RU2604207C1 - Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite - Google Patents

Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite Download PDF

Info

Publication number
RU2604207C1
RU2604207C1 RU2015123469/07A RU2015123469A RU2604207C1 RU 2604207 C1 RU2604207 C1 RU 2604207C1 RU 2015123469/07 A RU2015123469/07 A RU 2015123469/07A RU 2015123469 A RU2015123469 A RU 2015123469A RU 2604207 C1 RU2604207 C1 RU 2604207C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
battery
voltage
batteries
capacity
accumulators
Prior art date
Application number
RU2015123469/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виктор Владимирович Коротких
Михаил Владленович Нестеришин
Сергей Иванович Опенько
Наталья Владимировна Ефремова
Original Assignee
Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" filed Critical Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва"
Priority to RU2015123469/07A priority Critical patent/RU2604207C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2604207C1 publication Critical patent/RU2604207C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/44—Methods for charging or discharging
    • H01M10/441—Methods for charging or discharging for several batteries or cells simultaneously or sequentially
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering. Method of operation of a lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of an artificial Earth satellite (AES) involves charging, storing recharges in charged condition, if necessary, discharges, controlling voltage of accumulators, disconnecting faulty accumulators from a series circuit of battery accumulators, periodical accumulators voltage balancing by selecting the one with the lowest voltage, connecting to the remaining accumulators individual discharge resistors with subsequent disconnection of the corresponding resistors when voltage on the corresponding accumulators reaches the voltage level of the initially selected accumulator. Balancing of accumulators by voltage is carried out during charging (recharging) of the accumulator battery. Charging (recharging) completion is followed by evaluating the maximum current value of disbalance of accumulators.
EFFECT: invention enables higher reliability of operation of a lithium-ion battery in autonomous system of AES power supply.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ).The invention relates to the electrical industry and can be used in the development and operation of lithium-ion batteries autonomous power systems of the artificial Earth satellite (AES).

Известны литий-ионные аккумуляторные батареи и способы их эксплуатации, заключающиеся в проведении заряд-разрядных циклов и контроле напряжения аккумуляторов (Д.А. Хрусталев. Аккумуляторы. М.: Изумруд, 2003 г., гл. 4). В данной работе отмечаются очень низкое внутреннее сопротивление аккумуляторов и возможность управления процессами заряда-разряда только по текущим значениям напряжений аккумуляторов. При этом отмечается, что перезаряд и переразряд аккумуляторов категорически недопустим, и в аккумуляторных батареях должны быть предусмотрены средства защиты. Однако известная информация касается в основном наземного применения литий-ионных аккумуляторных батарей в мобильных телефонах и компьютерной технике и не решает вопросов их надежной эксплуатации в течение длительного ресурса в составе ИСЗ.Known lithium-ion batteries and methods of their operation, which consist in conducting charge-discharge cycles and monitoring the voltage of the batteries (DA Khrustalev. Batteries. M: Izumrud, 2003, Ch. 4). In this paper, a very low internal resistance of the batteries and the ability to control the processes of charge-discharge only on the current values of the voltage of the batteries are noted. It is noted that overcharging and overdischarging of batteries is categorically unacceptable, and protective equipment should be provided in batteries. However, the known information relates mainly to the ground-based use of lithium-ion batteries in mobile phones and computer equipment and does not solve the problems of their reliable operation for a long life in the satellite.

Известен способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи (патент RU №2411618) в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли, заключающийся в проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии подзарядов, при необходимости разрядов, контроле напряжения аккумуляторов и периодической балансировке аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора, отличающийся тем, что балансировку аккумуляторов по напряжению проводят в процессе заряда (подзаряда) аккумуляторной батареи, при этом сравнение напряжения каждого балансируемого аккумулятора с напряжением первоначально выбранного аккумулятора проводят по текущему значению последнего.A known method of operating a lithium-ion battery (patent RU No. 2411618) in a stand-alone power supply system for an artificial Earth satellite consists in carrying out charges, storing charged charges, if necessary, discharges, monitoring the voltage of the batteries and periodically balancing the voltage by selecting the battery with the lowest voltage, connecting to the remaining batteries of individual discharge resistors with subsequent disconnection of the corresponding resistors when when the voltage on the respective batteries is reached, the voltage level of the initially selected battery is characterized in that the voltage is balanced by the voltage during charging (recharging) of the battery, while comparing the voltage of each balanced battery with the voltage of the initially selected battery is carried out according to the current value of the latter.

