一种飞机应急蓄电池工作电流采集系统及方法

技术领域

本发明属于航空机电系统电源技术领域，具体涉及飞机应急电源系统参数采集和监控，尤其是能作为飞机应急蓄电池工作电流采集系统及方法。

背景技术

某型大型水陆两栖飞机采用应急蓄电池作为飞机应急电源，在地面电源、机上主电源或辅助电源正常接入时，应急蓄电池充电，在地面电源、机上主电源或辅助电源不能正常接入时，应急蓄电池为飞机提供应急电源，确保地面检查工作正常进行或执行任务过程中为飞机终止任务安全返回提供应急电源。由于大飞机应急蓄电池及其充电器数量较多，采用常规的电源参数采集技术分别实现应急蓄电池充电电流和供电电流的采集，需使用的进口高精度电流传感器数量较多，导致电源参数采集系统成本高、重量大、交联关系复杂。因此，通过减少使用进口高精度电流传感器及其采集电路的数量能够有效降低飞机成本，简化参数采集系统电路，具有非常重要的价值。

发明内容

本发明的目的：针对现有技术中的不足，为了改进电源参数采集系统的功能性能，本发明提出一种飞机应急蓄电池工作电流采集系统及方法，用于应急蓄电池供电时的供电电流和应急蓄电池充电时的充电电流的采集和计算。通过将参数采集电路上的电流传感器设置在应急蓄电池充电电路和供电电路的共用段，配合软件逻辑和算法，可仅使用一个电流传感器同时测量应急蓄电池充电电流和供电电流。所述方法包括电流传感器在电路上的配置位置，汇流条功率控制器对应急蓄电池充电和供电状态的采集、判断以及依据应急蓄电池充电或供电状态对充电电流和供电电流进行赋值的特定软件逻辑和算法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

为了实现上述目的，根据本发明的第一方面提供一种飞机应急蓄电池工作电流采集系统，其特征在于，包括应急蓄电池100、应急蓄电池充电器200、智能配电柜300、控制面板400、航电显示500、电气显控盒600；

所述智能配电柜300用于按一定的逻辑控制应急蓄电池的供电和充电，包括内部含应急汇流条301、汇流条功率控制器302、电流传感器303、继电器304、接触器305；

所述应急蓄电池100用于在发电装置故障时，进行应急供电，通过供电电路101与所述智能配电柜300内的所述应急汇流条301连接；

应急蓄电池充电器200用于给应急蓄电池充电，通过充电电路201与所述应急蓄电池100相连；

所述供电电路101与所述充电电路201具有一段共用段110；

所述控制面板400用于进行应急蓄电池开关和应急转换开关的操作，与所述电气显控盒600通信，将应急蓄电池开关和应急转换开关信号发送至所述电气显控盒600，同时通过离散信号将应急蓄电池开关状态信号传送至所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302，为所述汇流条功率控制器302控制所述供电电路101和所述充电电路201的接通和断开提供逻辑输入，同时为所述汇流条功率控制器302判断当前供电或充电状态提供逻辑判断依据，从而计算相应的应急蓄电池供电电流和充电电流。所述控制面板400分别通过通信电路与所述电气显控盒600、智能配电柜300相连；

所述航电显示500用于显示应急电源系统关键参数，通过电路与所述智能配电柜300相连；

所述电气显控盒600用于采集控制面板上的开关状态并发送至智能配电柜、同时记录智能配电柜传送的应急电源系统关键参数，通过电路与所述智能配电柜300相连；

所述电流传感器303设置在所述共用段110上，可以使所述电流传感器303既能采集到所述供电电路101上的应急蓄电池供电电流信号，又能采集到所述充电电路201上的应急蓄电池充电电流信号。所述电流传感器303将采集的电流信号发送给所述汇流条功率控制器302后，所述汇流条功率控制器302便可根据采集的相关参数和接收的所述电气显控盒600发送的应急蓄电池开关和应急转换开关状态判断出当前供电或从点状态，并分别计算出应急蓄电池供电电流和充电电流；

所述智能配电柜300内部所述应急汇流条301通过所述接触器305与所述应急蓄电池100电相连；所述接触器305不能设置在公共段110上；所述汇流条功率控制器302与所述接触器305相连，控制所述接触器305的吸合和释放；所述应急蓄电池充电器200通过所述继电器304与所述应急蓄电池100电相连；所述继电器304不能设置在公共段上，所述汇流条功率控制器302与所述继电器304相连，控制所述继电器304的吸合和释放。

