專利名稱：一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及航天電源控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種應(yīng)用于衛(wèi)星故障情況下的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
航天器電源系統(tǒng)是航天飛行器上產(chǎn)生、儲存、變換、調(diào)節(jié)和分配電能的航天器分系統(tǒng)。其基本功能是通過某種物理變化或化學(xué)變化，將光能、核能或化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，根據(jù)需要進行儲存、調(diào)節(jié)和變換，然后向航天器各分系統(tǒng)或設(shè)備供電。電源系統(tǒng)是航天器上舉足輕重的分系統(tǒng)之一，它的作用好比人的心臟，發(fā)出的電能好比人體的血液。絕大部分長壽命航天器上采用的太陽光伏電源系統(tǒng)由太陽電池陣、鋰離子蓄電池組和電源控制設(shè)備組成。在光照期，太陽電池陣除提供航天器上設(shè)備所需的全部能源外，還需要給鋰離子蓄電池組充電。在地影期，太陽電池陣不供電，由鋰離子蓄電池組提供航天器上設(shè)備所需全部能源。在發(fā)射陣地、運載火箭起飛、入軌到太陽翼展開前，也由鋰離子蓄電池組供電。傳統(tǒng)衛(wèi)星在GNC系統(tǒng)(導(dǎo)航制導(dǎo)與控制系統(tǒng))出現(xiàn)故障情況下，無相應(yīng)的能源保護措施。衛(wèi)星GNC系統(tǒng)故障將導(dǎo)致衛(wèi)星太陽電池陣不能對日定向，使太陽電池陣輸出功率、電流嚴重下降。喪失了太陽電池陣能量的全部衛(wèi)星負載功率將由蓄電池提供，這將導(dǎo)致鋰離子蓄電池組的深度過放電，嚴重的會造成鋰離子蓄電池組的永久性失效。鋰離子蓄電池組作為星上唯一儲能電源，其永久性失效最終將造成整星報廢。本發(fā)明提出一種應(yīng)用于衛(wèi)星故障情況下的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，在衛(wèi)星出現(xiàn)故障情況下緊急斷開放電開關(guān)，防止鋰離子蓄電池組過放電，同時在有光照條件下為鋰離子蓄電池組充電，以等待地面控制系統(tǒng)對GNC系統(tǒng)進行修復(fù)。為減小損失、挽救衛(wèi)星提供了機會。該控制系統(tǒng)簡單可行，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性。目前國內(nèi)外無相關(guān)論文或?qū)＠墨I。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)簡單可行，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性。為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的
一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，包含
分流裝置，所述的分流系統(tǒng)通過電路與外部的供電母線相連；
充電裝置，所述的充電裝置通過電路與外部的蓄電池組的正極相連；
放電裝置，所述的放電裝置通過電路分別與外部的蓄電池組的正極以及供電母線相連。所述的分流裝置包含依次串聯(lián)的分流太陽電池陣、分流電路、分流二極管；所述的分流太陽電池陣的輸出端與分流電路的輸入端連接，該分流太陽電池陣提供分流電路功率；所述的分流電路的輸出端連接分流二極管的正端；所述的分流二極管的負端連接外部的供電母線。所述的充電裝置包含依次串聯(lián)的充電太陽電池陣、充電電路、充電二級管以及反向二極管；所述的充電太陽電池陣的輸出端與充電電路的輸入端連接，該充電太陽電池陣提供充電電路功率；所述的充電電路的輸出端與充電二級管的正端相連；所述的充電二極管的負端與反向二極管的正端相連；所述的反向二極管的負端與外部的蓄電池組的正極相連。所述的放電裝置包含依次串聯(lián)的放電開關(guān)、放電電路以及放電二極管；所述的放電開關(guān)與反向二極管并聯(lián)連接，其輸入端與外部的蓄電池組的正極以及反向二極管的負端相連，其輸出端與放電電路的輸入端以及反向二極管的正端相連；所述的放電電路的輸出端與放電二極管的正端相連，所述放電二極管的負端與外部的供電母線相連。還包含蓄電池電壓采樣電路，所述的蓄電池電壓采樣電路的采樣端通過電路與外部的蓄電池組的正極相連，其輸出端向外部發(fā)送采樣信號。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點1、在衛(wèi)星出現(xiàn)故障情況下緊急斷開放電開關(guān)，保護鋰離子蓄電池組，同時在有光照條件下為鋰離子蓄電池組充電，為減小損失、挽救衛(wèi)星提供了機會。2、通過模擬電路實現(xiàn)鋰離子蓄電池故障情況下的補充充電控制，電路結(jié)構(gòu)簡單易實現(xiàn)且可靠性高，具有重要的工程應(yīng)用價值。


