一种氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路制造技术

一种氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路，包括钝化主电路、电压检测电路、比较和驱动电路。钝化主电路包括串联的两个磁保持继电器和一个消能电阻，对蓄电池的钝化开关进行控制。电压检测电路对蓄电池组中各电池单体的电压进行检测并将结果送至比较和驱动电路。比较和驱动电路将各电池单体的检测电压分别与钝化截止电压进行比较，当任意一个电池单体的检测电压低于钝化接至电压时，产生驱动信号送至钝化主电路对钝化主电路进行关断控制。本发明专利技术控制单元电路采用单体电压检测，整组钝化处理的原理，减小了电路的体积与重量，同时具有很高的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于控制氢镍蓄电池钝化操作的控制单元电路。
技术介绍
蓄电池爆炸是造成卫星在轨解体并产生空间碎片的主要原因。对过去所发生的航天活动在轨解体事件产生原因分析表明，由于蓄电池的爆炸造成的空间碎片量约占可跟踪空间物体的2. 25%。目前，国内外对蓄电池在卫星离轨后处于非正常工作条件下的爆炸可能性及防爆技术研究甚少，多数通过蓄电池单体及电池组的自身设计来提高其在正常使用工况下的可靠性和安全性。对蓄电池进行钝化处理已经成为一种提高蓄电池使用安全性的重要手段。对于钝化处理，由于卫星所处轨道不同，蓄电池的工作状态也不同，需要采取不同的技术手段。未来航天器储能电源发展趋势趋向于IPV氢镍蓄电池。对于氢镍蓄电池组，钝化实施有两种形式，其一为单体钝化，即用一定阻值的电阻连接到每只单体上进行放电；其二为电池组钝化，即用一个大电阻连接到整个电池组上。由于单体电池之间的差异，采用第二种方法时，容易导致个别电池过放电，出现反极，需要对单体电池电压进行巡检。然而，由于氢镍蓄电池单体电压在I. 25V左右，在卫星应用中为满足蓄电池组电压需求常采用多节电池串联，电池节数比较多，若采用单体钝化方式，考虑可靠性设计，将采用大量的继电器，这将使得钝化电路比较庞大、复杂，重量过重，因而氢镍蓄电池组钝化采用能够对电池组放电的钝化装置。目前国内GEO轨道和LEO轨道卫星均无蓄电池组钝化措施。文献“在轨处理器的研究”(中国宇航学会空间能源学术年会，2002，杜文中)提出了一种在轨处理器，该处理器是针对GEO卫星使用的镉镍蓄电池的在轨活化装置，用于在蓄电池组性能衰减时，进行放电活化处理。但该装置在使用上有以下局限性1、仅适用于GEO轨道的电池在轨活化处理，用途是在提高电池性能而不是任务后消能处理，不能用于任务末期的钝化；2、适用于镉镍蓄电池组，不适用于氢镍蓄电池组；3、电路采用单体活化方式，设备庞大复杂；4、采用单继电器方式，无冗余设计，可靠性较差。
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，提供了一种可靠性高、体积小、重量轻的氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路。本专利技术的技术解决方案是一种氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路，包括钝化主电路、电压检测电路、比较和驱动电路，其中，钝化主电路对蓄电池的钝化开关进行控制，包括串联的两个磁保持继电器和一个消能电阻，两个磁保持继电器的两组触点串联，钝化主电路串接在蓄电池组的正极和负极之间；当需要进行蓄电池钝化处理时，同时向两个磁保持继电器的同侧的第一组线包通入电流或者发送开遥控指令，使得两个磁保持继电器同时处于开通状态，通过消能电阻对蓄电池组进行放电；当需要停止蓄电池钝化处理时，同时向两个磁保持继电器的同侧的第二组线包通入电流或者发送关遥控指令，使得两个磁保持继电器同时处于关断状态，断开消能电阻与蓄电池组的连接；电压检测电路包括与蓄电池组中的单体个数相同的检测通道，每一个检测通道包括一个运算放大器和四个匹配电阻，蓄电池单体的正极经第一匹配电阻后同时接至运算放大器的同向输入端以及第二匹配电阻的一端，第二匹配电阻的另一端接地；蓄电池单体的负极经第三匹配电阻后同时接至运算放大器的反向输入端以及第四匹配电阻的一端，第四匹配电阻的另一端接运算放大器的输出端，运算放大器的输出送至比较和驱动电路； 比较和驱动电路包括与检测通道一一对应的比较通道以及一个控制三极管和一个电容，每一个比较通道均由一个运算放大器构成，各比较通道的运算放大器的同向输入端均接至预设的截止电压，各比较通道的运算放大器的反向输入端分别接与其对应的检测通道运算放大器的输出，各比较通道的运算放大器的输出端经过逻辑或的比较后经过电容接至控制三极管的基极，控制三极管的发射极接地，控制三极管的集电极接至钝化主电路中两个磁保持继电器的同侧的第二组线包。