[發(fā)明專利]一種空間鋰離子蓄電池組均衡裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510860443.2
• 申請(qǐng)日: 2015-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN105391126B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余文濤;李紅林;魏強(qiáng);黃智;趙津晨;胡斌;邢杰;李明峰;彭云鶴;滿梓峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空間技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 范曉毅

本發(fā)明涉及一種空間鋰離子蓄電池組均衡裝置，包括，均衡裝置包括閾值比較電路、電流反饋電路、壓控電流源電路、限流電路和主功率電路；將電池單體電壓限制在兩個(gè)閾值之間。本發(fā)明電路實(shí)現(xiàn)簡單，無需控制芯片，能夠應(yīng)用于衛(wèi)星鋰離子蓄電池組，均衡管理實(shí)現(xiàn)鋰離子蓄電池組的自主均衡控制，并且利用單體電壓實(shí)現(xiàn)單體獨(dú)立控制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種空間鋰離子蓄電池組均衡裝置，屬于電池管理領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋰離子蓄電池具有高的重量/體積比能量，可以提高衛(wèi)星平臺(tái)的載荷比，降低發(fā)射成本，同時(shí)鋰離子蓄電池具有熱效應(yīng)小、自放電小和易于模塊化等優(yōu)點(diǎn)，在航天領(lǐng)域應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，正成為繼鎘鎳和氫鎳電池之后第三代航天用儲(chǔ)能電源。

然而，鋰離子蓄電池在長期充放電循環(huán)后，由于各單體自放電率、內(nèi)阻、容量衰降率等存在差異，使電池組各單體荷電量差異也越來越大，呈發(fā)散趨勢(shì)，容易造成電池組單體電池間性能離散型加大，從而導(dǎo)致整組電池壽命縮短，甚至失效。因此針對(duì)高軌衛(wèi)星用長壽命鋰離子蓄電池，需要采用均衡充電技術(shù)，保證單體電壓的一致性。

空間鋰離子蓄電池均衡技術(shù)，受元器件、原材料、抗輻照要求的限制，技術(shù)還未達(dá)到成熟，目前存在多種均衡方式，典型的包括E3000平臺(tái)上應(yīng)用的單體壓差控制恒定電阻均衡電路和Boeing702平臺(tái)上應(yīng)用的DC-DC變換器非耗散型均衡充電技術(shù)，前者雖然硬件結(jié)構(gòu)簡單，然而這種均衡方案無自主管理，由整星星載軟件提供集中控制，星載軟件復(fù)雜。后者屬于能量非耗散型均衡方式，能量損耗小，然而電路結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，對(duì)器件一致性要求較高。因此，如何采用一種簡單實(shí)用的電路實(shí)現(xiàn)電池的自主均衡控制，簡化星載軟件，同時(shí)提高均衡的可靠性，成為一個(gè)新的研究課題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新型的空間鋰離子蓄電池組均衡管理方法，能夠應(yīng)用于衛(wèi)星鋰離子蓄電池組，均衡管理實(shí)現(xiàn)鋰離子蓄電池組的自主均衡控制，并且利用單體電壓實(shí)現(xiàn)單體獨(dú)立控制。

本發(fā)明目的通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

提供一種空間鋰離子蓄電池組均衡裝置，所述蓄電池組包括多個(gè)串聯(lián)的蓄電池單體，每個(gè)蓄電池單體并聯(lián)連接一個(gè)均衡裝置；均衡裝置包括閾值比較電路、電流反饋電路、壓控電流源電路、限流電路和主功率電路；

所述閾值比較電路比較蓄電池單體的電壓與第一閾值電壓，當(dāng)蓄電池單體的電壓高于第一閾值電壓時(shí)，輸出第一驅(qū)動(dòng)電流至主功率電路的第一控制端；

所述電流反饋電路對(duì)主功率電路輸出的均衡電流采樣，對(duì)采樣電流處理后，輸出反饋電壓至壓控電流源電路的反饋輸入端；

所述壓控電流源電路包括第一比較電路和PI調(diào)節(jié)電路，第一比較電路比較蓄電池單體的電壓與第一閾值電壓，當(dāng)蓄電池單體的電壓大于第一閾值電壓時(shí)，輸出第一電壓至PI調(diào)節(jié)電路的第一輸入端；PI調(diào)節(jié)電路通過調(diào)節(jié)降低兩個(gè)輸入端的輸入電壓差值，PI調(diào)節(jié)電路的第一輸入端輸入第一電壓，PI調(diào)節(jié)電路的第二輸入端作為壓控電流源電路的反饋輸入端，PI調(diào)節(jié)電路輸出第二電壓至限流電路；

所述限流電路輸入第二電壓，輸出與第二電壓對(duì)應(yīng)的第二驅(qū)動(dòng)電流，并限制第二驅(qū)動(dòng)電流的最大值，第二驅(qū)動(dòng)電流輸出至主功率電路的第二控制端；

所述主功率電路包括第一達(dá)林頓管和第二達(dá)林頓管，第一達(dá)林頓管的控制端為主功率電路的第一控制端，第二達(dá)林頓管的控制端為主功率電路的第二控制端；第一達(dá)林頓管的集電極端連接電池單體的正輸出端，射極連接泄放電阻的一端，泄放電阻的另一端連接第二達(dá)林頓管的集電極，第二達(dá)林頓管的輸出端輸出均衡電流，第二達(dá)林頓管的輸出端經(jīng)反饋電阻連接電池單體的負(fù)輸出端。

優(yōu)選的，第一閾值電壓的取值為4.0～4.1V，對(duì)應(yīng)電池單體的荷電狀態(tài)為90％～100％。