在一个可能的实施例中，所述电流传感器303的测量范围为-100A-350A之间，采集精度不小于1％FS。

在一个可能的实施例中，所述智能配电柜300与所述电气显控盒600的通信协议选用CAN通信，传输速率不小于10Hz。

在一个可能的实施例中，所述智能配电柜300与所述航电显示500的通信协议选用429通信，传输速率1-2Hz。

根据本发明的第二方面，提供一种飞机应急蓄电池工作电流采集方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：所述电气显控盒600采集所述控制面板400上应急蓄电池开关状态和应急转换开关状态并通过总线发送给所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302；

S2：所述汇流条功率控制器302根据所述控制面板400上开关位置控制所述应急蓄电池100与应急汇流条301之间的所述供电电路101上的接触器305吸合或释放，控制所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200之间的所述充电电路201上的继电器304吸合或释放；

S3：通过所述智能配电柜300的所述电流传感器303采集所述应急蓄电池100的供电电流和充电电流信号，并将采集到的电流信号发送给所述汇流条功率控制器302；

S4：所述汇流条功率控制器302根据内部软件中的相关逻辑、计算公式和应急蓄电池所处供电或充电状态，分别计算出应急蓄电池的供电电流和应急蓄电池充电电流，并将计算出的应急蓄电池的供电电流和充电电流发送给所述航电显示500以供飞行员掌握飞机应急电源系统关键参数；

S5：所述汇流条功率控制器302将计算出的应急蓄电池的供电电流值和充电电流值发送给所述电气显控盒600存储。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S2中：

当所述控制面板400上的应急蓄电池开关状态处于接通位置，应急转换开关处于机上位置，所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302控制所述继电器304吸合、控制所述接触器305释放，使所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200通过所述充电电路201接通，使所述应急蓄电池100与所述应急汇流条301之间的所述供电电路101断开，应急蓄电池处于充电状态，实现应急蓄电池充电。

当所述控制面板400上的应急蓄电池开关状态处于接通位置，应急转换开关处于应急位置，所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302控制所述继电器304释放、控制所述接触器305吸合，使所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200通过所述充电电路201断开，使所述应急蓄电池100与所述应急汇流条301之间的所述供电电路101接通，应急蓄电池处于供电状态，实现应急蓄电池供电。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S4中，所述汇流条功率控制器302内部软件逻辑为：

若应急蓄电池处于供电状态，所述汇流条功率控制器302将所述电流传感器303采集的电流信号换算后赋值为应急蓄电池供电电流的电流值，并将应急蓄电池充电电流值直接赋值为“0”；

若应急蓄电池处于充电状态，所述汇流条功率控制器302将所述电流传感器303采集的电流信号换算后赋值为应急蓄电池充电电流的电流值，并将应急蓄电池供电电流值直接赋值为“0”。

在一个可能的实施例中，在所述步骤S4中，所述电流传感器303采集的电流信号转换成电流值的计算公式如下所示：

电流信号为-5V-0V时，线性对应的电流为-350A-0A；电流信号为0V-5V时，线性对应的电流为0A-350A，故：I＝70×V，其中，I表示充电电流或供电电流，V表示所述汇流条功率控制器302接收的所述电流传感器303的电压信号。

本发明的有益效果是：

本发明的飞机应急蓄电池工作电流采集系统和算法，通过特殊采集电路设计与软件逻辑和算法结合，可以为全机减少一半用于采集应急蓄电池工作电流的进口高精度电流传感器及其采集电路，可有效简化参数采集电路、大幅降低参数采集系统成本和减轻系统重量。所述方法包括电流传感器在电路上的配置位置，汇流条功率控制器对应急蓄电池供电和充电状态的采集、判断以及依据供电或充电状态对应急蓄电池供电电流和充电电流进行赋值的特定软件逻辑和算法。

附图说明：

图1是本发明的飞机应急蓄电池工作电流采集架构图

图2是本发明的工作方法流程图。

其中：

100-应急蓄电池；200-应急蓄电池充电器；300-智能配电柜；400-控制面板；500-航电显示；600-电气显控盒；101-供电电路；201-充电电路；110-共用段；301-应急汇流条；302-汇流条功率控制器；303-电流传感器；304-继电器；305-接触器。

具体实施方式：

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的计算方法进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1，一种飞机应急蓄电池工作电流采集系统，其特征在于，包括应急蓄电池100、应急蓄电池充电器200、智能配电柜300、控制面板400、航电显示500、电气显控盒600；

所述智能配电柜300用于按一定的逻辑控制所述应急蓄电池100的供电和充电，包括内部含应急汇流条301、汇流条功率控制器302、电流传感器303、继电器304、接触器305；