Недостатком известного способа эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи является то, что он не предусматривает защиты аккумуляторной батареи от необратимой деградации какого-либо аккумулятора в ее составе, что приводит к деградации всей аккумуляторной батареи и снижает надежность эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания ИСЗ.The disadvantage of this method of operating a lithium-ion battery is that it does not protect the battery from irreversible degradation of any battery in its composition, which leads to the degradation of the entire battery and reduces the reliability of the lithium-ion battery in an autonomous power supply system Satellite

Наиболее близким техническим решением является способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи (US 2002146617), предусматривающий исключение из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи неисправного аккумулятора обводной цепью.The closest technical solution is a method of operating a lithium-ion battery (US 2002146617), which provides for the exclusion of a faulty battery from the serial battery circuit by a bypass circuit.

Этот способ принят за прототип заявляемого технического решения.This method is adopted as a prototype of the claimed technical solution.

Известный способ устраняет указанные выше недостатки, однако не дает конкретных рекомендаций по оперативному выявлению деградирующего аккумулятора и своевременному исключению его из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи. Это может привести к тому, что в какой-то момент из-за одного неисправного аккумулятора аккумуляторная батарея не сможет обеспечить электроэнергией целевую аппаратуру КА и соответственно приведет к срыву штатной работы.The known method eliminates the above disadvantages, however, does not give specific recommendations for the rapid identification of a degrading battery and the timely exclusion of it from the serial battery circuit of the battery. This can lead to the fact that at some point, due to one faulty battery, the rechargeable battery will not be able to provide the target equipment of the spacecraft with electric power and, accordingly, will lead to the failure of regular operation.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания ИСЗ.The task of the invention is to increase the reliability of operation of a lithium-ion battery in an autonomous satellite power supply system.

Поставленная задача решается тем, что при проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии подзарядов, при необходимости разрядов, контроле напряжения аккумуляторов, отключении неисправных аккумуляторов из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи, периодической балансировке аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора, при этом балансировку аккумуляторов по напряжению проводят в процессе заряда (подзаряда) аккумуляторной батареи, по окончании заряда (подзаряда) оценивают максимальную текущую величину разбаланса аккумуляторов по емкости по формуле The problem is solved by the fact that when carrying out charges, storing charged charges, if necessary discharges, monitoring the voltage of the batteries, disconnecting faulty batteries from the battery battery serial circuit, periodically balancing the batteries by voltage by selecting the battery with the lowest voltage, connecting to the remaining batteries individual discharge resistors followed by disconnection of the corresponding resistors when voltage is reached a battery voltage level corresponding to the selected original battery, the battery voltage balancing is performed during charging (charging) of the battery at the end of charge (charging) evaluate the maximum current value of the unbalance battery capacity according to the formula

ΔСразб=(Umax-Umin)·kемк, Dil ΔS = (U max -U min) · k hooting,

где ΔСразб - максимальная текущая величина разбаланса аккумуляторов по емкости, А·час;where ΔS dil - the maximum current value of the imbalance in capacity battery, A · h;

Umax - максимальное текущее напряжение на аккумуляторах, В;U max - the maximum current voltage on the batteries, V;

Umin - минимальное текущее напряжение на аккумуляторах, В;U min - the minimum current voltage on the batteries, V;

kемк - коэффициент пересчета напряжения на аккумуляторе в емкость, А·час/В,k capacitance is the conversion factor of the voltage on the battery into the capacitance, A · hour / V,

