CN103036288B - 一种锂离子蓄电池补充充电控制*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种锂离子蓄电池补充充电控制***，包含：分流装置，所述的分流***通过电路与外部的供电母线相连；充电装置，所述的充电装置通过电路与外部的蓄电池组的正极相连；放电装置，所述的放电装置通过电路分别与外部的蓄电池组的正极以及供电母线相连。本发明简单可行，提高了卫星电源***的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及航天电源控制技术领域，特别涉及一种应用于卫星故障情况下的锂离子蓄电池补充充电控制***。
背景技术
航天器电源***是航天飞行器上产生、储存、变换、调节和分配电能的航天器分***。其基本功能是通过某种物理变化或化学变化，将光能、核能或化学能转换为电能，根据需要进行储存、调节和变换，然后向航天器各分***或设备供电。电源***是航天器上举足轻重的分***之一，它的作用好比人的心脏，发出的电能好比人体的血液。
绝大部分长寿命航天器上采用的太阳光伏电源***由太阳电池阵、锂离子蓄电池组和电源控制设备组成。在光照期，太阳电池阵除提供航天器上设备所需的全部能源外，还需要给锂离子蓄电池组充电。在地影期，太阳电池阵不供电，由锂离子蓄电池组提供航天器上设备所需全部能源。在发射阵地、运载火箭起飞、入轨到太阳翼展开前，也由锂离子蓄电池组供电。
传统卫星在GNC***(导航制导与控制***)出现故障情况下，无相应的能源保护措施。卫星GNC***故障将导致卫星太阳电池阵不能对日定向，使太阳电池阵输出功率、电流严重下降。丧失了太阳电池阵能量的全部卫星负载功率将由蓄电池提供，这将导致锂离子蓄电池组的深度过放电，严重的会造成锂离子蓄电池组的永久性失效。锂离子蓄电池组作为星上唯一储能电源，其永久性失效最终将造成整星报废。本发明提出一种应用于卫星故障情况下的锂离子蓄电池补充充电控制***，在卫星出现故障情况下紧急断开放电开关，防止锂离子蓄电池组过放电，同时在有光照条件下为锂离子蓄电池组充电，以等待地面控制***对GNC***进行修复。为减小损失、挽救卫星提供了机会。该控制***简单可行，提高了卫星电源***的可靠性。目前国内外无相关论文或专利文献。
发明内容
本发明的目的是提供一种锂离子蓄电池补充充电控制***，该控制***简单可行，提高了卫星电源***的可靠性。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种锂离子蓄电池补充充电控制***，包含：
分流装置，所述的分流***通过电路与外部的供电母线相连；
充电装置，所述的充电装置通过电路与外部的蓄电池组的正极相连；
放电装置，所述的放电装置通过电路分别与外部的蓄电池组的正极以及供电母线相连。
所述的分流装置包含依次串联的：分流太阳电池阵、分流电路、分流二极管；所述的分流太阳电池阵的输出端与分流电路的输入端连接，该分流太阳电池阵提供分流电路功率；所述的分流电路的输出端连接分流二极管的正端；所述的分流二极管的负端连接外部的供电母线。
所述的充电装置包含依次串联的：充电太阳电池阵、充电电路、充电二级管以及反向二极管；所述的充电太阳电池阵的输出端与充电电路的输入端连接，该充电太阳电池阵提供充电电路功率；所述的充电电路的输出端与充电二级管的正端相连；所述的充电二极管的负端与反向二极管的正端相连；所述的反向二极管的负端与外部的蓄电池组的正极相连。
所述的放电装置包含依次串联的：放电开关、放电电路以及放电二极管；所述的放电开关与反向二极管并联连接，其输入端与外部的蓄电池组的正极以及反向二极管的负端相连，其输出端与放电电路的输入端以及反向二极管的正端相连；所述的放电电路的输出端与放电二极管的正端相连，所述放电二极管的负端与外部的供电母线相连。
还包含：蓄电池电压采样电路，所述的蓄电池电压采样电路的采样端通过电路与外部的蓄电池组的正极相连，其输出端向外部发送采样信号。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
1、在卫星出现故障情况下紧急断开放电开关，保护锂离子蓄电池组，同时在有光照条件下为锂离子蓄电池组充电，为减小损失、挽救卫星提供了机会。
2、通过模拟电路实现锂离子蓄电池故障情况下的补充充电控制，电路结构简单易实现且可靠性高，具有重要的工程应用价值。
附图说明
图1为本发明一种锂离子蓄电池补充充电控制***的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种锂离子蓄电池补充充电控制***，包含：分流装置、充电装置、放电装置。其中，分流***通过电路与外部的供电母线9相连；充电装置通过电路与外部的蓄电池组8的正极相连；放电装置通过电路分别与外部的蓄电池组8的正极以及供电母线9相连。在本发明中，供电母线9为为卫星提供工作电能的供电母线。
如图1所示，分流装置包含依次串联的：分流太阳电池阵1、分流电路3、分流二极管D1；其中，分流太阳电池阵1的输出端与分流电路3的输入端连接，该分流太阳电池阵1提供分流电路3功率，分流电路3的输出端连接分流二极管D1的正端，分流二极管D1的负端连接外部的供电母线9，通过分流电路3将分流太阳电池阵1输入的功率按照卫星负载的技术要求进行分流调节，以保证供电母线9电压稳定。