圖1為本發(fā)明一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)的電路原理圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，通過詳細說明一個較佳的具體實施例，對本發(fā)明做進一步闡述。如圖1所示，一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，包含分流裝置、充電裝置、放電裝置。其中，分流系統(tǒng)通過電路與外部的供電母線9相連；充電裝置通過電路與外部的蓄電池組8的正極相連；放電裝置通過電路分別與外部的蓄電池組8的正極以及供電母線9相連。在本發(fā)明中，供電母線9為為衛(wèi)星提供工作電能的供電母線。如圖1所示，分流裝置包含依次串聯(lián)的分流太陽電池陣1、分流電路3、分流二極管Dl ;其中，分流太陽電池陣I的輸出端與分流電路3的輸入端連接，該分流太陽電池陣I提供分流電路3功率，分流電路3的輸出端連接分流二極管Dl的正端，分流二極管Dl的負端連接外部的供電母線9，通過分流電路3將分流太陽電池陣I輸入的功率按照衛(wèi)星負載的技術(shù)要求進行分流調(diào)節(jié)，以保證供電母線9電壓穩(wěn)定。如圖1所示，充電裝置包含依次串聯(lián)的充電太陽電池陣2、充電電路4、充電二級管D2以及反向二極管D4 ;其中，充電太陽電池陣2的輸出端與充電電路4的輸入端連接，該充電太陽電池陣2提供充電電路4功率，充電電路4的輸出端與充電二級管D2的正端相連，充電二極管D2的負端與反向二極管D4的正端相連；反向二極管D4的負端與蓄電池組8的正極相連。如圖1所示，放電裝置包含依次串聯(lián)的放電開關(guān)6、放電電路5以及放電二極管D3 ;放電開關(guān)6與反向二極管D4并聯(lián)連接，其輸入端與蓄電池組8的正極以及反向二極管D4的負端相連，其輸出端與放電電路5的輸入端以及反向二極管D4的正端相連；所述的放電電路5的輸出端與放電二極管D3的正端相連，放電二極管D3的負端與供電母線9相連。在本實施例中，在正常工作情況下，放電開關(guān)6處于閉合狀態(tài)，在衛(wèi)星故障情況下放電開關(guān)6處于斷開狀態(tài)；因此，在放電開關(guān)6閉合情況下，蓄電池組8能量經(jīng)過放電開關(guān)6后輸入放電電路5，放電電路5按照衛(wèi)星負載的技術(shù)要求對蓄電池組8能量進行放電調(diào)節(jié)，并輸入供電母線9。如圖1所示，由于放電開關(guān)6與反向二極管D4并聯(lián)連接，因此，在放電開關(guān)6閉合情況下，充電電路4將充電太陽電池陣2輸入的功率按照一定制式進行充電調(diào)節(jié)，充電電路
4經(jīng)過放電開關(guān)6為蓄電池組8充電；而在放電開關(guān)6斷開情況下，充電太陽電池陣2、充電電路6及二極管D4形成回路為蓄電池組8補充充電。在本實施例中，還包含蓄電池電壓采樣電路7，其采樣端通過電路與外部的蓄電池組8的正極相連，其輸出端向外部發(fā)送采樣信號，在本實施例中，蓄電池電壓采樣電路7將采樣到的電壓信號發(fā)送到航天控制系統(tǒng)。即在蓄電池組8補充充電過程中，蓄電池電壓采樣電路7對蓄電池組8電壓進行采樣并反饋給外部的航天控制系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池組8電壓達到蓄電池組8允許的最低電壓時，由航天控制系統(tǒng)向放電開關(guān)6發(fā)送放電開關(guān)通指令，閉合放電開關(guān)6，衛(wèi)星恢復(fù)正常工作狀態(tài)。 在本實施例中，分流電路3、充電電路4、放電電路5、蓄電池電壓采樣電路7均采用現(xiàn)有技術(shù)，其中分流電路3采用脈寬調(diào)制型分流功率調(diào)節(jié)電路，充電電路4采用脈寬調(diào)制型充電功率調(diào)節(jié)電路，放電電路5采用交錯并聯(lián)式升壓放電電路，蓄電池電壓采樣電路7采用電阻分壓式電壓采樣電路。當(dāng)使用時，應(yīng)用于衛(wèi)星故障情況下的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)有以下兩種工作狀態(tài)1、衛(wèi)星正常工作情況
