一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，采用一体化设计，将原电源控制器中关于蓄电池的放电、采样、均衡开关及控制电路与蓄电池组集成于一体，在默认状态下，蓄电池组对外的电连接器均不带电，避免了地面测试时电缆带电插拔存在的安全隐患，提高了地面测试的安全性和可靠性，确保整星加电安全。该技术提高了锂离子蓄电池组参与整星测试时的可靠性与安全性，同时保证了蓄电池单体电压采样的精确度。本实用新型专利技术的设计工程实现容易，对卫星用锂离子蓄电池组安全设计具有重要的工程应用价值。计具有重要的工程应用价值。计具有重要的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统


[0001]本技术涉及航天电源
，具体涉及一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统。

技术介绍

[0002]锂离子蓄电池组作为卫星的储能电源，其主要作用是在充电时将电能转化为化学能，放电时将化学能转化为电能，其主要任务工作为在发射主动段和在轨地影期为卫星提供电能，在卫星执行大功率任务时，联合太阳电池供电，作为整星的能源心脏，具有至关重要的作用。
[0003]传统的锂离子蓄电池组根据能源平衡需要，选择相应的单体串联和并联设计，然后通过对外电连接器，将能量通过整星电缆网接入电源管理单元，参与整星能源供配。这种设计简单直接，蓄电池组对外电连接器接点与蓄电池组压接端子通过导线直接相连，导致蓄电池组对外电连接器一直带电，整星电缆插拔操作过程中，属于带电插拔，如果操作人员电缆插拔操作不规范，可能造成打火现象，存在安全隐患。而且蓄电池单体的采样电压通过整星电缆网接入电源管理单元中电池管理部分，线路过长，易受到其它电路干扰，使单体采样电压产生较大误差，影响单体均衡功能，使锂离子单体电池电压不一致性加剧，影响蓄电池组的工作寿命。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于提供一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，该设计由继电器、充电续流二极管、CPU处理器、均衡驱动及功率电路、单体采样电路、CAN通讯电路等组成，电装工艺流程简单，器件选型均为常规元器件，易于工程实现。
[0005]本技术的技术解决方案是：
[0006]一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，包括：放电控制模块和采样均衡模块；
[0007]蓄电池组功率正线通过功率导线进入放电控制模块，蓄电池组功率正线与放电控制模块中的放电开关继电器连接，放电控制模块通过对外电连接器对外提供蓄电池充放电接口；在默认状态下，放电开关继电器处于断开状态，确保蓄电池组对放电控制模块输出端设置的蓄电池充放电接口不带电；放电开关继电器用于改变放电控制模块与星上母线正线之间的通断状态；
[0008]蓄电池组中每个电池单体的单体电压通过信号导线进入采样均衡模块；采样均衡模块对单体电压进行采样和比较，根据采样和比较结果调整电池单体的充放电状态；采样均衡模块通过通讯总线接收星上计算机的控制指令，改变放电开关继电器的通断状态。
[0009]优选地，采样均衡模块包括：单体采样电路、电压均衡模块和下位机；
[0010]单体采样电路连接蓄电池组中电池单体的输出端，采集单体电压并通过采样端口发送给下位机；
[0011]下位机通过通讯总线接收星上计算机的控制指令，改变放电开关继电器的通断状态；下位机接收单体电压对单体电压进行采样和比较，生成均衡N指令，并通过指令端口发送给电压均衡模块；
[0012]电压均衡模块根据均衡N指令调整蓄电池组中电池单体的充放电状态。
[0013]优选地，下位机作为网络通信从节点，通过总线实现与星务主机之间的信息交换。
[0014]优选地，每个电池单体设置有对应的单体采样电路和单体电压均衡电路。
[0015]优选地：蓄电池放电控制模块包括：继电器K2，电阻R304，二极管D301，二极管D307和二极管D308；
[0016]继电器K2的公共触点连接蓄电池组功率正线，继电器K2的常断触点连接星上母线正线，继电器K2常断触点线包指令端连接放电开通指令，继电器K2常开触点线包指令端连接放电关断指令；二极管D301阳极连接星上母线正线，二极管D301阴极连接蓄电池组功率正线；电阻R304一端与继电器指令供电连接，另一端与继电器K2的指令线包供电触点连接；二极管D308阳极连接继电器K2常断触点线包指令端；二极管D307阳极连接继电器K2常开触点线包指令端。
[0017]优选地：继电器K2采用双线包继电器。
[0018]优选地：单体采样电路包括：电阻R102
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N、电阻R104
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N、电阻R105
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N、电阻R106
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N、电阻R108
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N、电阻R109
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N、电阻R110
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N、运算放大器U1、运算放大器U2、稳压管D13
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N和电容C41
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N；
[0019]电阻R104
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N的一端接单体N的正端，另一端接与电阻R110
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N一端连接，电阻R110
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N另一端与单体1负端连接；电阻R106
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N的一端与R104
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N的一端连接，电阻R106
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N的另一端与运算放大器U1同相输入端连接，电阻R102
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N的一端与运算放大器U1同相输入端连接，电阻R102
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N的另一端接地；电阻R105
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N的一端接单体N负端，电阻R105
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N的另一端接与电阻R109
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N一端连接，电阻R109
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N另一端与单体1负端连接；电阻R108
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N的一端与电阻R105
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N的一端连接，电阻R108
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N的另一端与运算放大器U1反相输入端连接，电阻R111
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N的一端与运算放大器U1反相输入端连接，电阻R111
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N的另一端与运算放大器U1输出端连接；电阻R273