а при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов по емкости относительно предшествующей оценки аккумулятор с наименьшей текущей емкостью исключают из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи. Кроме того, при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов относительно предшествующей оценки, исключение аккумулятора с наименьшей текущей емкостью из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи продляют в пределах сохранения условия, определяемого соотношениемand with the growing nature of the maximum current value of the imbalance of the batteries in terms of capacity relative to the previous assessment, the battery with the smallest current capacity is excluded from the series battery circuit of the battery. In addition, with the growing nature of the maximum current value of the unbalance of the batteries relative to the previous assessment, the exclusion of the battery with the smallest current capacity from the series circuit of the batteries of the battery is extended within the limits of maintaining the condition defined by the ratio

ΔСразб≤(САБгар-Сразр), Dil ΔS ≤ (C Abgarus -C discharge)

где САБгар - величина гарантированной емкости разряда АБ, А·час;where C ABgar - the value of the guaranteed capacity of the discharge AB, And · hour;

Сразр - величина емкости аккумуляторной батареи для предстоящего разряда, А·час.With bit - the value of the battery capacity for the upcoming discharge, And · hour.

Действительно, в аккумуляторных батареях для эксплуатации в составе КА с длительным ресурсом работы предусматривают резервные («горячий» резерв) аккумуляторы, отказ которых в процессе эксплуатации КА не должен снижать эксплуатационные возможности последнего.Indeed, in rechargeable batteries for operation as part of a spacecraft with a long service life, backup (“hot”) batteries are provided, the failure of which during the operation of the spacecraft should not reduce the operational capabilities of the latter.

Для обеспечения надежной работы КА по целевому назначению необходимо своевременное выявление деградирующего аккумулятора и выведение его из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи для исключения ограничения им разрядной емкости аккумуляторной батареи.To ensure reliable operation of the spacecraft for its intended purpose, it is necessary to timely identify a degrading battery and remove it from the serial battery circuit of the battery to prevent it from limiting the discharge capacity of the battery.

Для этого по окончании заряда (подзаряда) оценивают максимальную текущую величину разбаланса аккумуляторов по емкости по формулеTo do this, at the end of the charge (recharge), the maximum current value of the unbalance of the batteries by capacity is estimated according to the formula

ΔСразб=(Umax-Umin)·kемк, Dil ΔS = (U max -U min) · k hooting,

где ΔСразб - максимальная текущая величина разбаланса аккумуляторов по емкости, А·час;where ΔS dil - the maximum current value of the imbalance in capacity battery, A · h;

Umax - максимальное текущее напряжение на аккумуляторах, В;U max - the maximum current voltage on the batteries, V;

Umin - минимальное текущее напряжение на аккумуляторах, В;U min - the minimum current voltage on the batteries, V;

kемк - коэффициент пересчета напряжения на аккумуляторе в емкость, А·час/В,k capacitance is the conversion factor of the voltage on the battery into the capacitance, A · hour / V,

а при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов по емкости относительно предшествующей оценки аккумулятор с наименьшей текущей емкостью исключают из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи.and with the growing nature of the maximum current value of the imbalance of the batteries in terms of capacity relative to the previous assessment, the battery with the smallest current capacity is excluded from the series battery circuit of the battery.

Аккумулятор с наименьшей емкостью может быть оставлен в составе последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи пока соблюдается условиеThe battery with the smallest capacity may be left in the series circuit of the batteries of the battery while the condition is met

ΔСразб≤(САБгар-Сразр), Dil ΔS ≤ (C Abgarus -C discharge)

где ΔСразб - максимальная текущая величина разбаланса аккумуляторов по емкости, А·час;where ΔS dil - the maximum current value of the imbalance in capacity battery, A · h;

САБгар - величина гарантированной емкости разряда АБ, А·час;With ABgar - the value of the guaranteed capacity of the discharge AB, And · hour;

Сразр - величина емкости аккумуляторной батареи для предстоящего разряда, А·час.With bit - the value of the battery capacity for the upcoming discharge, And · hour.

