一种空间用蓄电池充电控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空间用蓄电池充电控制系统，可以采用多个太阳电池阵组合的方式对蓄电池进行大电流限流充电及小电流可选涓流充电。上述系统实施的电路简单、可靠性高，控制精度准确，可在卫星在轨期间为蓄电池进行合理的充电管理，可以有效提高蓄电池寿命，增加在轨使用时间。蓄电池充电控制系统电路共分为两个阶段，第一阶段以PWM控制方式对MOSFET管进行开关控制，可以对多余太阳电池阵功率进行分流，控制蓄电池一阶段大电流恒流充电；第二阶段以电量计计算判断蓄电池电量符合情况，若符合电流转换要求则通过涓流选择控制进行涓流充电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及蓄电池充电控制逻辑，特别设及一种空间用蓄电池充电控制系统及方 法。
技术介绍
充电控制系统作为电源系统的重要组成部分，为整星唯一的储能电源一一蓄电池 提供充电管理。随着科学技术的发展，对卫星的使用寿命要求不断增加，同时卫星的使用轨 道环境多变，蓄电池作为化学储能电源，本身存在电量储存能力随时间及充放电次数增加 而衰减的特点，因此，对于蓄电池使用寿命的延长对于提高电源系统的可靠使用具有十分 重要的作用，一套能够适应于卫星使用轨道参数和符合蓄电池特性的充电控制系统能够很 好的延长蓄电池的使用周期。 为了延长蓄电池的使用周期，充电控制系统采用了分阶段的充电模式，初期采用 符合蓄电池化学特性的一阶段大电流恒流充电，选用适合蓄电池的高效充电电流为蓄电池 进行充电，末期采用可选择的小电流渭流补充充电方式。整个充电控制通过电量计软件进 行精确计算和实时判定，既克服了初期充电效率低的缺陷，同时又弥补了在不同轨道环境 下蓄电池在轨待命所产生的自放电效应，提高了蓄电池的在轨健康水平，从而延长了蓄电 池的使用周期。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种空间用蓄电池充电控制方法，W解决现有蓄电池在 轨充电控制手段单一的问题。 为解决上述问题，本专利技术提供一种空间用蓄电池充电控制系统，包括:太阳电池 阵、一阶段充电控制主回路、控制电路、渭流组合电路和电量计控制软件;所述太阳阵和一 阶段充电控制主回路并联在母线两端，所述控制电路一端接母线输出，另外一端接一阶段 充电控制主回路;所述控制电路根据母线输出功率对充电控制主回路输出控制信号;在光 照期负载功率减少时，充电控制主回路在满足母线输出功率的需求下对蓄电池组提供充电 功率，多余功率对地分流;在光照期负载功率增加时，充电控制主回路减少蓄电池组充电功 率用W补充母线输出功率;所述渭流组合电路一端接太阳电池阵，另外一端接蓄电池主回 路;所述电量计控制信号一端接蓄电池回路进行数据采样，另外一端接控制电路。 进一步，所述一阶段充电控制主回路包括:母线输出支路和一阶段充电支路，W及 充电开关;所述充电开关根据来自电源系统指令要求接通或者断开充电支路。 进一步，所述一阶段充电控制主回路包括:二极管支路和MOS管支路;所述二极管 支路包括母线输出二极管支路和充电二极管支路;所述MOS管支路包括母线输出MOS管支路 和充电MOS管支路;所述母线输出二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接母线输出；所 述母线输出MOS管支路D极接所述母线二极管支路正极和太阳电池阵，S极接回线，G极相互 连接;所述充电二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接所述充电MOS管支路的D极;所述 充电MOS管的S极接充电的蓄电池，G极接控制电路;其中，太阳电池阵输出和充电二极管支 路的正极之间连接有开关。 本专利技术的另一技术方案在于提供一种空间用蓄电池充电控制方法，所述控制电路 包括母线输出控制和充电控制;所述母线输出控制通过母线输出采样与基准比较后由Ul输 出控制电平驱动Ql和Q2,保证母线输出功率需求;所述充电控制通过蓄电池充电电流采样 与基准比较后由U2输出控制电平驱动Q3,保证蓄电池充电电流上限;其中，母线输出控制优 先级高于充电控制，太阳电池阵输出功率首先满足母线输出功率需求，只有当满足母线输 出功率需求后将富余的太阳电池阵输出功率对蓄电池进行充电，若达到蓄电池一阶段充电 控制上限，则将剩余的功率进行分流。 进一步，所述电量计控制软件电量计是对蓄电池充电状态和放电状态的仿真，包 括有对蓄电池充电电流和放电电流的实时采集，并对充电电流和放电电流做阔值的判断， 依据计算方法对充电电量和放电电量进行计算，并根据计算结果对充电进行控制。 