锂离子蓄电池过放保护控制系统及过放保护方法技术方案

本发明专利技术公开一种锂离子蓄电池过放保护控制系统的过放保护方法，应用于月球探测器电源系统，其包含：综合电子分系统检测蓄电池单体电压，当检测到有蓄电池单体出现过放电或故障时，则断开峰值负载；综合电子分系统继续检测蓄电池单体电压，判断蓄电池单体处于单体过放状态或单体故障状态，若单体过放状态则进行蓄电池单体过放保护，若单体故障状态则进行蓄电池单体故障排除；若蓄电池单体过放保护时放电开关为断开，则过放保护电路进行硬件蓄电池组过放保护。本发明专利技术蓄电池单体保护和蓄电池组保护两种途径，单体过放保护采用软件控制方式，组过放保护采用硬件控制方式，两种保护互为备份，提高了卫星电源系统的可靠性和安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于航天电源控制
的电池过放保护方法，具体涉及一种应用于月球探测器电源系统的。
技术介绍
锂离子蓄电池是指以Li+嵌入化合物作为正、负极活性物质的二次电池。与传统的锌银电池、镉镍、氢镍蓄电池相比，锂离子蓄电池的比能量高、工作电压高、应用温度范围广、自放电率低、循环寿命长、安全性好。因此，在航天领域中，锂离子蓄电池成为替代目前主流应用的镉镍、氢镍蓄电池的第三代卫星用储能电源。如果用锂离子电池取代目前卫星等航天器所用的储能电源，可将储能电源在电源分系统中所占的质量由309Γ40%降低至 10°/Γ15%，大大降低发射成本，增加有效载荷。蓄电池放电到终止电压后，继续放电称为过放电。锂离子蓄电池过放电时，负极的性能会收到严重的破坏，由于脱嵌过多的锂离子，严重时可导致晶格坍塌，同时会造成负极表面上的SEI膜的分解，致使在充电过程中再生成的SEI膜结构不致密，造成内阻增加，还会消耗活性锂，使得容量降低。但是真正引起电池失效的原因是铜集流体被腐蚀，产生了铜离子，这也会增加电池的内阻，同时在接下来的充放电过程中可能会形成铜枝晶，刺穿隔膜，造成内部短路，从而使得电池失效。可见过放电会严重损害蓄电池，对蓄电池的电气性能及循环寿命极为不利。为了有效延长锂离子蓄电池的使用寿命，提高电源分系统的安全性，通常卫星电源分系统需要采取防锂离子蓄电池过放电保护措施。目前国内卫星电源系统中防锂离子蓄电池过放电保护多采取硬件控制方式，即通过过放保护电路将锂离子蓄电池组电压和蓄电池组放电终止电压进行比较，当锂离子蓄电池组采样电压低于蓄电池组放电终止电压时，放电开关自动断开，实现锂离子蓄电池组过放保护。但是这种过放保护方式仅仅针对锂离子蓄电池组过放进行保护，没有蓄电池单体过放保护措施。此时如果一节或多节单体出现过放电造成单体电压过低，但蓄电池组采样电压仍高于蓄电池组放电终止电压，则系统不采取过放保护，在这种情况下也会对蓄电池单体造成损害，因而蓄电池单体无过放保护措施将会严重影响蓄电池过放保护的效果。本专利技术提出一种应用于月球探测器电源系统锂离子蓄电池过放保护的方法，该方法通过综合电子分系统软件控制方式及电源控制器硬件控制方式实现了如下几种锂离子蓄电池过放保护措施 1、蓄电池单体过放保护 由探测器综合电子分系统检测蓄电池单体电压，当蓄电池有I节单体电压低于3. 3V时，综合电子分系统发指令断开峰值负载使系统工作在最小平台负载，系统继续检测蓄电池单体电压，如果有两节单体电压低于3. 0V，则认为蓄电池处于过放电状态，此时综合电子分系统发放电开关断开指令断开放电开关，完成过放电保护； 2、蓄电池组过放保护综合电子分系统放电开关断开指令是过放保护的关键，如果该指令发生不动作故障将致使过放保护失效，此时蓄电池组过放保护将产生作用，当蓄电池组电压低于17V，电源控制器过放保护电路将控制放电开关断开，从而起到防止蓄电池组过放的作用； 3、蓄电池单体故障排除 当综合电子分系统检测蓄电池单体中有I节单体电压低于3. 3V时，蓄电池有可能处于I节单体故障状态。