На фиг. 1 приведена упрощенная функциональная схема автономной системы электропитания ИСЗ, поясняющая работу по предлагаемому способу.In FIG. 1 shows a simplified functional diagram of an autonomous satellite power supply system, explaining the work of the proposed method.

Устройство содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2, через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3. При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.The device contains a solar battery 1 connected to the load 2 through a voltage converter 3, a battery 4 connected through a charging converter 5 to the solar battery 1, and through a discharge converter 6 to the input of the output filter of the voltage converter 3. At the same time, load 2 in its composition contains an on-board computer, a telemetry system and a command and measurement radio line.

Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов 7 (в частности, напряжения аккумуляторов) аккумуляторной батареи, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).In parallel with the battery 4, a battery monitoring device 7 (in particular, battery voltage) of the battery is connected, connected to the input with the battery 4, and the output with a load of 2 (with the on-board computer).

В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.A measuring shunt 8 is installed in the charge-discharge circuit of the battery.

Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных аккумуляторов 4-1, параллельно которым подключены балансировочные резисторы 4-2 через замыкающиеся контакты 4-3. Кроме того, аккумуляторы соединены в последовательную цепь через размыкающиеся контакты 4-4, а каждый аккумулятор 4-1 вместе со своим размыкающимся контактом 4-4 охвачен цепью с замыкающимся контактом 4-5. Также аккумуляторная батарея 4 содержит блок реле 4-6 с перечисленными контактами, где для каждого аккумулятора предусмотрены собственные реле.The battery consists of series-connected batteries 4-1, in parallel with which balancing resistors 4-2 are connected through make contacts 4-3. In addition, the batteries are connected in series through the opening contacts 4-4, and each battery 4-1 together with its opening contact 4-4 is covered by a circuit with a closing contact 4-5. The battery 4 also contains a relay unit 4-6 with the listed contacts, where each battery has its own relays.

Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе 15, транзисторах 16 и выпрямителя на диодах 17.The charging converter 5 consists of a control key 9, controlled by a control circuit 10, a boost assembly made on a transformer 15, transistors 16 and a rectifier on diodes 17.

Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.Bit Converter 6 consists of a control key 11, controlled by a control circuit 12.

Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра - конденсатор 18 и выходного фильтра на диоде 19, дросселе 20 и конденсаторе 21.The voltage converter 3 consists of a control key 13, controlled by a control circuit 14, an input filter - a capacitor 18 and an output filter on a diode 19, an inductor 20 and a capacitor 21.

Схемы управления 10, 12, 14 зарядного преобразователя 5, разрядного преобразователя 6 и преобразователя напряжения 3 выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2 в качестве обратных связей по величине зарядного тока и напряжения нагрузки соответственно.The control circuits 10, 12, 14 of the charge converter 5, the discharge converter 6, and the voltage converter 3 are made in the form of pulse-width modulators connected by input to the stabilized voltage buses. The control circuit 10 of the charging Converter 5 is additionally connected with the measuring shunt 8 and the load 2 as feedback on the magnitude of the charging current and load voltage, respectively.

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в режиме хранения и периодических поднарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности для прохождения штатных теневых участков орбиты или на случай потери ориентации солнечной батареи ИСЗ на Солнце. Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.The device operates as follows. During operation, the rechargeable battery 4 operates in the storage mode and periodic subcontracts from the solar battery 1 through the charging converter 5. This mode of operation allows you to keep it in constant readiness for the passage of regular shadow areas of the orbit or in case of loss of orientation of the solar satellite satellite in the sun. Power supply load 2 is provided from the solar battery 1 through the voltage Converter 3.

При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.When passing shadow portions of the orbit or in violation of the orientation, the load 2 is powered by the battery 4 through the discharge converter 6.

Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует напряжение аккумуляторов и передает информацию об их состоянии в нагрузку 2 (бортовую ЭВМ), в которой реализуются следующие технологические операции:The battery monitoring device 7 monitors the voltage of the batteries and transmits information about their condition to load 2 (on-board computer), which implements the following technological operations:

1. Обрабатываются данные по текущему значению напряжения аккумуляторов, рассчитывается текущая емкость аккумуляторов. Вычисляется разбаланс аккумуляторов по емкости, в том числе максимальный разбаланс.1. Data on the current value of the battery voltage is processed, the current battery capacity is calculated. The imbalance of the batteries by capacity, including the maximum imbalance, is calculated.

