[發明專利]一種航天高壓電源充放電管理系統

在審

• 申請號: 202011155240.0
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112421709A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張興;張俊亭;董宇;陳強;陳姝慧;周坤;徐澤鋒;赫彬;王玉寶;王飛龍
• 申請（專利權）人: 上海空間電源研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 上海航天局專利中心 31107
• 代理人: 唐敏

本發明公開了一種航天高壓電源充放電管理系統，其包含：充電管理單元，其與平臺直流母線相連，包括n個充電管理模塊，n為大于1的整數；高壓鋰離子蓄電池組單元，其兩端連接至放電管理模塊，包括與n個充電管理模塊對應的n個高壓鋰離子蓄電池組和n?1個串聯繼電器，各個高壓鋰離子蓄電池組之間通過串聯繼電器進行串聯連接；采樣均衡控制單元，包括與n個高壓鋰離子蓄電池組對應的n個采樣均衡控制模塊；開關控制單元，包括連接的一個放電管理模塊和一個控制總模塊，所述放電管理模塊連接至高壓負載，所述n個采樣均衡控制模塊分別連接至所述控制總模塊。本發明有效克服了高壓電源系統在低氣壓環境下的放電問題，避免了高壓干擾對控制系統的影響。

技術領域

本發明涉及電池組管理系統，具體涉航天高壓電源充放電管理系統。

背景技術

隨著空間技術快速發展，航天飛行器對航天電源系統的工作模式及功率需求變得十分復雜，空間高壓電源系統的需求在日益增長。

由于高壓電源系統需要工作在高壓狀態下。航天器自發射至入軌過程中，內部單機產品一般要經歷低氣壓環境。在這種環境中的氣體帶電粒子容易造成空間中電子數雪崩式增長，使原本絕緣的氣體變為傳導等離子體，形成低氣壓放電。而且高壓狀態下，低氣壓放電問題變得更為嚴重。低氣壓放電可能導致單機信號功能下降、設備功能喪失甚至損毀，從而嚴重影響航天器的可靠性。會給整個電源控制系統帶來重大危害。

此外，由于采樣和通信電路工作電壓一般較低，高壓電源控制系統在工作時會對采樣和通信電路形成強烈干擾。嚴重影響采樣和通信數據的準確性，甚至會對電路造成損壞，降低高壓電源系統的可靠性。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種航天高壓電源充放電管理系統，包含：充電管理單元，其與平臺直流母線相連，包括n個充電管理模塊，n為大于1的整數；高壓鋰離子蓄電池組單元，其兩端連接至放電管理模塊，包括與n個充電管理模塊對應的n個高壓鋰離子蓄電池組和n-1個串聯繼電器，各個高壓鋰離子蓄電池組之間通過串聯繼電器進行串聯連接；采樣均衡控制單元，包括與n個高壓鋰離子蓄電池組對應的n個采樣均衡控制模塊；開關控制單元，包括連接的一個放電管理模塊和一個控制總模塊，所述放電管理模塊連接至高壓負載，所述n個采樣均衡控制模塊分別連接至所述控制總模塊。

可以的是，每個高壓鋰離子蓄電池組包含多個鋰離子蓄電池單體。

可以的是，通過n個充電管理模塊分別對應n個高壓鋰離子蓄電池組，高壓鋰離子蓄電池組的充電系統設計成分組充電模式。

可以的是，每個高壓鋰離子蓄電池組與其所對應的充電管理模塊組成隔離充電控制單元，所述充電管理模塊包括充電控制電路，所述隔離充電控制單元內部供電的實際電壓為對應的充電控制電路確定的電壓，每個充電管理模塊對其所對應的高壓鋰離子蓄電池組進行充電。

可以的是，所述放電管理模塊采用三級軟啟動放電模式：第一級軟啟動電路采用放電開關與100kΩ功率電阻R1串聯方式，第二級軟啟動電路采用放電開關與10kΩ功率電阻R2串聯方式，第三級軟啟動電路采用放電開關直接輸出方式。

可以的是，所述采樣均衡控制模塊設置有單體電壓采樣電路、溫度采樣電路和均衡電路，單體電壓采樣電路用來采集高壓鋰離子蓄電池組電池單體的電壓，溫度采樣電路用來采集高壓鋰離子蓄電池組的溫度，均衡電路用于對高壓鋰離子蓄電池組電池單體電壓進行均衡，使各節蓄電池組電池單體電壓趨于相等。

可以的是，所述電壓隔離采樣電路采用差分采樣電路，對蓄電池單體分壓后經差分放大，然后通過模擬電子開關進行選通進入A/D轉換，經過隔離后由隔離通信電路發送給控制總模塊或者下位機進行處理，從而實現高壓與低壓完全隔離開來。

可以的是，所述均衡電路為電阻分流電路，采用電阻分流方式，每個高壓鋰離子蓄電池組包含多個電阻分流電路，每個電阻分流電路對應一個鋰離子蓄電池單體，分流開關Q1、Q3和驅動開關Q2、Q4采用雙極晶體管實現。