还包括接在控制三极管的集电极与钝化主电路中两个磁保持继电器的同侧的第二组线包之间的保护电路，所述的保护电路包括第三磁保持继电器和一个驱动三极管，第三磁保持继电器的一组线包接控制三极管的集电极或者禁止遥控指令，第三磁保持继电器的另一组线包接允许遥控指令；当控制三极管的集电极为低电平或者接收到禁止遥控指令时，第三磁保持继电器的开关处于第一接触位置为电压检测电路提供截止电压，当控制三极管的集电极为高电平或者接收到允许遥控指令时，第三磁保持继电器的开关处于第二接触位置，使得控制三极管的集电极或者允许遥控指令接至驱动三极管的基极，驱动三极管的发射极接地，驱动三极管的集电极接至钝化主电路中两个磁保持继电器的同侧的第二组线包。本专利技术与现有技术相比的优点在于本专利技术这种可用于氢镍蓄电池组在轨钝化处理的电路，实现了任务末期氢镍蓄电池组钝化消能处理；钝化开关采用了双继电器串联的方式，防止在轨正常工作时发生误动作；设置了钝化使能开关，在钝化使能的前提下，才能够通过遥控指令接通钝化开关；采用单体电压检测，整组钝化处理的方法，减小了电路的体积与重量。附图说明图I为本专利技术氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路的原理图。具体实施例方式氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路的主要功能是对氢镍蓄电池组进行整组钝化。如图I所示，为本专利技术氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路的原理图，主要包括钝化主电路、电压检测电路、比较和驱动电路。钝化主电路用于对蓄电池的钝化进行控制，设计为两个独立开关串联使用，可以避免蓄电池钝化开关无法断开的故障造成蓄电池组常放电，以保证可靠性。钝化主电路中钝化开关的接通或断开以及禁止钝化状态的设置都可以通过地面遥控指令执行。钝化指令由地面直接遥控指令发出。在禁止钝化状态下，钝化指令无法执行蓄电池钝化功能。但在蓄电池组进行钝化时，禁止钝化指令能够中断钝化功能。正常情况下蓄电池组处于禁止钝化状态。当蓄电池组需进行钝化时，需先发禁止钝化解禁指令使蓄电池处于禁止钝化解禁状态下，再接通蓄电池钝化开关。电压检测电路对蓄电池组电压进行采样，通过在比较和驱动电路中与钝化截止电压进行比较，当蓄电池组电压低于钝化截止电压时，比较和驱动电路驱动钝化主电路中的钝化开关自动断开，钝化完成。另外，为确保供电安全，防止正常运行期间蓄电池组因误动作而被钝化，本专利技术控制单元电路还设置了保护电路。当该保护电路设置为禁止状态时，即使发送钝化开指令，也无法接通钝化开关。只有保护电路设置为允许状态，才能够实现钝化电路正常通断控制。如图I所示，钝化主电路中，J4和J5两个开关均采用磁保持继电器，两个开关串联。以J4所示磁保持继电器为例，I脚和2脚是一组线包，9脚和10脚则是另外一组线包。 3，4，5脚(靠上一组)和6，7，8脚(靠下一组)是两组不同的触点开关。为防止触点误动作，采用两组触点串联。其中3脚和6脚是公共触点，磁保持继电器正常工作时，3脚触点只能和4脚触点与5脚触点中的一个相连。不妨设继电器J4接收到遥控指令，则有指令电源作用于线包I脚和2脚(28V，80ms电压脉冲)，假定有脉冲电流由I脚进入从2脚流出时，3脚触点和4脚触点相连；则当有脉冲电流由9脚进入从10脚流出时，3脚触点将和5脚触点相连，若此时由9脚到10脚的电流减为零，但只要I脚和2脚之间无电流通过，继电器的3触点始终和5触点接触，这就是磁保持继电器的特点。6，7，8脚触点工作状况亦是如此。在钝化正常工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈琦，乔明，李小飞，曾毅，高升，陈杰，
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：