一種空間用蓄電池充電控制系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明設(shè)及蓄電池充電控制邏輯，特別設(shè)及一種空間用蓄電池充電控制系統(tǒng)及方 法。
【背景技術(shù)】
[0003] 充電控制系統(tǒng)作為電源系統(tǒng)的重要組成部分，為整星唯一的儲(chǔ)能電源一一蓄電池 提供充電管理。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)衛(wèi)星的使用壽命要求不斷增加，同時(shí)衛(wèi)星的使用軌 道環(huán)境多變，蓄電池作為化學(xué)儲(chǔ)能電源，本身存在電量?jī)?chǔ)存能力隨時(shí)間及充放電次數(shù)增加 而衰減的特點(diǎn)，因此，對(duì)于蓄電池使用壽命的延長(zhǎng)對(duì)于提高電源系統(tǒng)的可靠使用具有十分 重要的作用，一套能夠適應(yīng)于衛(wèi)星使用軌道參數(shù)和符合蓄電池特性的充電控制系統(tǒng)能夠很 好的延長(zhǎng)蓄電池的使用周期。
[0004] 為了延長(zhǎng)蓄電池的使用周期，充電控制系統(tǒng)采用了分階段的充電模式，初期采用 符合蓄電池化學(xué)特性的一階段大電流恒流充電，選用適合蓄電池的高效充電電流為蓄電池 進(jìn)行充電，末期采用可選擇的小電流渭流補(bǔ)充充電方式。整個(gè)充電控制通過(guò)電量計(jì)軟件進(jìn) 行精確計(jì)算和實(shí)時(shí)判定，既克服了初期充電效率低的缺陷，同時(shí)又彌補(bǔ)了在不同軌道環(huán)境 下蓄電池在軌待命所產(chǎn)生的自放電效應(yīng)，提高了蓄電池的在軌健康水平，從而延長(zhǎng)了蓄電 池的使用周期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種空間用蓄電池充電控制方法，W解決現(xiàn)有蓄電池在 軌充電控制手段單一的問(wèn)題。
[0006] 為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種空間用蓄電池充電控制系統(tǒng)，包括:太陽(yáng)電池 陣、一階段充電控制主回路、控制電路、渭流組合電路和電量計(jì)控制軟件;所述太陽(yáng)陣和一 階段充電控制主回路并聯(lián)在母線兩端，所述控制電路一端接母線輸出，另外一端接一階段 充電控制主回路;所述控制電路根據(jù)母線輸出功率對(duì)充電控制主回路輸出控制信號(hào);在光 照期負(fù)載功率減少時(shí)，充電控制主回路在滿足母線輸出功率的需求下對(duì)蓄電池組提供充電 功率，多余功率對(duì)地分流;在光照期負(fù)載功率增加時(shí)，充電控制主回路減少蓄電池組充電功 率用W補(bǔ)充母線輸出功率;所述渭流組合電路一端接太陽(yáng)電池陣，另外一端接蓄電池主回 路;所述電量計(jì)控制信號(hào)一端接蓄電池回路進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，另外一端接控制電路。
[0007] 進(jìn)一步，所述一階段充電控制主回路包括:母線輸出支路和一階段充電支路，W及 充電開關(guān);所述充電開關(guān)根據(jù)來(lái)自電源系統(tǒng)指令要求接通或者斷開充電支路。
[0008] 進(jìn)一步，所述一階段充電控制主回路包括:二極管支路和MOS管支路;所述二極管 支路包括母線輸出二極管支路和充電二極管支路;所述MOS管支路包括母線輸出MOS管支路 和充電MOS管支路;所述母線輸出二極管支路正極連接太陽(yáng)電池陣，負(fù)極連接母線輸出；所 述母線輸出MOS管支路D極接所述母線二極管支路正極和太陽(yáng)電池陣，S極接回線，G極相互 連接;所述充電二極管支路正極連接太陽(yáng)電池陣，負(fù)極連接所述充電MOS管支路的D極;所述 充電MOS管的S極接充電的蓄電池，G極接控制電路;其中，太陽(yáng)電池陣輸出和充電二極管支 路的正極之間連接有開關(guān)。
[0009] 本發(fā)明的另一技術(shù)方案在于提供一種空間用蓄電池充電控制方法，所述控制電路 包括母線輸出控制和充電控制;所述母線輸出控制通過(guò)母線輸出采樣與基準(zhǔn)比較后由Ul輸 出控制電平驅(qū)動(dòng)Ql和Q2,保證母線輸出功率需求;所述充電控制通過(guò)蓄電池充電電流采樣 與基準(zhǔn)比較后由U2輸出控制電平驅(qū)動(dòng)Q3,保證蓄電池充電電流上限;其中，母線輸出控制優(yōu) 先級(jí)高于充電控制，太陽(yáng)電池陣輸出功率首先滿足母線輸出功率需求，只有當(dāng)滿足母線輸 出功率需求后將富余的太陽(yáng)電池陣輸出功率對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，若達(dá)到蓄電池一階段充電 控制上限，則將剩余的功率進(jìn)行分流。
[0010] 進(jìn)一步，所述電量計(jì)控制軟件電量計(jì)是對(duì)蓄電池充電狀態(tài)和放電狀態(tài)的仿真，包 括有對(duì)蓄電池充電電流和放電電流的實(shí)時(shí)采集，并對(duì)充電電流和放電電流做闊值的判斷， 依據(jù)計(jì)算方法對(duì)充電電量和放電電量進(jìn)行計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)充電進(jìn)行控制。