在衛(wèi)星正常工作情況下，所述放電開關(guān)6處于閉合狀態(tài)，在衛(wèi)星的太陽能帆板處于光照期時，分流太陽電池陣I的能量經(jīng)過分流電路3調(diào)節(jié)后提供給供電母線9，同時，充電太陽電池陣2的能量經(jīng)過充電電路4調(diào)節(jié)后為蓄電池組8充電；在衛(wèi)星的太陽能帆板處于陰影期時，蓄電池組8能量經(jīng)過放電電路5調(diào)節(jié)后提供給供電母線9。2、衛(wèi)星故障情況
在衛(wèi)星出現(xiàn)故障，需緊急斷開放電開關(guān)6的情況下，蓄電池組8不再通過放電電路5為供電母線9提供能量。由于放電開關(guān)6上并聯(lián)了反向二極管D4，能夠利用二極管單向?qū)ǖ奶匦?，充電太陽電池?、充電電路4、反向二極管D4及蓄電池組8形成回路，在有光照情況下為蓄電池組8充電。蓄電池電壓采樣電路7對蓄電池組8電壓進行采樣并反饋給航天控制系統(tǒng)，當(dāng)蓄電池組8電壓達到蓄電池組8允許的最低電壓時，由航天控制系統(tǒng)向放電開關(guān)6發(fā)送放電開關(guān)通指令，閉合放電開關(guān)6，衛(wèi)星恢復(fù)正常工作狀態(tài)，達到挽回整星的目的。綜上所述，本發(fā)明一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，簡單可行，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當(dāng)認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，其特征在于，包含 分流裝置，所述的分流系統(tǒng)通過電路與外部的供電母線(9)相連； 充電裝置，所述的充電裝置通過電路與外部的蓄電池組(8)的正極相連； 放電裝置，所述的放電裝置通過電路分別與外部的蓄電池組(8)的正極以及供電母線(9)相連。
2.如權(quán)利要求1所述的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的分流裝置包含依次串聯(lián)的分流太陽電池陣(I)、分流電路(3)、分流二極管(Dl);所述的分流太陽電池陣(I)的輸出端與分流電路(3)的輸入端連接，該分流太陽電池陣(I)提供分流電路(3)功率；所述的分流電路(3)的輸出端連接分流二極管(Dl)的正端；所述的分流二極管(Dl)的負端連接外部的供電母線(9)。
3.如權(quán)利要求2所述的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的充電裝置包含依次串聯(lián)的充電太陽電池陣(2)、充電電路(4)、充電二級管(D2)以及反向二極管(D4);所述的充電太陽電池陣(2)的輸出端與充電電路(4)的輸入端連接，該充電太陽電池陣(2)提供充電電路(4)功率；所述的充電電路(4)的輸出端與充電二級管(D2)的正端相連；所述的充電二極管(D2)的負端與反向二極管(D4)的正端相連；所述的反向二極管(D4)的負端與外部的蓄電池組(8)的正極相連。
4.如權(quán)利要求3所述的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的放電裝置包含依次串聯(lián)的放電開關(guān)(6)、放電電路(5)以及放電二極管(D3);所述的放電開關(guān)(6)與反向二極管(D4)并聯(lián)連接，其輸入端與外部的蓄電池組(8)的正極以及反向二極管(D4)的負端相連，其輸出端與放電電路(5)的輸入端以及反向二極管(D4)的正端相連；所述的放電電路(5)的輸出端與放電二極管(D3)的正端相連，所述放電二極管(D3)的負端與外部的供電母線(9)相連。
5.如權(quán)利要求4所述的鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，其特征在于，還包含蓄電池電壓采樣電路(7)，所述的蓄電池電壓采樣電路(7)的采樣端通過電路與外部的蓄電池組(8)的正極相連，其輸出端向外部發(fā)送采樣信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鋰離子蓄電池補充充電控制系統(tǒng)，包含分流裝置，所述的分流系統(tǒng)通過電路與外部的供電母線相連；充電裝置，所述的充電裝置通過電路與外部的蓄電池組的正極相連；放電裝置，所述的放電裝置通過電路分別與外部的蓄電池組的正極以及供電母線相連。本發(fā)明簡單可行，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性。
文檔編號H02J7/00GK103036288SQ20121052661
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者周健, 金波, 劉勇, 張婷婷, 許峰, 錢斌 申請人:上?？臻g電源研究所