[發(fā)明專利]一種用于航天器的鋰離子蓄電池組過放電保護(hù)方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011038873.3
• 申請日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112290613A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬明;朱立穎;張曉峰;張文佳;李小飛;董振輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部
• 主分類號(hào): H02J7/00
• 分類號(hào): H02J7/00
• 代理公司: 北京理工大學(xué)專利中心 11120
• 代理人: 廖輝;仇蕾安

本發(fā)明公開了一種用于航天器的鋰離子蓄電池組過放電保護(hù)方法，涉及鋰離子蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，設(shè)置四級(jí)放電保護(hù)閾值，隨著放電過程的持續(xù)，當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓低于相應(yīng)等級(jí)的過放閾值時(shí)，發(fā)出不同的過放報(bào)警信號(hào)，根據(jù)過放電程度不同，逐步關(guān)閉用電負(fù)載，直至切斷放電通路。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰離子蓄電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于航天器的鋰離子蓄電池組過放電保護(hù)方法。

背景技術(shù)

鋰離子蓄電池相比鎘鎳蓄電池、氫鎳蓄電池在重量體積方面有明顯優(yōu)勢，在航天器上得到廣泛應(yīng)用，并成為太陽翼-蓄電池組電源系統(tǒng)的首選儲(chǔ)能設(shè)備。航天器對鋰離子蓄電池的安全性和循環(huán)壽命有很高的要求，原因有：1.鋰離子蓄電池安全性直接關(guān)系到整個(gè)航天器的安全，蓄電池組的失效將直接導(dǎo)致航天器失效；2.隨著航天器壽命要求不斷提高，對電池的循環(huán)壽命要求也相應(yīng)提升，目前在30％放電深度下的循環(huán)次數(shù)要求已經(jīng)達(dá)到50000次以上。在保證電池的安全性和循環(huán)壽命方面，除了保證電池本身電化學(xué)性能外，合理的放電管理也是一個(gè)重要的因素。因?yàn)槿绻姵胤烹娚疃冗^高，會(huì)導(dǎo)致循環(huán)壽命嚴(yán)重下降，過放電嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞蓄電池，造成電池永久性失效。

目前航天器用鋰離子蓄電池組放電管理主要采取硬件欠壓保護(hù)的方法。當(dāng)蓄電池放電電壓低于放電保護(hù)閾值時(shí)，切斷放電通路。但這種僅靠硬件方式防止過充的方法存在如下弊端：

(1)硬件保護(hù)電路實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，一般僅有一級(jí)保護(hù)，保護(hù)電路動(dòng)作后，整星將失去蓄電池供電；

(2)僅適用于全調(diào)節(jié)母線電源系統(tǒng)，對于不調(diào)節(jié)母線和部分調(diào)節(jié)母線電源系統(tǒng)，沒有硬件資源實(shí)現(xiàn)過放電保護(hù)；

(3)無法對蓄電池過放電情況進(jìn)行預(yù)判，一旦發(fā)生保護(hù)，在地影期將導(dǎo)致航天器掉電，帶來航天器失效風(fēng)險(xiǎn)；

(4)保護(hù)僅能切斷放電通路，無法對負(fù)載使用情況進(jìn)行調(diào)度，無法限制功率濫用情況。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種用于航天器的鋰離子蓄電池組過放電保護(hù)方法，能夠在檢測到鋰離子蓄電池組電壓低于鋰離子蓄電池組過放閾值時(shí)，輸出控制信號(hào)，根據(jù)過放電程度不同，逐步關(guān)閉用電負(fù)載，直至切斷放電通路。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種用于航天器的鋰離子蓄電池組過放電保護(hù)方法，包括如下步驟：

第一步：判斷鋰離子蓄電池組過放保護(hù)使能狀態(tài)，當(dāng)遙測鋰離子蓄電池組過放保護(hù)使能狀態(tài)處于允許狀態(tài)時(shí)，進(jìn)入過放保護(hù)待命階段；

第二步：實(shí)時(shí)采集鋰離子蓄電池組電壓，當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓低于蓄電池過放閾值Ⅰ時(shí)，產(chǎn)生過放報(bào)警信號(hào)Ⅰ，只進(jìn)行報(bào)警；當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓高于蓄電池過放閾值Ⅰ時(shí)，返回第一步；

第三步：當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓低于蓄電池過放閾值Ⅱ時(shí)，產(chǎn)生過放報(bào)警信號(hào)Ⅱ，并按照預(yù)定優(yōu)先級(jí)關(guān)閉整星有效載荷負(fù)載；當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓高于蓄電池過放閾值Ⅱ時(shí)，返回第一步；

第四步：當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓低于蓄電池過放閾值Ⅲ時(shí)，產(chǎn)生過放報(bào)警信號(hào)Ⅲ，并控制整星進(jìn)入最小能源模式；當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓高于蓄電池過放閾值Ⅲ時(shí)，返回第一步；

第五步：當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓低于蓄電池過放閾值Ⅳ時(shí)，產(chǎn)生過放報(bào)警信號(hào)Ⅳ，并斷開電源控制器放電開關(guān)；當(dāng)鋰離子蓄電池組電壓高于蓄電池過放閾值Ⅳ時(shí)，返回第一步；

其中，蓄電池過放閾值Ⅰ、蓄電池過放閾值Ⅱ、蓄電池過放閾值Ⅲ和蓄電池過放閾值Ⅳ依次減小。

優(yōu)選地，還包括：第六步：當(dāng)鋰離子蓄電池電量恢復(fù)至組電壓大于設(shè)定恢復(fù)電壓時(shí)，閉合電源控制器放電開關(guān)，電源控制器放電電路自主恢復(fù)。

有益效果：