输出模块Kl切断工作电路，当启动电源系统的数据信息超过其设定的二级保护阈值时进行保护；第三级保护为熔断器FUSE保护即锂电池组内部的熔断器保护，当电池组总电流超过FUSE的承载电流时，熔断器会熔断来保护整个启动电源系统。
[0033]如图2所示，本发明所提出的限流控制模块输入为发电机的输出电源，输出为恒压限流后对电池组充电的电源，电流限值可根据电池组充电需要调节。限流模块由顺序连接的控制输出电压和电流的频率开关K0，续流二极管D0，L0和CO组成的振荡电路，电压电流检测电阻RO以及电压反馈模块Vl和电流反馈模块Il组成。限流控制模块能够将发电机的输出电源的电压限制为恒压输出，电流限制在1A以下，且能够通过电压反馈和电流反馈模块实时监测限流控制模块的输出电压和电流，若启动电源输出电压和电流任意一项超出限值，则立刻切断开关K0，进而保证限流模块的输出为恒压限流模式。
[0034]如图3所示，本发明所提出的供电输出模块包括顺序连接的二极管Dl和继电器Kl ;二极管Dl正极与锂电池组正极和限流模块输出正极连接，负极与限流模块输入正极和继电器Kl 一端连接；继电器Kl另一端与电源输出正连接，控制端与微处理器模块连接；限流控制模块的控制端与微处理器模块连接。锂电池组通过二极管Dl和继电器Kl对外输出，通过限流控制模块对自身进行充电，即实现了锂电池组的正常供电，又实现了恒压限流充电的功能，从而确保了启动电源系统的充放电安全。
[0035]如图4所示，本发明所提出的均衡管理模块包括多个均衡子模块，每个均衡子模块由均衡分流放电电路和均衡驱动电路组成；均衡分流放电电路包括顺序连接的场效应管U1、功率电阻Rl和二极管Dl ;功率Rl —端与单体电池的负极连接，另一端与场效应管Ul的S极连接，场效应管Ul的D极与二极管Dl的负端连接，G极与相应的均衡驱动电路连接，二极管Dl与单体电池的正端连接，还与相邻的均衡子模块中均衡分流放电电路的功率电阻极连接；均衡驱动电路包括顺序连接的电阻R2、光耦TLPl、电阻R3 ；电阻R3 —端接5V电源，另一端接光耦TLPl控制端正极，光耦TLPl控制端负极接微处理器，光耦TLPl通道正端接与R2 —端和Dl正端连接，通道负端与R2另一端和场效应管Ul的G极连接。当对电池组充电时，若出现电芯模块间电压差超过150mV时，微控制器控制电压最高的电芯模块对应的均衡驱动电路，使得对应的均衡分流放电电流导通，对电压高的电芯模块均衡，直至所有电芯模块电压差值小于30mV，关闭所有均衡子模块。
[0036]本发明采用磷酸铁锂电池作为无人直升机启动电源的能量来源，并设计了一套相应的控制系统，构成了一套完整的无人直升机用启动电源系统。
【主权项】
1.一种无人直升机用启动电源系统，其特征在于:采集模块一端连接锂电池组，采集锂电池组的电压、电流和温度信号，另一端连接微控制器模块，将采集到的信号发送到微控制器模块进行数据转换； 均衡管理模块一端连接微控制器模块，接收微控制器模块的均衡控制信号，另一端连接锂电池组，对锂电池组进行均衡控制； 供电输出模块一端连接微控制器模块，接收微控制器模块的控制信号，另一端连接锂电池组，用于对锂电池组进行输出控制，在输出电压较低或者出现严重安全故障时，自动切断与外部使用设备的连接； 限流控制模块一端连接微控制器模块，接收微控制器模块发送的限流控制信号，另一端连接锂电池组，对锂电池组的充电过程进行控制； 安全保护模块一端连接微控制器模块，接收微控制器模块发出的保护信号，另一端连接锂电池组，对锂电池组进行安全保护； 通讯模块连接微控制器模块，实现与微控制器模块之间的双向通信； 存储模块连接微控制器模块，对微控制器模块的信息进行存储和读取。2.根据权利要求1所述的无人直升机用启动电源系统，其特征在于:所述供电输出模块包括顺序连接的二极管Dl和继电器Kl ;二极管Dl正极与锂电池组正极和限流模块输出正极连接，负极与限流模块输入正极和继电器Kl 一端连接；继电器Kl另一端与电源输出正连接，控制端与微处理器模块连接；限流控制模块的控制端与微处理器模块连接。3.根据权利要求1所述的无人直升机用启动电源系统，其特征在于:所述均衡管理模块包括多个均衡子模块，每个均衡子模块由均衡分流放电电路和均衡驱动电路组成。4.根据权利要求3所述的无人直升机用启动电源系统，其特征在于:所述均衡分流放电电路包括顺序连接的场效应管U1、功率电阻Rl和二极管Dl ;功率Rl —端与单体电池的负极连接，另一端与场效应管Ul的S极连接，场效应管Ul的D极与二极管Dl的负端连接，G极与相应的均衡驱动电路连接，二极管Dl与单体电池的正端连接，还与相邻的均衡子模块中均衡分流放电电路的功率电阻极连接。5.根据权利要求3所述的无人直升机用启动电源系统，其特征在于:所述均衡驱动电路包括顺序连接的电阻R2、光耦TLPl、电阻R3 ;电阻R3 —端接5V电源，另一端接光耦TLPl控制端正极，光耦TLPl控制端负极接微处理器，光耦TLPl通道正端接与R2 —端和Dl正端连接，通道负端与R2另一端和场效应管Ul的G极连接。6.根据权利要求1所述的无人直升机用启动电源系统，其特征在于:所述限流控制模块由顺序连接的控制输出电压和电流的频率开关K0，续流二极管DO，LO和CO组成的振荡电路，电压电流检测电阻RO以及电压反馈模块Vl和电流反馈模块Il组成； 所述限流控制模块输入为发电机的输出电源，输出为恒压限流后的电源。
【专利摘要】本发明涉及一种无人直升机用启动电源系统，采集模块一端连接锂电池组，另一端连接微控制器模块；均衡管理模块一端连接微控制器模块，另一端连接锂电池组，对锂电池组进行均衡控制；供电输出模块一端连接微控制器模块，另一端连接锂电池组；限流控制模块一端连接微控制器模块，另一端连接锂电池组；安全保护模块一端连接微控制器模块，另一端连接锂电池组；通讯模块连接微控制器模块；存储模块连接微控制器模块。本发明可提供稳定的直流电源，具有故障诊断功能，均衡管理功能，以及智能化的自动充电管理，并能够实现充电限流功能，防止发动机对锂电池组的大电流充电损伤，使系统具有较高的可靠性，对于保障无人直升机的安全运行具有重要意义。
【IPC分类】H02J1/00, H02J7/00
【公开号】CN105633940
【申请号】CN201410708899
【发明人】袁学庆, 刘利, 赵林
【申请人】中国科学院沈阳自动化研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年11月28日