一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明提供一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，属于平流层飞艇技术与能源管理系统技术的交叉领域。
【背景技术】
[0002]随着当今世界对临近空间飞行器需求量的不断加大，平流层飞艇由于滞空时间长、使用成本低、侦察视野宽、载荷限制少和适应能力强等优点在各个领域的开发和利用逐渐得到推广。能源管理是平流层飞艇的关键技术之一，鉴于飞艇控制的复杂性、飞行环境多变性和长驻空时间等特点，如何实现飞艇不同任务下的能源系统有效切换以及对故障模块的有效处理措施已成了整个飞艇系统的瓶颈。为解决上述问题，本发明提供一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略。
【发明内容】
[0003](I)目的:本发明的目的在于提供一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，利用该管理方式不但能实现不同任务条件下的能源系统有效切换，还能实现对故障模块的有效隔离和能源系统的快速自重构，增加能源系统的可靠性。
[0004](2)技术方案:根据本发明研制的平流层飞艇用双余度能源切换管理策略在原理上基本与常规的能源管理系统相同。其技术方案主要是通过对传感器、继电器进行双余度备份，然后根据平流层飞艇在一天中不同的运行时刻提供不同的供电方案，当部分转换电路出现故障时，通过备用传感器、继电器的在线管理启用备份系统，并将故障模块利用隔离模块进行断开，可快速实现系统的自重构恢复。具体供电方案方式如下:
1)在夜晚状态下，储能电池单独为负载供电；
2)在清晨，供电阵、充电阵、储能电池联合为负载供电；
3)当电池阵具有供电能力时，供电阵、充电阵联合为负载供电，锂电池处于待命状态；
4)当供电阵具备供电能力时，供电阵供电，充电阵为锂电池充电；
5)当部分时段任务需求功率过大时，供电阵、充电阵联合为负载供电，锂电池处于待命状态；
6)当两个电池阵的输电能力仍不能满足需求时，供电阵、充电阵、储能电池联合为负载供电；
7)部分时段且锂电池充满的条件下，平台进行前飞或圆周飞行消耗掉多余的电能。
[0005]根据上述供电模式设计完成的能源管理系统，可有效控制平流层飞艇在不同的日照强度和任务使命条件下的能源管理。同时，对能源管理系统中转换电路的测量传感器、继电器进行双余度备份，将电压、电流传感器测量的相关参数进行对比分析，判断整个循环能源系统工作是否异常。当整个循环能源系统处于正常状态时，能源管理系统将按照权利要求I所述的相关工作模式运行。当某个或某些传感器的测量、继电器的动作存在异常时，将通过能源管理系统启用备用传感器、备用继电器，并将故障模块利用隔离开关断开，实现对故障模块的有效隔离和循环能源系统的快速自重构，从而保证循环能源系统继续运作，增加能源系统的可靠性。
[0006]此外，双余度能源切换管理策略下的测量传感器、继电器在正常条件下处于热备份状态，即始终处于加电模式，但不参与信号采集和开关动作动作，当主模块发生故障后，才转入工作模态。
[0007](3)优点及功效:本发明一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，它不仅可以实现不同任务条件下的能源系统有效切换，而且能通过备用传感器、继电器的在线管理启用备份系统，并将故障模块利用隔离模块进行断开，实现对故障模块的有效隔离和能源系统的快速自重构，增加能源系统的可靠性。
[0008]【附图说明】:
图1为本发明中平流层飞艇用双余度能源切换管理策略的电路示意图图中标号说明如下:
1.太阳能充电阵2.电压传感器 3.电流传感器
4.充电DC/DC变换器5.锂电池6.太阳能供电阵
7.继电器8.保险丝9.负载系统
10.系统通信线11.在线管理系统。
[0009]【具体实施方式】:
下面结合图1对本发明中的双余度能源切换管理策略技术实现方式作进一步说明:
本发明提供了一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，可以实现不同任务条件下的能源系统有效切换，并且能实现对故障模块的有效隔离和能源系统的快速自重构，增加能源系统的可靠性。其能源切换管理策略的电路示意图如图1所示，该电路图设计的主要原理是在常规平流层飞艇能源系统各组成部分(太阳能充电阵1、太阳能供电阵6、充电DC/DC转换器4、锂电池5和负载系统9)的连接电路增加双余度继电器7、电压传感器2和电流传感器3。该双余度继电器由主继电器、保险丝8和备用继电器组成，保险丝8用来防止流过电路的电流过大，保证电路的安全性，该电压传感器2和电流传感器3用来采集电路中的电流、电压数据。系统工作时，各继电器7按照原先设定的切换原则，在不同的日照强度和任务使命条件下进行能源系统的有效切换。当传感器采集的相关数据出现异常后，即系统出现故障时，在线管理系统11将通过系统通信线10启用各备用继电器、传感器，并将故障模块利用隔离模块进行断开，从而能快速自重构新的能源切换电路，保证能源系统的可靠运行。
[0010]此外，双余度能源切换管理策略下的测量传感器、继电器在正常条件下处于热备份状态，即始终处于加电模式，但不参与信号采集和开关动作，当主模块发生故障后，才转入工作模态。
[0011]应当指出，本实例仅列示性说明本发明的应用方法，而非用于限制本发明。任何熟悉此种使用技术的人员，均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修改。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1.一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，其特征在于: 可根据日照强度和任务使命的变化，实时控制平流层飞艇能源系统的能量流动: 在夜晚状态下，储能电池单独为负载供电； 在清晨，供电阵、充电阵、储能电池联合为负载供电； 当电池阵具有供电能力时，供电阵、充电阵联合为负载供电，锂电池处于待命状态； 当供电阵具备供电能力时，供电阵供电，充电阵为锂电池充电； 当部分时段任务需求功率过大时，供电阵、充电阵联合为负载供电，锂电池处于待命状态； 当两个电池阵的输电能力仍不能满足需求时，供电阵、充电阵、储能电池联合为负载供电； 部分时段且锂电池充满的条件下，平台进行前飞或圆周飞行消耗掉多余的电能； 上述能源管理策略可以实现不同任务条件下的能源系统有效切换，从而优化平流层飞艇能源循环系统的性能。2.针对权利要求1所述的一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，其特征在于: 对能源管理系统中转换电路的测量传感器、继电器进行双余度备份，将电压、电流传感器测量的相关参数进行对比分析，判断整个循环能源系统工作是否异常； 当整个循环能源系统处于正常状态时，能源管理系统将按照权利要求1所述的相关工作模式运行；当某个或某些传感器的测量、继电器的动作存在异常时，将通过能源管理系统启用备用传感器、备用继电器，并将故障模块利用隔离模块进行断开，实现对故障模块的有效隔离和循环能源系统的快速自重构，从而保证循环能源系统继续运作，增加能源系统的可靠性。3.针对权利要求1所述的一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，其特征在于:双余度能源切换管理策略下的测量传感器、继电器在正常条件下处于热备份状态，即始终处于加电模式，但不参与信号采集和开关动作，当主模块发生故障后，才转入工作模态。
【专利摘要】本发明提供一种平流层飞艇用双余度能源切换管理策略，根据平流层飞艇在一天中不同的运行时刻所需的不同供电方案，设计新的能源管理系统，即可有效控制平流层飞艇在不同的日照强度和任务使命条件下的能源管理。同时，对所有继电器和测量相关数据的传感器都进行双余度备份，当数据出现异常后，在线管理系统将启用各备用传感器、继电器，并将故障模块利用隔离模块进行断开，进而可以有效实现能源管理系统对故障模块的有效隔离和能源管理系统的快速自重构，提高了系统的可靠性。
【IPC分类】G05B19/04, G05B9/03, H02J7/00, G01R19/00
【公开号】CN105067864
【申请号】CN201510436383
【发明人】祝明, 孙康文
【申请人】北京天航华创科技股份有限公司
【公开日】2015年11月18日
【申请日】2015年7月23日