进一步，所述电量计控制软件计算方法包括放电计算方法和充电计算方法;所述 放电计算方法放电电量存胆单元累加，公式为嚇二跑如+K X _[l放dt，K为充放电比值，可上 行注入，化取3s，I放为化内放电电流平均值，Q挪的初值为0。可W通过遥控指令上注修改，用 于修正放电电量的计算结果;所述充电计算方法公式为輪二I" 1话11：，(11：取33，1充为化内的充 电电流平均值，輪含嚇时，充电结束，发充电中止指令到所述的充电控制中。 进一步，所述电量计控制软件中数据采集判定准则为每0.5s采集蓄电池组充放电 电流，连续采集6次，作超限判定及平均值的计算。若参数有效并且该值大于阀值(该值可上 注修改)时，开始计算。 进一步，所述的渭流组合电路包括渭流充电支路和渭流组合切换电路;所述渭流 充电支路由太阳渭流子阵至蓄电池正端，再通过蓄电池负端回到太阳渭流子阵负端;所述 渭流组合切换电路由多个双端继电器逻辑组合形成，串联在渭流充电支路的太阳渭流子阵 至蓄电池正端之间，其中还由遥控指令遥控K2继电器开关决定渭流组合电路是否接入蓄电 池充电回路。 进一步，所述的渭流组合电路通过指令顺序切换渭流子阵的接通个数，初始状态 下K3处于断开状态、K4连接C3渭流子阵正端、K5连接C4渭流子阵正端，当遥控指令接通K2继 电器开关，则由C2渭流子阵对蓄电池进行渭流充电，通过渭流组合切换指令，可依次切换 K5、K4、K3继电器连接状态，可实现渭流充电组合由C2 一 C2+C5 一 C2+C5+C4 一 C2+C5+C4+C3转 换的逻辑组合关系。 本专利技术所提供的一种空间用蓄电池充电控制系统，整个系统具有电路简单、可靠 性高，控制精度准确的特点，特别适用于空间飞行器电源控制单机。提供的一种空间用蓄电 池充电控制方法，优化了蓄电池充电控制方法。充电初期采用一阶段大电流恒流充电模式， 末期采用可选渭流充电组合充电模式，全过程通过电量计软件进行实时精确控制，蓄电池 充电管理轨道适应性更强。【附图说明】 图1为本专利技术实施例所提供的空间用蓄电池充电控制方法信息流图； 图2为本专利技术实施例所提供的空间用蓄电池充电控制方法的电路结构示意图； 图3为本专利技术实施例所提供的空间用蓄电池充电控制方法的渭流组合单元电路图。【具体实施方式】 下文结合附图和实施例对本专利技术进行进一步阐述。 请参考图1，本专利技术所提供的空间用蓄电池充电控制方法:太阳电池阵的输出功率 优先满足负载的需求，多余的功率部分为蓄电池组进行一阶段恒流充电，如果可充电的太 阳电池阵输出电流大于设置的蓄电池充电恒流值，则对多余的太阳电池输出功率部分进行 分流;充电过程中通过电量计软件对蓄电池充电电量进行计算，当计算值符合蓄电池一阶 段充电结束阔值，充电则进入二阶段渭流充电，渭流充电通过蓄电池相应自放电特性及轨 道应用情况对渭流组合进行选定，所W充电控制电路的基本工作顺序为稳压、一阶段恒流 充电、分流与二阶段渭流充电。 请参考图2,本专利技术实施例所提供的蓄电池充电控制方法，包括:太阳电池阵、一阶 段充电控制主回路、控制电路、渭流组合电路和电量计控制软件;所述太阳阵和一阶段充电 控制主回路并联在母线两端，所述控制电路一端接母线输出，另外一端接一阶段充电控制 主回路;所述控制电路根据母线输出功率对充电控制主回路输出控制信号;在光照期负载 功率减少时，充电控制主回路在满足母线输出功率的需求下对蓄电池组提供充电功率，多 余功率对地分流;在光照期负载功率增加时，充电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空间用蓄电池充电控制系统，其特征在于，包括：太阳电池阵、一阶段充电控制主回路、控制电路、涓流组合电路和电量计控制软件；所述太阳电池阵和一阶段充电控制主回路并联在母线两端，所述控制电路一端接母线输出，另外一端接一阶段充电控制主回路；所述控制电路根据母线输出功率对充电控制主回路输出控制信号；在光照期负载功率减少时，充电控制主回路在满足母线输出功率的需求下对蓄电池组提供充电功率，多余功率再对地分流；在光照期负载功率增加时，充电控制主回路减少蓄电池组充电功率用以补充母线输出功率；所述涓流组合电路一端接太阳电池阵，另外一端接蓄电池；所述电量计控制信号一端接蓄电池采样电阻进行数据采样，另外一端接控制电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曹程，施嘉昊，朴海国，王永康，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31