2. При снижении текущей емкости (напряжения) аккумуляторов до определенного, выбранного на этапе проектирования системы электропитания значения разблокируется заряд (подзаряд) аккумуляторной батареи и, при наличии избыточной мощности солнечной батареи 1, включается заряд аккумуляторной батареи 4, при этом факт включения заряда фиксируется бортовой ЭВМ по появлению тока заряда - сигнал с шунта 8. Одновременно с включением заряда запускается процесс балансировки аккумуляторов по напряжению. К аккумуляторам 4-1 подключаются индивидуальные разрядные резисторы 4-2 (соответствующие контакты 4-3 замыкаются) за исключением аккумулятора, имеющего самое низкое напряжение (самого разряженного аккумулятора). После достижения напряжения балансируемых аккумуляторов текущего значения напряжения самого разряженного аккумулятора, каждый соответствующий индивидуальный разрядный резистор 4-2 отключается посредством размыкания соответствующего контакта 4-3 реле блока реле 4-6. Управление блоком реле 4-6 реализуется по программе в бортовой ЭВМ через устройство контроля аккумуляторов 7.2. When the current capacity (voltage) of the batteries decreases to a certain value selected at the stage of designing the power supply system, the charge (recharge) of the battery is unlocked and, in the presence of excess power of the solar battery 1, the charge of the battery 4 is turned on, while the fact of turning on the charge is fixed on-board The computer by the appearance of the charge current is a signal from shunt 8. Simultaneously with the inclusion of the charge, the process of balancing the batteries by voltage is started. Individual discharge resistors 4-2 are connected to the batteries 4-1 (the corresponding contacts 4-3 are closed) except for the battery having the lowest voltage (the most discharged battery). After the voltage of the balanced batteries reaches the current voltage value of the discharged battery itself, each corresponding individual discharge resistor 4-2 is disconnected by opening the corresponding contact 4-3 of the relay block of the relay 4-6. The control of the relay block 4-6 is implemented according to the program in the on-board computer through the battery monitoring device 7.

3. Если по окончании заряда разбаланс аккумуляторов по емкости сохранился, то запоминается величина максимального разбаланса, и по окончании следующего заряда, при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов по емкости (относительно предшествующей оценки), аккумулятор с наименьшей текущей емкостью (с наименьшим напряжением) исключают из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи. Для этого размыкают контакт 4-4 и замыкают контакт 4-5, которые соответствуют данному аккумулятору. При этом данный аккумулятор («слабый» аккумулятор) будет исключен из дальнейшей работы аккумуляторной батареи и не будет ограничивать ее разряд.3. If at the end of the charge the unbalance of the batteries in terms of capacity remains, then the maximum unbalance value is stored, and at the end of the next charge, when the maximum current value of the unbalance of the batteries in terms of capacity increases (relative to the previous estimate), the battery with the smallest current capacity (with the lowest voltage) exclude from the battery serial circuit. To do this, open the contact 4-4 and close the contact 4-5, which correspond to this battery. In this case, this battery (“weak” battery) will be excluded from further operation of the battery and will not limit its discharge.

4. «Слабый» аккумулятор может быть временно оставлен для работы в составе аккумуляторной батареи, если (пока) соблюдается условие4. A “weak” battery can be temporarily left to work as part of a battery if (for now) the condition is met

ΔСразб≤(САБгар-Сразр), Dil ΔS ≤ (C Abgarus -C discharge)

где ΔСразб - максимальная текущая величина разбаланса аккумуляторов по емкости, А·час;where ΔS dil - the maximum current value of the imbalance in capacity battery, A · h;

САБгар - величина гарантированной емкости разряда АБ, А·час;With ABgar - the value of the guaranteed capacity of the discharge AB, And · hour;

Сразр - величина емкости аккумуляторной батареи для предстоящего разряда, А·час.With bit - the value of the battery capacity for the upcoming discharge, And · hour.