如图1所示，充电装置包含依次串联的：充电太阳电池阵2、充电电路4、充电二级管D2以及反向二极管D4；其中，充电太阳电池阵2的输出端与充电电路4的输入端连接，该充电太阳电池阵2提供充电电路4功率，充电电路4的输出端与充电二级管D2的正端相连，充电二极管D2的负端与反向二极管D4的正端相连；反向二极管D4的负端与蓄电池组8的正极相连。
如图1所示，放电装置包含依次串联的：放电开关6、放电电路5以及放电二极管D3；放电开关6与反向二极管D4并联连接，其输入端与蓄电池组8的正极以及反向二极管D4的负端相连，其输出端与放电电路5的输入端以及反向二极管D4的正端相连；所述的放电电路5的输出端与放电二极管D3的正端相连，放电二极管D3的负端与供电母线9相连。在本实施例中，在正常工作情况下，放电开关6处于闭合状态，在卫星故障情况下放电开关6处于断开状态；因此，在放电开关6闭合情况下，蓄电池组8能量经过放电开关6后输入放电电路5，放电电路5按照卫星负载的技术要求对蓄电池组8能量进行放电调节，并输入供电母线9。
如图1所示，由于放电开关6与反向二极管D4并联连接，因此，在放电开关6闭合情况下，充电电路4将充电太阳电池阵2输入的功率按照一定制式进行充电调节，充电电路4经过放电开关6为蓄电池组8充电；而在放电开关6断开情况下，充电太阳电池阵2、充电电路6及二极管D4形成回路为蓄电池组8补充充电。
在本实施例中，还包含：蓄电池电压采样电路7，其采样端通过电路与外部的蓄电池组8的正极相连，其输出端向外部发送采样信号，在本实施例中，蓄电池电压采样电路7将采样到的电压信号发送到航天控制***。即在蓄电池组8补充充电过程中，蓄电池电压采样电路7对蓄电池组8电压进行采样并反馈给外部的航天控制***，当蓄电池组8电压达到蓄电池组8允许的最低电压时，由航天控制***向放电开关6发送放电开关通指令，闭合放电开关6，卫星恢复正常工作状态。
在本实施例中，分流电路3、充电电路4、放电电路5、蓄电池电压采样电路7均采用现有技术，其中分流电路3采用脉宽调制型分流功率调节电路，充电电路4采用脉宽调制型充电功率调节电路，放电电路5采用交错并联式升压放电电路，蓄电池电压采样电路7采用电阻分压式电压采样电路。
当使用时，应用于卫星故障情况下的锂离子蓄电池补充充电控制***有以下两种工作状态：
1、卫星正常工作情况
在卫星正常工作情况下，所述放电开关6处于闭合状态，在卫星的太阳能帆板处于光照期时，分流太阳电池阵1的能量经过分流电路3调节后提供给供电母线9，同时，充电太阳电池阵2的能量经过充电电路4调节后为蓄电池组8充电；在卫星的太阳能帆板处于阴影期时，蓄电池组8能量经过放电电路5调节后提供给供电母线9。
2、卫星故障情况
在卫星出现故障，需紧急断开放电开关6的情况下，蓄电池组8不再通过放电电路5为供电母线9提供能量。由于放电开关6上并联了反向二极管D4，能够利用二极管单向导通的特性，充电太阳电池阵2、充电电路4、反向二极管D4及蓄电池组8形成回路，在有光照情况下为蓄电池组8充电。蓄电池电压采样电路7对蓄电池组8电压进行采样并反馈给航天控制***，当蓄电池组8电压达到蓄电池组8允许的最低电压时，由航天控制***向放电开关6发送放电开关通指令，闭合放电开关6，卫星恢复正常工作状态，达到挽回整星的目的。
综上所述，本发明一种锂离子蓄电池补充充电控制***，简单可行，提高了卫星电源***的可靠性。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (1)
1.一种锂离子蓄电池补充充电控制***，其特征在于，包含：
分流装置，所述的分流***通过电路与外部的供电母线（9）相连；
所述的分流装置包含依次串联的：分流太阳电池阵（1）、分流电路（3）、分流二极管（D1）；所述的分流太阳电池阵（1）的输出端与分流电路（3）的输入端连接，该分流太阳电池阵（1）提供分流电路（3）功率；所述的分流电路（3）的输出端连接分流二极管（D1）的正端；所述的分流二极管（D1）的负端连接外部的供电母线（9）；
充电装置，所述的充电装置通过电路与外部的蓄电池组（8）的正极相连；
所述的充电装置包含依次串联的：充电太阳电池阵（2）、充电电路（4）、充电二级管（D2）以及反向二极管（D4）；所述的充电太阳电池阵（2）的输出端与充电电路（4）的输入端连接，该充电太阳电池阵（2）提供充电电路（4）功率；所述的充电电路（4）的输出端与充电二级管（D2）的正端相连；所述的充电二极管（D2）的负端与反向二极管（D4）的正端相连；所述的反向二极管（D4）的负端与外部的蓄电池组（8）的正极相连；
放电装置，所述的放电装置通过电路分别与外部的蓄电池组（8）的正极以及供电母线（9）相连；
所述的放电装置包含依次串联的：放电开关（6）、放电电路（5）以及放电二极管（D3）；所述的放电开关（6）与反向二极管（D4）并联连接，其输入端与外部的蓄电池组（8）的正极以及反向二极管（D4）的负端相连，其输出端与放电电路（5）的输入端以及反向二极管（D4）的正端相连；所述的放电电路（5）的输出端与放电二极管（D3）的正端相连，所述放电二极管（D3）的负端与外部的供电母线（9）相连；
还包含：蓄电池电压采样电路（7），所述的蓄电池电压采样电路（7）的采样端通过电路与外部的蓄电池组（8）的正极相连，其输出端向外部发送采样信号。
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