一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法技术

本发明专利技术公开了一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，针对部分航天器多舱段、设备集成度高、弧段外飞行过程复杂等特点，由电源系统下位机采用软件控制的方式实现两舱段复用锂离子蓄电池组的过放保护和自主恢复供电控制，通过下位机自主检测蓄电池组电压和单体电压，并与预设的过放阈值相比较，采取不同舱段分级断电保护控制；当整星再次上电后，通过预设过放恢复电压阈值，自主接通放电开关，从而恢复供电，提高了电源系统的可靠性和自主管理能力，有效防止在轨锂离子蓄电池组过放电，实现了过放保护后的自主恢复供电控制，延长了锂离子蓄电池的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法
本专利技术涉及一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，尤其适用于对月球探测器锂电池进行不同舱段分级过放保护以及自主恢复供电，属于空间电源

技术介绍
锂离子蓄电池是指用Li+嵌入化合物作为正、负极活性物质的二次电池，其与传统的氢镍、镉镍及锌氧化银蓄电池相比，具有电压高、工作温度范围宽、比能量高、循环寿命长以及安全性较好等优点。在航天领域中，锂电池正日渐替代氢镍、镉镍等传统电池，逐步成为主流航天器用储能电源。作为一种广泛应用于航天器电源系统的二次电池，其工作状况直接影响航天器的寿命。锂电池放电达到终止电压后再继续放电的话，将会导致过放电。而锂电池一旦过放电，电池负极的性能将会受到严重影响，由于脱嵌大量锂离子，严重时甚至导致晶格坍塌，同时还会造成电池负极表面SEI膜的分解，而在充电过程中所新生成的SEI膜结构不致密，导致内阻增加，还将消耗活性锂，造成容量下降。此外，由于铜集流体被腐蚀，产生铜离子，也将增大电池内阻，在充放电过程中形成铜枝晶，刺穿隔膜，造成内阻短路，最终导致电池失效。可见过放电将会严重损害锂电池，对电池的电性能和循环寿命均极为不利。为了有效延长锂电池的使用寿命，提高电源系统的可靠性，通常航天器电源系统都会针对锂电池设计防止过放电的安全保护措施。目前国内航天器电源系统中，锂电池的过放保护均为针对单舱段放电通路，且过放后的恢复供电为通过地面干预实现，自主性较低。当太阳翼恢复光照，整星重新上电时，若航天器处于测控弧段外，便无法及时通过地面发送遥控指令来接通放电开关。此时若航天器再次进影，整星将再次断电，从而给在轨飞行任务的完成造成严重影响。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本专利技术提供了一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，通过下位机自主检测蓄电池组电压和单体电压，并与预设的过放阈值相比较，提高了锂电池过放保护的可靠性，解决了传统的过放保护电路易受干扰的问题；通过预设过放恢复电压阈值，自主接通放电开关，提升了锂电池恢复供电的自主性，克服了传统的过放保护电路过于依赖地面控制的难题；通过针对不同舱段进行分级保护控制，延长了锂离子蓄电池的使用寿命，弥补了传统的过放保护电路仅适用于单舱段放电通路且不耐用的缺陷。本专利技术的技术解决方案是：一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，包括如下步骤：第一步，利用第一下位机检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入一阶段过放状态后，将一阶段过放标志位置1；第二步，利用第一下位机检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入二阶段过放状态，将二阶段过放标志位置1；第三步，第一下位机通过数管系统上位机通讯通知第二下位机先后发送第二硬件过放使能开关通指令、第二放电开关断指令，确认第二下位机已完成上述两个指令的发送后，第一下位机开始发送第一硬件过放使能开关通指令、第一放电开关断指令。在上述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法中，所述第一步中，包括两个分步骤：步骤1.1，利用第一下位机接收蓄电池组电压和单体采样信号并检测蓄电池组电压和单体电池电压，判断是否满足蓄电池组电压低于预设的一阶段过放蓄电池组电压报警门限，且有两节单体电池电压低于预设的一阶段过放单体电池电压报警门限，若是，则跳转至步骤1.2，若否，则重复步骤1.1；步骤1.2，利用第一下位机设置蓄电池组一阶段过放标志位为1，并跳转至第二步。在上述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法中，所述第二步中，包括三个分步骤：步骤2.1，利用第一下位机接收蓄电池组电压和单体采样信号并检测蓄电池组电压和单体电池电压，判断是否满足蓄电池组电压低于预设的二阶段过放蓄电池组电压报警门限，且有两节单体电池电压低于预设的二阶段过放单体电池电压报警门限，若是，则跳转至步骤2.2，若否，则重复步骤2.1；步骤2.2，利用第一下位机设置蓄电池组二阶段过放标志位为1；步骤2.3，利用第一下位机判断第一舱段过放保护执行使能标志位是否处于允许状态，若是，则跳转至第三步，若否，则终止。在上述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法中，所述第三步中，包括五个分步骤：步骤3.1，利用第一下位机经数管系统上位机向第二下位机设置第二舱段过放保护处理通知标志；步骤3.2，利用第二下位机判断第二舱段过放保护执行使能标志位是否处于允许状态，若是，则跳转至步骤3.3，若否，则跳转至步骤3.1；步骤3.3，利用第二下位机先发送第二硬件过放使能开关通指令，延时10s后再发送第二放电开关断指令，之后经数管系统上位机向第一下位机反馈第二舱段过放保护处理完毕标志及第二放电开关状态；步骤3.4，利用第一下位机确认第二下位机是否完成第二硬件过放使能开关通指令、第二放电开关断指令的发送处理，若是，则跳转至步骤3.5，若否，则跳转至步骤3.1；步骤3.5，利用第一下位机先发送第一硬件过放使能开关通指令，延时10s后再发送第一放电开关断指令，完成第一舱段过放保护处理。一种航天器锂电池的自主恢复供电控制方法，包括如下步骤：步骤一，利用第一下位机接收蓄电池组电压采样信号并检测蓄电池组电压，判断是否满足蓄电池组电压高于预设的过放恢复电压门限，若是，则进行步骤二，若否，则重复步骤一；步骤二，利用第一下位机判断是否满足第一舱段过放保护执行使能标志位为允许，且第一硬件过放使能开关为接通状态，第一放电开关为断开状态，若是，则进行步骤三，若否，则跳转至步骤一；步骤三，利用第一下位机连续三次发送第一放电开关通指令，同时经数管系统上位机向第二下位机设置第二舱段放电开关接通处理标志；步骤四，利用第二下位机判断是否满足第二舱段过放保护执行使能标志位为允许，且第二硬件过放使能开关为接通状态，第二放电开关为断开状态，若是，则进行步骤五，若否，则终止；步骤五，利用第二下位机连续三次发送第二放电开关通指令，完成后自主恢复供电处理。在上述的一种航天器锂电池的自主恢复供电控制方法中，所述蓄电池组包括串联或并联的若干蓄电池单体。本专利技术与现有技术相比的有益效果是：【1】本专利技术下位机自主检测蓄电池单体和组电压，并与预设的过放阈值相比较，通过第一舱段、第二舱段两级断电保护控制，避免蓄电池组过放电，提高蓄电池使用寿命。【2】本专利技术在整星再次上电后，通过预设过放恢复电压阈值，自主接通放电开关，实现过放保护后自主恢复供电，提高了电源系统的可靠性和自主管理能力。【3】本专利技术逻辑通顺、思路清晰、设计合理，易于工程实现，过放保护和自主恢复供电控制过程安全稳定，减轻了工作人员的操作负担。附图说明图1为本专利技术过放保护和自主恢复供电控制整体流程图图2为本专利技术过放保护的具体流程图图3为本专利技术自主恢复供电的具体流程图图4为本专利技术的示意图其中：1第一下位机；2第二下位机；3第一放电开关；4第二放电开关；5第一硬件过放使能开关；6第二硬件过放使能开关；7第一上位机；8第二上位机；9第一负载；10第二负载；V0蓄电池组电压；V11一阶段过放蓄电池组电压报警门限；V22二阶段过放蓄电池组电压报警门限；V33过放蓄电池组电压门限；V1一阶段过放单体电压报警门限；V2二阶段过放单体电压报警门限；V3为过放恢复单体电压报警门限；具体实施方式为使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种航天器锂电池的过放保护控制方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，利用第一下位机(1)检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入一阶段过放状态后，将一阶段过放标志位置1；第二步，利用第一下位机(1)检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入二阶段过放状态，将二阶段过放标志位置1；第三步，第一下位机(1)通过数管系统上位机通讯通知第二下位机(2)先后发送第二硬件过放使能开关(6)通指令、第二放电开关(4)断指令，确认第二下位机(2)已完成上述两个指令的发送后，第一下位机(1)开始发送第一硬件过放使能开关(5)通指令、第一放电开关(3)断指令。

