民用飞机蓄电池充电器交直流输入方案对比分析

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1、民用飞机蓄电池充电器交直流输入方案对比分析-机电论文民用飞机蓄电池充电器交直流输入方案对比分析魏　娟（上海飞机设计研究院，中国上海201210）【摘　要】介绍了民用飞机蓄电池充电器主要的两类交直流充电输入方案，分析了对应的优点与缺点，可为民用飞机蓄电池充电器的输入设计方案选择提供参考。关键词民机；蓄电池充电器；交直流电输入TheComparisonAnalysisofBatteryChargerAC/DCPowerInputApproachforCivilAircraftWEIJuan(ShanghaiAircraftDesignandResearchInsti

2、tute,Shanghai201210,China)【Abstract】ThetwokindsofACandDCinputpowersourceofbatterychargeroncivilaircraftisintroduced,andtheircorrespondingadvantagesanddefectsareanalyzed.Theaimforthisarticleistoprovidereferencefortheinputdesignapproachofbatterychargeroncivilaircraft.【Keywords】Civilair

3、craft;Batterycharger;AC/DCpowerinput作者简介：魏娟（1983.08—），女，工程师，主要研究方向为飞机电源系统。0　引言由于目前民用飞机上普遍装备了了机载蓄电池等作为独立应急备用电源，其蓄电池类型以镍镉、铅酸蓄电池为主（少量如B787飞机配备的是锂离子蓄电池），这些都需要配合蓄电池充电器来实现对蓄电池充电的控制，使得蓄电池能处于一个良好的运行维护状态，故蓄电池充电器的重要性日益增加。1　蓄电池系统概述蓄电池系统是民用飞机电源系统的机载独立备用电源，为全机重要负载提供应急电源，同时也可以保证直流重要负载的不中断供电转换。蓄电池系

4、统主要由蓄电池、蓄电池充电控制器、蓄电池接触器、蓄电池直接汇流条及线路保护元器件等构成。单通道窄体客机通常设置主蓄电池和APU蓄电池，为全机提供应急电源并提供辅助动力装置（APU）起动电源。在飞机主电网正常供电时，蓄电池处于充电状态。蓄电池系统中的蓄电池充电控制器，对蓄电池的充电过程进行监测及控制。蓄电池接触器，保证电源系统正常工作时蓄电池直接汇流条与直流重要汇流条的隔离。应急状态下，蓄电池接触器将被接通，蓄电池可为全机提供应急电源。2　蓄电池充电控制器要求与功能民用飞机蓄电池内部或系统通道中一般需要设置温度传感器，电流电压传感器等。蓄电池充电控制器采集上述信号

5、，监测蓄电池充电状态，实现充电控制，并将蓄电池状态传送给电源系统级控制器及飞机航电网络。当检测到蓄电池的失效或其他故障时，蓄电池充电控制器可停止为蓄电池提供充电电流。以满足中国民用航空规章25部运输类飞机适航标准CCAR25R4.1353中b6条款的要求：“（6）镍镉蓄电池的安装必须具有：（i）一个能够自动控制蓄电池充电速率的系统，以防止蓄电池过热；（ii）一个蓄电池温度敏感和超温告警的系统，该系统具有一旦出现超温告警情况即可将蓄电池与其充电电源断开的措施；或者（iii）一个蓄电池失效敏感和告警系统，该系统具有一旦发生蓄电池失效即可将蓄电池与其充电电源断开的措施

6、。”典型的民机蓄电池充电控制器具备以下三种功能：a）控制蓄电池的充放电状态以及充电速率；b）监测并向上级电源系统报告蓄电池的状态，如温度，电流；c）通过合理的充电控制，延长蓄电池使用时间。3　民机蓄电池充电器输入方案充电器方案设计需要结合所应用的目标飞机的电网拓扑进行综合考虑。目前民用飞机主流的蓄电池充电输入设计方案可分为两大类，以A320机型为代表的直流输入的蓄电池控制器和以MD82、B737NG机型为代表的交流输入蓄电池充电器。表1是民用飞机中空客及波音的机载蓄电池充电方案的调研和类比数据。通过调研类比可知，A320、A330、A340等飞机采用了直流输入的

7、蓄电池充电控制器或者蓄电池充电限制器，由于其机上装备的蓄电池容量均小于40Ah，此种充电输入方案简化了系统布置，但却增大了直流系统变压整流器（TRU）的输出功率；B737NG、B767、B777、A380等飞机，蓄电池系统均采用了交流输入的蓄电池充电控制器，由交流汇流条供电，其装载的蓄电池容量均大于40Ah。而且此类交流输入的蓄电池充电技术方案在实现蓄电池充电控制功能的同时，可以为直流系统提供额外的用电容量（如B737NG、A380以及A400M在蓄电池达到满充电状态时，每台蓄电池充电控制器均可为部分直流负载提供电源）。另外，由于锂离子蓄电池对充电及放电阶段均有

8、电流控制要求，故B787