一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器及模拟方法技术

本发明专利技术涉及一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器。电平检测电路判断输入信号V

【技术实现步骤摘要】
一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器及模拟方法


[0001]本专利技术涉及一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器及模拟方法，适用于航天器锂电池组Bypass组件驱动功能的地面测试。

技术介绍

[0002]在航天器小型化设计的发展趋势下，锂离子电池因具备比能量高、体积小、热效应小、自放电率低、单体电压高、无记忆效应等特点，逐步成为继镉镍电池、氢镍电池之后的第三代航天器储能电池。然而，若锂电池发生单体开路故障，则将导致整组蓄电池的失效。因此，锂电池组大多为各单体电池配置了Bypass组件，用于旁路发生开路故障的单体，保证整组蓄电池在开路故障下仍可充放电。当锂电池单体发生开路故障时，航天器将驱动故障单体的Bypass组件，实现对故障单体的旁路。若Bypass组件驱动功能失效，故障单体将称为蓄电池故障的单点，引起锂电池组的致命性失效。
[0003]Bypass组件为一次性动作的元器件，触发动作后无法恢复初始状态。因此，在航天器锂电池组Bypass组件驱动功能的地面测试中，若使用真实Bypass组件验证航天器的Bypass组件驱动功能，则测试结束后需更换已触发的Bypass组件，导致Bypass组件的浪费，造成测试成本的提高。
[0004]目前，Bypass组件驱动功能的测试有两种方法。方法一：使用真实Bypass组件验证该功能；方法二：不使用真实Bypass组件，仅测量航天器Bypass组件驱动电路输出电压的正确性。上述两种测试方法都存在较大的弊端。方法一中，Bypass组件在触发动作后无法恢复初始状态，需进行更换，造成了Bypass组件的浪费和测试成本的升高。方法二保证了Bypass驱动接口的对应性，却无法验证航天器驱动能力是否满足设计要求。因此，以上二者均不能既降低测试成本，又保证测试覆盖性和有效性。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题是：克服现有Bypass驱动功能测试方法的不足，提供了一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器及模拟方法，具有较高的通用性和可重复使用性，可明显降低测试成本，且有效地保证了测试的覆盖性和有效性，同时使用了光耦隔离技术和恒流输出电路双重关断技术，保证了航天器的测试安全。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器，包括电平检测电路、计时电路和恒流输出电路；
[0008]电平检测电路判断输入信号V
in
是否有效，将输出信号V
out
送至计时电路，并通过光耦实现模拟器与输入端的安全隔离；计时电路根据电平检测电路的输出信号，决定是否输出计时信号1和计时信号2；恒流输出电路根据计时电路的输出结果，决定是否在输入信号V
in
和地之间产生恒定电流，模拟Bypass组件的起爆电流，并在计时信号无效时，有效终止恒定电流的输出。
[0009]所述的电平检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、光耦U1、电容C1。其中，二极管D1的阳极与输入信号V
in
连接，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与光耦U1的输入正端连接，光耦U1的输入负端接地，光耦U1的输出正端通过电阻R2与电压源VDD连接，光耦U1的输出负端通过电阻R3和电容C1的并联电路接地。光耦U1的输出负端还通过电阻R4与输出信号V
out
连接。
[0010]所述的恒流输出电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R
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、电阻R
11
、电阻R
12
、电阻R
13
、三端稳压管D2、二极管D3、光耦U2、光耦U3、三极管Q1、MOS管M1。其中，电阻R5的一端与计时信号2连接，电阻R5的另一端与光耦U2的输入正端连接，光耦U2的输入负端接地，光耦U2的输出正端同时与输入信号V
in
和电阻R
13
的一端连接，电阻R
13
的另一端与光耦U3的输出正端连接，光耦U2的输出负端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端通过电阻R9接地，电阻R7的另一端还同时与三极管Q1的基极和三端稳压管D2的阴极连接，三极管Q1的集电极通过电阻R
11
与输入信号V
in
连接，三极管Q1的发射极同时与三端稳压管D2的输出端和电阻R
12
的一端连接，电阻R
12
的另一端同时与三端稳压管D2的阳极和MOS管M1的漏极连接。电阻R6的一端与计时信号1连接，电阻R6的另一端与光耦U3的输入正端连接，光耦U3的输入负端接地，光耦U3的输出负端与电阻R8的一端连接，电阻R8的另一端通过电阻R
