[发明专利]航天电源单体电池模拟器及其模拟方法

说明书

技术领域

本发明涉及航空航天技术领域，特别涉及一种航天电源单体电池模拟器及其模拟方法。

背景技术

在航天电源系统中，充放电控制器具有检测电池电压、充电状态估计、单体间均衡控制等功能。为了验证这些功能，需要提供一组真实的电池串，以作为充放电控制器的被控对象。这种采用真实的电池串作为充放电控制器的被控对象的方法，需要对真实的电池做反复的充放电，具有操作不安全、费时、成本高、以及不均衡状态较难实现等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种航天电源单体电池模拟器及其模拟方法，使得该电池模拟器能够模拟多个电池的不均衡状态，从而可以实现对充放电控制器更系统、更精确、更自动化的测试。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种航天电源单体电池模拟器，包含主控模块、通讯模块、电源模块、可调电压输出模块及采集模块；

其中，所述主控模块用于对所述通讯模块、所述可调电压输出模块及所述采集模块进行控制；

所述通讯模块用于所述航天电源单体电池模拟器和上位机进行数据通讯；

所述电源模块用于给所述主控模块、所述可调电压输出模块及所述采集模块供电；

所述可调电压输出模块用于根据所述主控模块的指令将输出端的电压调节至预设值；

所述采集模块用于采集输出的电压和电流，并将所述输出的电压和电流反馈给所述主控模块。

本发明的实施方式还提供了一种航天电源单体电池的模拟方法，包含以下步骤：

采用主控模块对通讯模块、可调电压输出模块及采集模块进行控制；

采用通讯模块进行所述航天电源单体电池和上位机之间的数据通讯；

采用电源模块为所述主控模块、所述可调电压输出模块及所述采集模块供电；

采用采集模块采集输出的电压和电流，并反馈给所述主控模块。本发明实施方式相对于现有技术而言，电源模块为主控模块、可调电压输出模块及采集模块提供工作必须的电源，通讯模块为本模拟器与上位机的通讯提供保障，然后，主控模块就可以通过控制通讯模块、可调电压输出模块及采集模块的工作，使得多个可调电压输出模块输出预设的多个不同的电压值，并且通过采集模块将多个不同的电压值反馈给主控模块，进而通过通讯模块将该不均衡的电压值反馈给上位机，再由电池管理模块对本模拟器输出的不均衡的电压进行均衡，避免了采用真实电池带来的缺点，实现更高集成度、更高精度、更完善的均衡功能、以及更便捷的控制方式，从而为实现充放电控制器更系统、更精确、更自动化的测试。

另外，所述航天电源单体电池模拟器还包含设置在所述主控模块上的电源接口、以太网接口、I2C总线接口及模数A/D接口；

所述电源接口用于给所述主控模块供电；

所述上位机和所述主控模块通过所述以太网接口相连，实现所述上位机对所述航天电源单体电池模拟器的控制；

所述I2C总线接口与所述可调电压输出模块相连，对输出电压设定值进行调整；

所述A/D接口用于接收所述采集单元采集到的电压和电流，并将接收到的所述电压和电流发送至所述主控模块进行处理。

通过电源接口将主控模块和电源模块连接起来，为主控模块供电；以太网接口实现了上位机和主控模块之间的通信；通过I2C总线接口可以使得主控模块根据上位机的命令控制可调电压输出模块调整输出电压；通过A/D接口接收采集到的电压和电流，并将电压和电流值反馈给主控模块进行处理。模拟器采用了以太网接口，以太网作为常用的网络通信方式，具有非常便捷、易组网、易实现远程控制、通讯距离远、速率快等优点。

另外，所述电源模块包括一个交直电源转换子模块和至少一个直直电源转换子模块，各个所述直直电源转换子模块并列且均与所述交直电源转换子模块相连；其中，所述交直电源转换子模块用于将交流电转换成直流电；所述直直电源转换子模块用于将所述交直电源转换子模块输出的直流电转换成不同的电压给所述主控模块、所述可调电压输出模块及所述采集模块供电并进行高压隔离。

电源模块将交流市电转换为直流电同时为多个模拟器供电，从而能够模拟出多节电池串联的情况，这种电源模块为模拟出多节电池不均衡的现象提供了基础。

另外，所述可调电压输出模块包括高速光耦、带施密特反相器、级联数字电位器、运算放大器及推挽电路，所述高速光耦、带施密特反相器、级联数字电位器、运算放大器及推挽电路依次相连；

其中，所述高速光耦用于对主控模块和可调电压输出模块进行隔离；

所述带施密特反相器用于进行电平转换；