Величина гарантированной емкости разряда АБ (САБгар) берется из технических условий (ТУ) на нее, а величину емкости аккумуляторной батареи для предстоящего разряда (Сразр) рассчитывают исходя из длительности предстоящего «теневого» участка и величины потребления (мощности) нагрузки.The value of the guaranteed discharge capacity AB (C ABgar ) is taken from the technical specifications (TU) on it, and the value of the battery capacity for the upcoming discharge (C bit ) is calculated based on the duration of the upcoming "shadow" section and the amount of consumption (power) of the load.

5. В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи по результатам анализа телеметрических данных о величине напряжений аккумуляторов на конец окончания заряда, периодически, по командам с Земли через командно-измерительную радиолинию корректируют при необходимости величину максимального зарядного напряжения аккумуляторов и величину существенной разницы в напряжениях аккумуляторов.5. During operation of the battery, according to the results of the analysis of telemetric data on the value of the battery voltage at the end of the charge, periodically, according to commands from the Earth, the maximum charging voltage of the batteries and the value of the significant difference in battery voltage are adjusted, if necessary, through the command and measurement radio line.

Таким образом, заявляемый способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли позволяет повысить надежность эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания ИСЗ.Thus, the claimed method of operating a lithium-ion battery in a stand-alone power supply system of an artificial Earth satellite can improve the reliability of operation of a lithium-ion battery in a stand-alone power supply system of an artificial satellite.

Claims (2)

1. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли, заключающийся в проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии подзарядов, при необходимости разрядов, контроле напряжения аккумуляторов, отключении неисправных аккумуляторов из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи, периодической балансировке аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора, при этом балансировку аккумуляторов по напряжению проводят в процессе заряда (подзаряда) аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что по окончании заряда (подзаряда) оценивают максимальную текущую величину разбаланса аккумуляторов по емкости по формуле:
ΔCразб=(Umax-Umin)·kемк,
где ΔCразб - максимальная текущая величина разбаланса аккумуляторов по емкости, A·час;
Umax - максимальное текущее напряжение на аккумуляторах, B;
Umin - минимальное текущее напряжение на аккумуляторах, B;
kемк - коэффициент пересчета напряжения на аккумуляторе в емкость, A·час/B,
а при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов по емкости относительно предшествующей оценки, аккумулятор с наименьшей текущей емкостью исключают из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи.1. The method of operation of a lithium-ion battery in an autonomous power supply system of an artificial Earth satellite, which consists in carrying out charges, storing recharges in a charged state, if necessary, discharging, monitoring the voltage of the batteries, disconnecting faulty batteries from the serial battery circuit of the battery, periodic battery balancing according to voltage by selecting the battery with the lowest voltage, connecting individual batteries to the remaining batteries in series resistors with subsequent disconnection of the corresponding resistors when the voltage on the respective batteries reaches the voltage level of the initially selected battery, while the batteries are balanced by voltage during the charge (recharge) of the battery, characterized in that at the end of the charge (recharge) the maximum current unbalance value is estimated battery capacity according to the formula:
ΔC dec = (U max -U min ) · k capacitance
where ΔC dil - maximum current value unbalance in capacity of batteries, A · h;
U max - the maximum current voltage on the batteries, B;
U min - the minimum current voltage on the batteries, B;
k capacitance is the conversion factor of the voltage on the battery into the capacitance, A · hour / B,
and with the growing nature of the maximum current value of the unbalance of the batteries in terms of capacity relative to the previous assessment, the battery with the smallest current capacity is excluded from the series circuit of the batteries of the battery. 2. Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания искусственного спутника Земли по п. 1, отличающийся тем, что при нарастающем характере максимальной текущей величины разбаланса аккумуляторов относительно предшествующей оценки исключение аккумулятора с наименьшей текущей емкостью из последовательной цепи аккумуляторов аккумуляторной батареи продляют в пределах сохранения условия, определяемого соотношением:
ΔCразб≤(CАБгар-Cразр),
где CАБгар - величина гарантированной емкости разряда АБ, A·час;
Cразр - величина емкости аккумуляторной батареи для предстоящего разряда, A·час. 2. The method of operating a lithium-ion battery in an autonomous power supply system of an artificial Earth satellite according to claim 1, characterized in that, with the increasing current maximum unbalance of the batteries relative to the previous assessment, the exclusion of the battery with the smallest current capacity from the series battery circuit of the battery is extended the limits of conservation of the condition defined by the ratio:
Dil ΔC ≤ (C Abgarus -C discharge)
where C ABgar - the value of the guaranteed capacity of the discharge AB, A · hour;
C bit - the value of the battery capacity for the upcoming discharge, A · hour.
RU2015123469/07A 2015-06-17 2015-06-17 Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite RU2604207C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123469/07A RU2604207C1 (en) 2015-06-17 2015-06-17 Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015123469/07A RU2604207C1 (en) 2015-06-17 2015-06-17 Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2604207C1 true RU2604207C1 (en) 2016-12-10

