原理图；
图8是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的信号采样电路的温度测量电路原理图；
图9是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的信号采样电路的电流测量电路原理图；
图10是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的通信电路的信号转换电路原理图；
图11是本实用新型的一种航空锂电池充放电分析仪的通信电路的串口通讯图；
图中：21-充电电路；211-滤波电路；212-整流电路；213-功率变换电路；214-控制电路；22-放电电路；23-离散故障信号接口电路；24-信号采样电路；25-通信电路；26-单片机；27-外设单元。
具体实施方式
为了更好的理解本实用新型，下面结合具体实施例和附图对本实用新型进行进一步的描述。
如图1至图11所示，本实用新型提供一种航空锂电池充放电分析仪，包括锂电池和故障检测电路，所述故障检测电路包括充电电路21、放电电路 22、离散故障信号接口电路23、信号采样电路24、通信电路25、单片机26 和外设单元27，所述充电电路21用于给所述锂电池充电维持稳定输出电压或输出电流，所述放电电路22用于维持放电参数恒定，所述离散故障信号接口电路23用于接收从所述锂电池发出的BMU离散信号，并将该信号传输至所述单片机26，所述信号采样电路24用于采集所述锂电池的各项性能参数，所述性能参数包括锂电池内部温度、环境温度、电池电压电流和电池单格电压参数，所述通信电路25用于实现所述单片机26与所述外设单元27 之间的通信，所述锂电池与所述充电电路21、所述放电电路22和所述离散故障信号接口电路23均为电性连接，所述信号采样电路24与所述放电电路 22电性连接，所述单片机26与所述充电电路21、所述放电电路22、所述信号采样电路24、所述离散故障信号接口23电路和所述通信电路25以均为电性连接，所述单片机26通过所述通信电路25与所述外设单元27电性连接。
进一步地，所述锂电池内设有接触器和电池监控单元BMU，所述接触器用于在大电流或过低电压情况下切断所述锂电池与外接电路的电性连接，所述电池监控单元BMU由主电池监控单元BMU1、BMU2和辅助电池监控单元 BMU3、BMU4组成，所述主电池监控单元BMU1用于对外输出锂电池的总电压的信号，所述主电池监控单元BMU2用于对所述锂电池过压的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号，辅助电池监控单元BMU3用于对所述锂电池过压的情况以及所述接触器进行检测，当接触器开断故障时发出相应的禁止信号并断开所述接触器，所述辅助电池监控单元BMU4用于对所述锂电池单格电压过低和大电流充电的情况进行检测，当发生故障时发出相应的禁止信号。
进一步地，所述充电电路21包括滤波电路211、整流电路212、功率变换电路213和控制电路214，所述滤波电路211用于对市电进行电磁滤波，所述整流电路212主要起到将滤波后的220V交流电转换为直流电的作用，所述功率变换电路213用于实现电能输出，所述控制电路214用于控制开关管开通和关断的时间比率实现充电电路的恒流和恒压充电功能。采用直流开关电源技术的充电电路21能够将市电转化为满足设备要求的质量较高的直流电，也就是通过控制开关管开通和关断的时间比率来维持稳定输出电压或电流，具有转换效率高，输入范围宽，性能稳定可靠等特点，如图3所示，市电经过电磁滤波后经过整流电路212，经由功率变换电路213再经过输出端滤波达到输出恒定电压或电流的要求，其中，功率变换电路213由PWM波来控制。锂电池充电时所需的最大充电功率为1610W，因此，将充电电路21 的输入功率设计为2200W，则输入电流可以达到10A，整流后输出电压最大值可达 设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920061898.1
申请日:2019-01-15
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:12(天津)
授权编号:CN209542809U
授权时间:20191025
主分类号:G01R 31/385
专利分类号:G01R31/385
范畴分类:31F;
申请人:天津奥科盛科技有限公司
第一申请人:天津奥科盛科技有限公司
申请人地址:300000 天津市东丽区航双路空港国际总部基地A区A2号2002室
发明人:任仁良;袁鹏
第一发明人:任仁良
当前权利人:天津奥科盛科技有限公司
代理人:陈李青
代理机构:11684
代理机构编号:北京沁优知识产权代理事务所(普通合伙
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计