所述应急蓄电池100用于在无地面电源或机上主电源故障时，进行应急供电，通过供电电路101与所述智能配电柜300内的所述应急汇流条301连接；

应急蓄电池充电器200用于给所述应急蓄电池100充电，通过充电电路201与所述应急蓄电池100相连；

所述供电电路101与所述充电电路201具有一段共用段110；

所述控制面板400用于进行应急蓄电池开关和应急转换开关的操作，与所述电气显控盒600通信，将应急蓄电池开关和应急转换开关信号发送至所述电气显控盒600，同时通过离散信号将应急蓄电池开关状态信号传送至所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302，所述控制面板400分别通过电路与所述电气显控盒600、智能配电柜300相连；

所述航电显示500用于显示应急电源系统关键参数，通过电路与所述智能配电柜300相连；

所述电气显控盒600用于采集控制面板上的开关状态并发送至所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302、同时记录所述汇流条功率控制器302传送的应急电源系统关键参数，通过电路与所述智能配电柜300相连；

所述电流传感器303设置在所述共用段110上；所述内部含应急汇流条301通过所述接触器305与所述应急蓄电池100电相连；所述汇流条功率控制器302与所述接触器305相连，控制所述接触器305的吸合和释放；所述应急蓄电池充电器200通过所述继电器304与所述应急蓄电池100电相连；所述汇流条功率控制器302与所述继电器304相连，控制所述继电器304的吸合和释放；

所述电流传感器303的测量范围为-100A-350A之间，采集精度不小于1％FS；

所述智能配电柜300与所述电气显控盒600的通信协议选用CAN通信，传输速率不小于10Hz；

所述智能配电柜300与所述航电显示500的通信协议选用429通信，传输速率1-2Hz。

根据本发明的第二方面，提供一种飞机应急蓄电池工作电流采集方法，如图2所示，采用上述应急蓄电池工作电流采集方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1：所述电气显控盒600采集所述控制面板400上应急蓄电池开关状态和应急转换开关状态并通过总线发送给所述智能配电柜300内的汇流条功率控制器302；

S2：所述汇流条功率控制器302根据所述控制面板400上开关位置控制所述应急蓄电池100与应急汇流条301之间的所述供电电路101上的接触器305吸合或释放，控制所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200之间的所述充电电路201上的继电器304吸合或释放；

S3：通过所述智能配电柜300内的所述电流传感器303采集所述应急蓄电池100的供电电流和充电电流信号，并将采集到的电流信号发送给所述汇流条功率控制器302；

S4：所述汇流条功率控制器302根据内部软件中的相关逻辑、计算公式和应急蓄电池所处供电或充电状态，分别计算出应急蓄电池供电电流和应急蓄电池充电电流，并将计算出的应急蓄电池供电电流和充电电流发送给所述航电显示500以供飞行员掌握飞机应急电源系统关键参数；

S5：所述汇流条功率控制器302将计算出的应急蓄电池的供电电流值和充电电流值发送给所述电气显控盒600存储。

在所述步骤S2中，当所述控制面板400上的应急蓄电池开关状态处于接通位置，应急转换开关处于机上位置，所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302控制所述继电器304吸合、控制所述接触器305释放，使所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200通过所述充电电路201接通，使所述应急蓄电池100与所述应急汇流条301之间的所述供电电路101断开，实现应急蓄电池充电；

当所述控制面板400上的应急蓄电池开关状态处于接通位置，应急转换开关处于应急位置，所述智能配电柜300内的所述汇流条功率控制器302控制所述继电器304释放、控制所述接触器305吸合，使所述应急蓄电池100与所述应急蓄电池充电器200通过所述充电电路201断开，使所述应急蓄电池100与所述应急汇流条301之间的所述供电电路101接通，实现应急蓄电池供电。

在所述步骤S4中，所述汇流条功率控制器302内部软件逻辑为：

若应急蓄电池处于供电状态，所述汇流条功率控制器302将所述电流传感器303采集的电流信号换算后赋值为应急蓄电池供电电流的电流值，并将应急蓄电池充电电流值直接赋值为“0”；

若应急蓄电池处于充电状态，所述汇流条功率控制器302将所述电流传感器303采集的电流信号换算后赋值为应急蓄电池充电电流的电流值，并将应急蓄电池供电电流值直接赋值为“0”。

在所述步骤S4中，

所述电流传感器303采集的电流信号转换成电流值的计算公式如下所示：

电流信号为-5V-0V时，线性对应的电流为-350A-0A；电流信号为0V-5V时，线性对应的电流为0A-350A，故：I＝70×V，其中，I表示充电电流或供电电流，V表示所述汇流条功率控制器302接收的所述电流传感器303的电压信号。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。