在蓄电池有充电电流的情况下，断开峰值负载以后，充电电流将变大，使除故障单体外的其余6节单体电压逐渐升高至3. 6V,而故障单体由于充不进电,其单体电压会下降至3V以下，由于系统采用两节单体电压低于3. OV才断开放电开关，因此不采取过放保护，由蓄电池向负载正常供电，保证轨道器负载能量的供应； 4、综合电子分系统指令误动作故障排除 电源分系统还设置了过放使能开关，以防止综合电子分系统放电开关断开指令误动作 致使放电开关不正常断开，引起整星掉电故障。过放使能开关状态由综合电子分系统发指令进行控制，只有在过放使能开关通的情况下，综合电子分系统发送的放电开关断指令才能生效，有效地防止了放电开关断开指令误动作的发生。与现有技术相比，本专利技术提出的一种应用于月球探测器电源系统锂离子蓄电池过放保护的方法，克服了蓄电池单体无过放保护措施，过放保护效果不好的缺点。本专利技术简单可行、易于工程实现，能够有效的防止锂离子蓄电池过放电现象的产生，很好的实现了锂离子蓄电池过放电保护，提高了卫星电源系统的可靠性和安全性。目前国内外无相关论文或专利文献。
技术实现思路
本专利技术提供一种，该方法通过综合电子分系统软件控制方式及电源控制器硬件控制方式很好的实现了锂离子蓄电池过放电保护，提高了卫星电源系统的可靠性和安全性。为实现上述目的，本专利技术提供一种锂离子蓄电池过放保护控制系统，其特点是，其应用于月球探测器电源系统，该锂离子蓄电池过放保护控制系统包含 串联连接的锂离子蓄电池组、放电开关、峰值负载控制开关和峰值负载；锂离子蓄电池组包含串联或并联连接的若干蓄电池单体； 最小平台负载，其与峰值负载控制开关和峰值负载并联连接； 过放使能开关，其向放电开关发送放电开关通/断控制信号； 综合电子分系统，其接收锂离子蓄电池组输出的蓄电池单体电压采样信号；并向峰值负载控制开关发送峰值负载通/断指令；向过放使能开关发送过放使能开关通/断指令及放电开关通/断指令；向放电开关发送放点开关通/断指令； 过放保护电路，其接收锂离子蓄电池组输出的蓄电池组电压采样信号与锂离子蓄电池组的电池特性决定的蓄电池组放电终压；通过比较蓄电池组电压采样信号与蓄电池组放电终压，向过放使能开关发送硬件放电开关通/断指令。上述的过放保护电路包含三路过放保护单元电路，并采用三取二表决输出方式发送硬件放电开关通/断指令。上述的蓄电池组放电终压V2略小于nXVI，其中η为锂离子蓄电池组中蓄电池单体的串联数，Vi为蓄电池单体放电终压。一种锂离子蓄电池过放保护控制系统的过放保护方法，其特点是，其应用于月球探测器电源系统，该过放保护方法包含以下步骤 步骤I、综合电子分系统检测蓄电池单体电压，当检测到有蓄电池单体出现过放电或故障时，则断开峰值负载； 步骤I. I、综合电子分系统接收蓄电池单体电压采样信号并检测蓄电池单体电压； 步骤I. 2、综合电子分系统判断是否有节单体电压低于预设的断开或接通峰值负载时的蓄电池单体基准电压，若是，则跳转到步骤I. 3，若否，则跳转到步骤I. I ;其中，断开或接通峰值负载时的蓄电池单体基准电压略大于蓄电池单体放电终压，该蓄电池单体放电终压根据锂离子蓄电池组的电池特性决定； 步骤I. 3、综合电子分系统向峰值负载控制开关发送峰值负载断指令，断开峰值负载； 步骤I. 4、综合电子分系统向过放使能开关发送过放使能开关通指令； 步骤I. 5、综合电子分系统判断过放使能开关状态是否为连通，若是，则跳转到步骤2，若否，则跳转到步骤I. 4; 步骤2、综合电子分系统继续检测蓄电池单体电压，判断蓄电池单体处于单体过放状态或单体故障状态，若蓄电池单体处于单体过放状态，则跳转到步骤3;若蓄电池单体处于单体故障状态，则跳转到步骤4; 步骤3、综合电子分系统进行蓄电池单体过放保护，判断放电开关状态，若放电开关已断开，则过放保护完成，若放电开关未断开，则跳转到步骤5 ； 步骤3. I、综合电子分系统向放电开关发送放电开关断指令； 步骤3. 