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N一端与运算放大器U1输出端连接，电阻R273
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N另一端与运算放大器U2同相输入端连接；电阻R277
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N一端与运算放大器U2输出端连接，电阻R277
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N另一端与运算放大器U2反相输入端连接；电阻R276
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N一端与运算放大器U2输出端连接，电阻R276
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N另一端与稳压管D13
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N的阴极连接；电阻R318
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N的一端与运算放大器U2输出端连接，电阻R318
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N另一端接地；稳压管D13
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N的阴极作为输出端向下位机输出电压采样信号，稳压管D13
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N的阳极接地；电容C41
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N一端与稳压管D13
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N的阴极连接；另一端接地；
[0020]N表示蓄电池组中任意蓄电池单体的编号，N∈[1，n]，n为蓄电池组中的单体总数。
[0021]优选地：单体电压均衡电路包括：电阻R249
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N、电阻R250
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N、电阻R251
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N、电阻R252
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N、电阻R253
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N和PNP型三极管Q213
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N；
[0022]电阻R249本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于，包括：放电控制模块和采样均衡模块；蓄电池组功率正线通过功率导线进入放电控制模块，蓄电池组功率正线与放电控制模块中的放电开关继电器连接，放电控制模块通过对外电连接器对外提供蓄电池充放电接口；在默认状态下，放电开关继电器处于断开状态，确保蓄电池组对放电控制模块输出端设置的蓄电池充放电接口不带电；放电开关继电器用于改变放电控制模块与星上母线正线之间的通断状态；蓄电池组中每个电池单体的单体电压通过信号导线进入采样均衡模块；采样均衡模块对单体电压进行采样和比较，根据采样和比较结果调整电池单体的充放电状态；采样均衡模块通过通讯总线接收星上计算机的控制指令，改变放电开关继电器的通断状态。2.根据权利要求1所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于，采样均衡模块包括：单体采样电路、电压均衡模块和下位机；单体采样电路连接蓄电池组中电池单体的输出端，采集单体电压并通过采样端口发送给下位机；下位机通过通讯总线接收星上计算机的控制指令，改变放电开关继电器的通断状态；下位机接收单体电压对单体电压进行采样和比较，生成均衡N指令，并通过指令端口发送给电压均衡模块；电压均衡模块根据均衡N指令调整蓄电池组中电池单体的充放电状态。3.根据权利要求2所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于，下位机作为网络通信从节点，通过总线实现与星务主机之间的信息交换。4.根据权利要求2所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于，每个电池单体设置有对应的单体采样电路和单体电压均衡电路。5.根据权利要求4所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于：蓄电池放电控制模块包括：继电器K2，电阻R304，二极管D301，二极管D307和二极管D308；继电器K2的公共触点连接蓄电池组功率正线，继电器K2的常断触点连接星上母线正线，继电器K2常断触点线包指令端连接放电开通指令，继电器K2常开触点线包指令端连接放电关断指令；二极管D301阳极连接星上母线正线，二极管D301阴极连接蓄电池组功率正线；电阻R304一端与继电器指令供电连接，另一端与继电器K2的指令线包供电触点连接；二极管D308阳极连接继电器K2常断触点线包指令端；二极管D307阳极连接继电器K2常开触点线包指令端。6.根据权利要求5所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于：继电器K2采用双线包继电器。7.根据权利要求4所述的一种航天用锂离子蓄电池组对外电连接器不带电插拔系统，其特征在于：单体采样电路包括：电阻R102
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N、电阻R104
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N、电阻R105
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N、电阻R106
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N、电阻R108
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N、电阻R109
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N、电阻R110
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N、运算放大器U1、运算放大器U2、稳压管D13
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N和电容C41
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N；电阻R104
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N的一端接单体N的正端，另一端接与电阻R110
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N一端连接，电阻R110
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N另一端与单体1负端连接；电阻R106
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N的一端与R104
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N的一端连接，电阻R106
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N的另一端与运算
放大器U1同相输入端连接，电阻R102
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N的一端与运算放大器U1同相输入端连接，电阻R102
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N的另一端接地；电阻R105
...

【专利技术属性】
技术研发人员：王君召，刘元，焦高鹏，汪嵩，何娇娇，杨肖锋，赵洋，覃思明，徐伟，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：新型
国别省市：