发明人:闫丽媛,郑再平,王开春,杨斌,张益齐,李
专利权人:北京精密机电控制设备研究所
公开日:2016-11-16
公开号:CN106130123A
专利类别:发明公开
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摘要:本发明提供一种伺服动力电源,用于机电伺服系统,属于机电领域。它包括锂电池组(1)和电源管理单元(2);电源管理单元(2)由主控单元(2 1)、单体电压检测单元(2 2)、电池均衡管理单元(2 3)、电池热管理单元(2 4)及峰值补偿单元(2 5)组成;锂电池组(1)提供机电伺服系统所需的动力电源,电源管理单元(2)进行峰值电流补偿及再生能量吸收,并对锂电池组(1)进行系统管理及实施均衡策略;本发明提供的伺服动力电源能够长时间工作、可重复使用,容量大、可靠性高,且成本低、体积小。可吸收再生能量,能够大脉冲放电,尤其适用于航天伺服电源系统。
一种伺服动力电源,其特征在于:包括锂电池组(1)和电源管理单元(2);锂电池组(1),包括多个单体电池;电源管理单元(2),包括主控单元(2.1)、单体电压检测单元(2.2)、电池均衡管理单元(2.3)、电池热管理单元(2.4)、峰值补偿单元(2.5);单体电压检测单元(2.2),实时采集锂电池组(1)中的单体电池电压,将采集到的单体电池电压值形成单体电池电压信号发送给主控单元(2.1);主控单元(2.1)收集从单体电压检测单元(2.2)传输来的单体电池电压信号;当主控单元(2.1)控制给锂电池组(1)充电时,单体电压检测单元(2.2)监测到部分单体电池电压高于设定的充电电压阈值时,主控单元(2.1)停止给锂电池组(1)充电;主控单元(2.1)控制给锂电池组(1)放电时,单体电压检测单元(2.2)监测到部分单体电池的电压低于设定的放电电压阈值,主控单元(2.1)控制停止给锂电池组(1)放电;当主控单元(2.1)控制给锂电池组(1)充放电时,单体电压检测单元(2.2)监测单体电池的最高电压和最低电压的压差,将最高电压的单体电池标记为高能量单体电池,将最低电压的单体电池标记为低能量单体电池,当高能量单体电池与低能量单体电池的电压差达到设定的均衡开启电压阈值,主控单元(2.1)向电池均衡管理单元(2.3)发出控制信号,电池均衡管理单元(2.3)在控制信号控制下,开启电量均衡功能,将高能量单体电池和低能量单体电池作为需要均衡的单体电池;电池均衡管理单元(2.3)包括通道切换控制电路(2.3.1)、开关电源驱动电路(2.3.2)、隔离变压器(2.3.3)和稳压电路(2.3.4);通道切换控制电路(2.3.1)用于将锂电池组(1)中需要均衡的单体电池接入均衡管理单元(2.3)中的开关电源驱动电路(2.3.2);开关电源驱动电路(2.3.2)用于将需要均衡的高能量单体电池输出的直流电压信号进行逆变,转换为能够通过隔离变压器的交流电压信号送至隔离变压器(2.3.3);隔离变压器(2.3.3)包括原边电路和副边电路,隔离变压器(2.3.3)将原边电路和副边电路进行电气隔离,同时完成能量传递,即隔离变压器(2.3.3)的原边接收交流电压信号,将原边交流电压信号的电压进行变换后输出到副边,得到隔离后的交流电压信号,作为隔离变压器(2.3.3)的输出送至稳压电路(2.3.4);稳压电路(2.3.4)将隔离变压器(2.3.3)输出的隔离后的交流电压信号进行整流、滤波和稳压后,得到稳定的直流电压信号,经过通道切换控制电路(2.3.1)送至需要均衡的低能量单体电池,直至高能量单体电池电压与低能量单体电池电压差低于均衡开启电压阈值,完成对锂电池组(1)内单体电池能量均衡;电池热管理单元(2.4)包括温度传感器、加热装置、散热装置和控制电路,温度传感器实时采集锂电池组(1)的温度转换成温度信号发送给主控单元(2.1),当采集到的锂电池组(1)的温度超过设定的温度上限阈值,电池热管理单元(2.4)控制电路打开散热装置,同时主控单元(2.1)停止锂电池组(1)的充放电;当采集到的锂电池组(1)的温度低于设定的温度下限阈值,电池热管理单元(2.4)控制电路打开加热装置,给锂电池组(1)加热,直至锂电池组(1)的温度达到正常工作所需的最低温度;当锂电池组(1)放电时,伺服动力电源连接的外部负载存在馈能,即外部负载将一部分电能反馈给峰值补偿单元(2.5),峰值补偿单元(2.5)将这部分馈能储存起来,当伺服动力电源需要给外部负载提供所需的峰值脉冲电流时,峰值补偿单元(2.5)将这部分能量释放给外部负载,用于峰值补偿。
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