2、综合电子分系统判断放电开关状态为是否为断开，若是，则过放保护完成，若否，则跳转到步骤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种锂离子蓄电池过放保护控制系统，其特征在于，其应用于月球探测器电源系统，该锂离子蓄电池过放保护控制系统包含：串联连接的锂离子蓄电池组（2）、放电开关（7）、峰值负载控制开关（8）和峰值负载（3）；锂离子蓄电池组（2）包含串联或并联连接的若干蓄电池单体；最小平台负载（4），其与峰值负载控制开关（8）和峰值负载（3）并联连接；过放使能开关（6），其向放电开关（7）发送放电开关通/断控制信号；综合电子分系统（1），其接收锂离子蓄电池组（2）输出的蓄电池单体电压采样信号；并向峰值负载控制开关（8）发送峰值负载通/断指令；向过放使能开关（6）发送过放使能开关通/断指令及放电开关通/断指令；？向放电开关（7）发送放点开关通/断指令；过放保护电路（5），其接收锂离子蓄电池组（2）输出的蓄电池组电压采样信号与锂离子蓄电池组（2）的电池特性决定的蓄电池组放电终压；通过比较蓄电池组电压采样信号与蓄电池组放电终压，向过放使能开关（6）发送硬件放电开关通/断指令。

【技术特征摘要】
1.一种锂离子蓄电池过放保护控制系统，其特征在于，其应用于月球探测器电源系统，该锂离子蓄电池过放保护控制系统包含 串联连接的锂离子蓄电池组(2)、放电开关(7)、峰值负载控制开关(8)和峰值负载(3);锂离子蓄电池组(2)包含串联或并联连接的若干蓄电池单体； 最小平台负载(4)，其与峰值负载控制开关(8)和峰值负载(3)并联连接； 过放使能开关(6)，其向放电开关(7)发送放电开关通/断控制信号； 综合电子分系统(1)，其接收锂离子蓄电池组(2)输出的蓄电池单体电压采样信号；并向峰值负载控制开关(8)发送峰值负载通/断指令；向过放使能开关(6)发送过放使能开关通/断指令及放电开关通/断指令；向放电开关(7)发送放点开关通/断指令； 过放保护电路(5)，其接收锂离子蓄电池组(2)输出的蓄电池组电压采样信号与锂离子蓄电池组(2)的电池特性决定的蓄电池组放电终压；通过比较蓄电池组电压采样信号与蓄电池组放电终压，向过放使能开关(6)发送硬件放电开关通/断指令。2.如权利要求I所述的锂离子蓄电池过放保护控制系统，其特征在于，所述的过放保护电路(5)包含三路过放保护单元电路，并采用三取二表决输出方式发送硬件放电开关通/断指令。3.如权利要求I所述的锂离子蓄电池过放保护控制系统，其特征在于，所述的蓄电池组放电终压V2略小于IiXV1，其中η为锂离子蓄电池组(2)中蓄电池单体的串联数，V1为蓄电池单体放电终压。4.一种锂离子蓄电池过放保护控制系统的过放保护方法，其特征在于，其应用于月球探测器电源系统，该过放保护方法包含以下步骤 步骤I、综合电子分系统(I)检测蓄电池单体电压，当检测到有蓄电池单体出现过放电或故障时，则断开峰值负载(3)； 步骤2、综合电子分系统(I)继续检测蓄电池单体电压，判断蓄电池单体处于单体过放状态或单体故障状态，若蓄电池单体处于单体过放状态，则跳转到步骤3 ;若蓄电池单体处于单体故障状态，则跳转到步骤4 ； 步骤3、综合电子分系统(I)进行蓄电池单体过放保护，判断放电开关状态，若放电开关(7)已断开，则过放保护完成，若放电开关(7)未断开，则跳转到步骤5 ; 步骤4、综合电子分系统(I)进行蓄电池单体故障排除； 步骤5、过放保护电路(5)进行硬件蓄电池组过放保护。5.如权利要求4所述的锂离子蓄电池过放保护控制系统的过放保护方法，其特征在于，所述的步骤I包含以下步骤步骤I. I、综合电子分系统(I)接收蓄电池单体电压采样信号并检测蓄电池单体电压；...

【专利技术属性】
技术研发人员：周健，金波，刘勇，张婷婷，许峰，钱斌，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：