[0011] 進(jìn)一步，所述電量計(jì)控制軟件計(jì)算方法包括放電計(jì)算方法和充電計(jì)算方法;所述 放電計(jì)算方法放電電量存膽單元累加，公式為嚇二跑如+K X _[l放dt，K為充放電比值，可上 行注入，化取3s，I放為化內(nèi)放電電流平均值，Q挪的初值為0?？蒞通過(guò)遙控指令上注修改，用 于修正放電電量的計(jì)算結(jié)果;所述充電計(jì)算方法公式為輪二I" 1話11：，(11：取33，1充為化內(nèi)的充 電電流平均值，輪含嚇時(shí)，充電結(jié)束，發(fā)充電中止指令到所述的充電控制中。
[0012] 進(jìn)一步，所述電量計(jì)控制軟件中數(shù)據(jù)采集判定準(zhǔn)則為每0.5s采集蓄電池組充放電 電流，連續(xù)采集6次，作超限判定及平均值的計(jì)算。若參數(shù)有效并且該值大于閥值(該值可上 注修改)時(shí)，開始計(jì)算。
[0013] 進(jìn)一步，所述的渭流組合電路包括渭流充電支路和渭流組合切換電路;所述渭流 充電支路由太陽(yáng)渭流子陣至蓄電池正端，再通過(guò)蓄電池負(fù)端回到太陽(yáng)渭流子陣負(fù)端;所述 渭流組合切換電路由多個(gè)雙端繼電器邏輯組合形成，串聯(lián)在渭流充電支路的太陽(yáng)渭流子陣 至蓄電池正端之間，其中還由遙控指令遙控K2繼電器開關(guān)決定渭流組合電路是否接入蓄電 池充電回路。
[0014] 進(jìn)一步，所述的渭流組合電路通過(guò)指令順序切換渭流子陣的接通個(gè)數(shù)，初始狀態(tài) 下K3處于斷開狀態(tài)、K4連接C3渭流子陣正端、K5連接C4渭流子陣正端，當(dāng)遙控指令接通K2繼 電器開關(guān)，則由C2渭流子陣對(duì)蓄電池進(jìn)行渭流充電，通過(guò)渭流組合切換指令，可依次切換 K5、K4、K3繼電器連接狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)渭流充電組合由C2 一 C2+C5 一 C2+C5+C4 一 C2+C5+C4+C3轉(zhuǎn) 換的邏輯組合關(guān)系。
[0015] 本發(fā)明所提供的一種空間用蓄電池充電控制系統(tǒng)，整個(gè)系統(tǒng)具有電路簡(jiǎn)單、可靠 性高，控制精度準(zhǔn)確的特點(diǎn)，特別適用于空間飛行器電源控制單機(jī)。提供的一種空間用蓄電 池充電控制方法，優(yōu)化了蓄電池充電控制方法。充電初期采用一階段大電流恒流充電模式， 末期采用可選渭流充電組合充電模式，全過(guò)程通過(guò)電量計(jì)軟件進(jìn)行實(shí)時(shí)精確控制，蓄電池 充電管理軌道適應(yīng)性更強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的空間用蓄電池充電控制方法信息流圖； 圖2為本發(fā)明實(shí)施例所提供的空間用蓄電池充電控制方法的電路結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明實(shí)施例所提供的空間用蓄電池充電控制方法的渭流組合單元電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下文結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步闡述。
[0018] 請(qǐng)參考圖1，本發(fā)明所提供的空間用蓄電池充電控制方法:太陽(yáng)電池陣的輸出功率 優(yōu)先滿足負(fù)載的需求，多余的功率部分為蓄電池組進(jìn)行一階段恒流充電，如果可充電的太 陽(yáng)電池陣輸出電流大于設(shè)置的蓄電池充電恒流值，則對(duì)多余的太陽(yáng)電池輸出功率部分進(jìn)行 分流;充電過(guò)程中通過(guò)電量計(jì)軟件對(duì)蓄電池充電電量進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)計(jì)算值符合蓄電池一階 段充電結(jié)束闊值，充電則進(jìn)入二階段渭流充電，渭流充電通過(guò)蓄電池相應(yīng)自放電特性及軌 道應(yīng)用情況對(duì)渭流組合進(jìn)行選定，所W充電控制電路的基本工作順序?yàn)榉€(wěn)壓、一階段恒流 充電、分流與二階段渭流充電。
[0019] 請(qǐng)參考圖2,本發(fā)明實(shí)施例所提供的蓄電池充電控制方法，包括:太陽(yáng)電池陣、一階 段充電控制主回路、控制電路、渭流組合電路和電量計(jì)控制軟件;所述太陽(yáng)陣和一階段充電 控制主回路并聯(lián)在母線兩端，所述控制電路一端接母線輸出，另外一端接一階段充電控制 主回路;所述控制電路根據(jù)母線輸出功率對(duì)充電控制主回路輸出控制信號(hào);在光照期負(fù)載 功率減少時(shí)，充電控制主回路在滿足母線輸出功率的需求下對(duì)蓄電池組提供充電功率，多 余功率對(duì)地分流;在光照期負(fù)載功率增加時(shí)，充電控制主回路減少蓄電池組充電功率用W 補(bǔ)充母線輸出功率;所述渭流組合電路一端接太陽(yáng)電池陣，另外一端接蓄電池主回路;所述 電量計(jì)控制信號(hào)一端接蓄電池回路進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣，另外一端接控制電路。
[0020] 請(qǐng)參考圖3,本發(fā)明實(shí)施例所提供的蓄電池充電控制方法，渭流組合電路通過(guò)指令 順序切換渭流子陣的接通個(gè)數(shù)，各執(zhí)行繼電器采用單刀雙擲型繼電器，初始狀態(tài)下K3處于 斷開狀態(tài)、K4-1處于斷開狀態(tài)，K4-2處于接通狀態(tài)，K5