10
接地，电阻R8的另一端还同时与二极管D3的阳极和MOS管M1的栅极连接，MOS管M1的源极接地，二极管D3的阴极接地。
[0011]一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器的模拟方法，步骤如下：
[0012](1)电平检测电路实时检测输入信号是否为高电平。当输入信号为低电平时，光耦的输出端关断，则输出信号V
out
为低电平；当输入信号为高电平时，光耦的输出端导通，则输出信号V
out
为高电平。
[0013](2)当计时电路接收到电平检测电路输出信号为稳定电平信号或下降沿信号时，不处理，计时信号1和计时信号2保持低电平；当计时电路接收到电平检测电路的输出信号为上升沿信号时，计时电路开始计时，计时信号1和计时信号2由低电平变为高电平；
[0014](3)当恒流输出电路接收到计时信号1和计时信号2为高电平时，光耦U2、光耦U3、三极管Q1和MOS管M1均导通，恒流输出电路的V
in
端和地之间产生恒定电流；
[0015](4)在开始计时后的t1时刻，计时信号1在由高电平变为低电平。恒流输出电路接收到计时信号1为低电平后，光耦U3和MOS管M1关断，恒流输出电路的V
in
端和地之间的电流变为0；在开始计时后的t2时刻，计时信号2由高电平变为低电平。恒流输出电路接收到计时信号2为低电平时，光耦U2和三极管Q1关断，恒流输出电路的V
in
端和地之间电流仍为0。
[0016]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0017]本专利技术首次提出一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器，代替真实Bypass组件，既能够避免使用真实Bypass组件造成浪费，导致较高的测试成本，又可以全面验证Bypass驱动功能，保证测试的覆盖性和有效性，并且具有较高的通用性和可重复使用性。同时使用了光耦隔离技术和恒流输出电路双重关断技术，保证了航天器的测试安全。
[0018](2)本专利技术涉及一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器：包括电平检测电路、计时电路、恒流输出电路。电平检测电路判断输入信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器，其特征在于：包括电平检测电路、计时电路和恒流输出电路；电平检测电路用于判断输入信号V
in
是否有效，将输出信号V
out
送至计时电路，并通过光耦实现模拟器与输入端的安全隔离；计时电路根据电平检测电路的输出信号，判断是否输出计时信号1和计时信号2；恒流输出电路根据计时电路的输出结果，判断是否在输入信号V
in
和地之间产生恒定电流和模拟Bypass组件的起爆电流，并在计时信号无效时，有效终止恒定电流的输出。2.根据权利要求1所述的一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器，其特征在于：所述的电平检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、二极管D1、光耦U1、电容C1；其中，二极管D1的阳极与输入信号V
in
连接，二极管D1的阴极与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与光耦U1的输入正端连接，光耦U1的输入负端接地，光耦U1的输出正端通过电阻R2与电压源VDD连接，光耦U1的输出负端通过电阻R3和电容C1的并联电路接地；光耦U1的输出负端还通过电阻R4与输出信号V
out
连接。3.根据权利要求1所述的一种基于电平触发的锂电池Bypass组件模拟器，其特征在于：所述的恒流输出电路包括电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R
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、电阻R
11
、电阻R
12
、电阻R
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、三端稳压管D2、二极管D3、光耦U2、光耦U3、三极管Q1、MOS管M1；其中，电阻R5的一端与计时信号2连接，电阻R5的另一端与光耦U2的输入正端连接，光耦U2的输入负端接地，光耦U2的输出正端同时与输入信号V
in
和电阻R
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的一端连接，电阻R
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的另一端与光耦U3的输出正端连接，光耦U2的输出负端与电阻R7的一端连接，电阻R7的另一端通过电阻R9接地，电阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：付大伟，陈忠贵，刘鹤，杨东，尹溶森，任忠，陈世杰，胡琳，赵峰，闫旭，誾梦楠，张月，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：