[發明專利]一種基于超級電容的電池充放電設備檢測系統

在審

• 申請號: 201910326974.1
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110133504A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 白國玉;段永勝;張曉強;曹志強;馮丑明;李紅宇;李鵬沖;李嚴格;林中正
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊航天工程大學
• 主分類號: G01R31/364
• 分類號: G01R31/364;G01R31/396;G01R31/378;G01R31/367;G01R31/36;G01R31/3842
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發明為一種用于運載火箭電池充放電設備性能檢測的專用系統，該檢測系統以超級電容替代傳統的鋅銀蓄電池實現對火箭電池充放電設備的全面性能檢測，檢測系統由儲能、安全保護、測量顯示、溫控等效、電源配電和接口等模塊組成，可同時進行24路單體充電和流程控制功能檢測，檢測項目和指標能全面覆蓋設備要求。本發明將超級電容技術應用至運載火箭電池充放電設備的性能檢測領域，所設計的檢測系統具有檢測項目齊全、維護使用方便、充電檢測速度快、放電檢測電流范圍寬、可靈活重構、檢測成本低等突出優點；檢測系統工作性能可靠，在實際任務中成功應用并形成了配套的檢測方法和規范。

技術領域

本發明屬于于航天測試發射領域，將超級電容技術應用到運載火箭充放電設備的性能檢測工作，設計了用于運載火箭鋅銀電池充放電設備性能檢測的專用檢測系統，實現了對運載火箭電池充放電設備在發射場的快速、全面性能檢測。

背景技術

運載火箭電池(均為鋅銀蓄電池)為火箭飛行過程中箭上儀器設備和火工品提供電源，其性能好壞直接影響到航天發射任務的成敗。為了適應航天發射任務對發射場在短時間內完成大量火箭電池充放電工作的需求，載人航天發射場研制列裝了智能化、自動化和測試集成度高的運載火箭電池充放電設備，該設備性能直接影響火箭電池的產品安全和發射進程，必須在設備使用前確保其工作性能和可靠性。

運載火箭電池充放電設備主要用于對運載火箭電池進行充電、放電和溫控功能測試?，F階段，普遍采用“鋅銀蓄電池組檢測法”對運載火箭電池充放電設備的充放電及加溫性能進行檢測，即采用與火箭電池相同型號的鋅銀蓄電池作為檢測負載(檢測原理見圖3)，此檢測方法主要存在以下缺陷：

1)檢測成本高。運載火箭電池充放電設備充放電接口多(8×24路)，一塊鋅銀蓄電池單體僅能檢測一個充放電接口，完成一路充電機的單次流程檢測至少需要購置24個鋅銀蓄電池單體；由于鋅銀蓄電池存在造價昂貴、使用壽命短的特點，使得充放電設備的性能檢測由于成本和代價過高的問題難以開展。

2)檢測時間長。鋅銀蓄電池為化學電池，有嚴格的充放電速度限制，單次由空載到滿荷的充電時間需10小時以上。采用鋅銀蓄電池作為運載火箭電池充放電的檢測負載，完成內部8臺充電設備的充電性能檢測需要12個工作日(檢測電池組充放8次)檢測時間較長，效率低，與航天發射任務間隙時間日益縮短的趨勢不相適應。

3)操作安全性差。運載火箭鋅銀電池由于有裝箭體積和質量的特殊要求，設計極為緊湊，單體極柱間間隙狹小(如圖4所示)，在測試操作中極易出現電池短路，對設備和人員造成安全威脅；

4)環境要求高。由于鋅銀電池的低溫放電性能較差，因此在極端環境下，使用其進行充放電設備檢測，所獲取的參數可靠性較低。

超級電容是一種介于靜電電容和電池之間的新型電力儲能器件，具有靜電電容的高放電功率優勢，也具有電池的大電荷儲存能力，由于其具有特殊的優點，已在許多領域獲得應用。

本發明針對運載火箭電池充放電設備現行檢測方案效率低、成本高、安全可靠性差等缺點，在充分研究火箭充放電設備檢測需求和超級電容器等電源技術的基礎上，提出了以超級電容為核心儲能模塊替代鋅銀電池作為檢測負載的檢測系統方案，并用軟件仿真手段驗證了方案可行性。集成“超級電容器核心儲能模塊技術”、“多重安全保護技術”、“模塊化設計方案”等一系列技術手段設計實現了檢測系統，該系統可以有效提高火箭充放電設備的檢測效率、全面性、安全性，大幅縮減了檢測成本和檢測時間。

發明內容

本發明提出以超級電容替代鋅銀電池對火箭電池充放電設備進行性能檢測的方案，設計實現了基于超級電容的運載火箭充放電設備檢測系統，為發射場運載火箭充放電設備的快速、全面性能檢測提供了設備和方法保障。

本發明主要包括：

步驟一、充放電設備檢測需求分析。針對充放電設備傳統檢測方法的局限性，結合設備的功能特點及載人航天任務使用要求，提出了充放電設備全面檢測的內容和指標。