Family

ID=57776721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015123469/07A RU2604207C1 (en) 2015-06-17 2015-06-17 Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2604207C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773959A (en) * 1996-01-11 1998-06-30 Lockheed Martin Corporation Lithium polymer battery charger methods and apparatus
JP2006024392A (en) * 2004-07-06 2006-01-26 Tdk Corp Charging method of lithium-ion secondary battery
RU2408958C1 (en) * 2009-11-03 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of using lithium-ion accumulator battery in standalone electric power supply system for artificial earth satellite
RU2411618C1 (en) * 2009-11-30 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5773959A (en) * 1996-01-11 1998-06-30 Lockheed Martin Corporation Lithium polymer battery charger methods and apparatus
JP2006024392A (en) * 2004-07-06 2006-01-26 Tdk Corp Charging method of lithium-ion secondary battery
RU2408958C1 (en) * 2009-11-03 2011-01-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method of using lithium-ion accumulator battery in standalone electric power supply system for artificial earth satellite
RU2411618C1 (en) * 2009-11-30 2011-02-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2461102C1 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system
CN102460198B (en) Battery control apparatus and battery control method
Haq et al. Development of battery management system for cell monitoring and protection
RU2411618C1 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite
RU2521538C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
CN104079056A (en) Direct current (DC) microgrid charge/discharge system for secondary batteries connected in series
CN104052087A (en) Intelligent lithium ion battery management system for electric vehicle and balance control method thereof
RU2627239C1 (en) Storage battery control system and vehicle control system
RU2479894C2 (en) METHOD TO CHARGE LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS WITH BALANCING RESISTORS CONNECTED TO THEM VIA SWITCHBOARDS
RU2337452C1 (en) Method of load supply with direct current in composition of autonomous system of earth power supply and autonomous power supply system for its implementation
JP2016535571A (en) Battery management system
RU2535301C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2408958C1 (en) Method of using lithium-ion accumulator battery in standalone electric power supply system for artificial earth satellite
RU2510105C2 (en) Method to charge set of accumulator batteries within autonomous system of spacecraft power supply
RU2470440C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
Usman et al. Battery charging and discharging kit with DAQ to aid SOC estimation
RU2567930C2 (en) Method of load power supply by direct current in self-contained system of power supply of space vehicle
RU2614514C2 (en) METHOD OF CHARGING LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS
RU2464675C2 (en) METHOD TO CHARGE SET OF "n" LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERIES WITHIN GEOSTATIONARY MAN-MADE EARTH SATELLITE
CN104051811A (en) Floating charging method and system for battery
RU2461101C1 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system
RU2604207C1 (en) Method of operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous power supply system of artificial earth satellite
RU2541512C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2699051C1 (en) Method of operating a lithium-ion accumulator battery in an autonomous power supply system
RU2638825C2 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery as part of autonomous system of power supply of artifical earth satellite