【技术特征摘要】
1.一种航天器锂电池的过放保护控制方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，利用第一下位机(1)检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入一阶段过放状态后，将一阶段过放标志位置1；第二步，利用第一下位机(1)检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入二阶段过放状态，将二阶段过放标志位置1；第三步，第一下位机(1)通过数管系统上位机通讯通知第二下位机(2)先后发送第二硬件过放使能开关(6)通指令、第二放电开关(4)断指令，确认第二下位机(2)已完成上述两个指令的发送后，第一下位机(1)开始发送第一硬件过放使能开关(5)通指令、第一放电开关(3)断指令。2.根据权利要求1所述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法，其特征在于：所述第一步中，包括两个分步骤：步骤1.1，利用第一下位机(1)接收蓄电池组电压和单体采样信号并检测蓄电池组电压和单体电池电压，判断是否满足蓄电池组电压低于预设的一阶段过放蓄电池组电压报警门限，且有两节单体电池电压低于预设的一阶段过放单体电池电压报警门限，若是，则跳转至步骤1.2，若否，则重复步骤1.1；步骤1.2，利用第一下位机(1)设置蓄电池组一阶段过放标志位为1，并跳转至第二步。3.根据权利要求1所述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法，其特征在于：所述第二步中，包括三个分步骤：步骤2.1，利用第一下位机(1)接收蓄电池组电压和单体采样信号并检测蓄电池组电压和单体电池电压，判断是否满足蓄电池组电压低于预设的二阶段过放蓄电池组电压报警门限，且有两节单体电池电压低于预设的二阶段过放单体电池电压报警门限，若是，则跳转至步骤2.2，若否，则重复步骤2.1；步骤2.2，利用第一下位机(1)设置蓄电池组二阶段过放标志位为1；步骤2.3，利用第一下位机(1)判断第一舱段过放保护执行使能标志位是否处于允许状态，若是，则跳转至第三步，若否，则终止。4.根据权利要求1所述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法，其特征在于：所述第三步中，包括五个分步骤：步骤3.1，利...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏宁，杜青，蔡晓东，王超，刘治钢，李扬威，陈琦，
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：北京,11