[發明專利]一種航天用鋰電池防浮充保護電路

在審

• 申請號: 202110220764.1
• 申請日: 2021-02-26
• 公開（公告）號: CN112968492A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 陳乃銘;李強;張東杰;楊進;梁一林;郭菲;寇韻;陳鑫玉;李淼;楊帆;趙文;柴萬騰;徐軍;程新;楊華;許祺峰
• 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: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 茹阿昌

一種航天用鋰電池防浮充保護電路，包括主功率充電電路、充電終止電路、充電解鎖電路和執行電路。在航天電源系統中，采用先恒流后恒壓的方式向鋰電池充電，當蓄電池由恒流充電轉為恒壓充電后，電池電壓逐漸增大，充電電流逐漸減小，但不會到零，當充電電流小于充電終止電流閾值時，執行電路中充電允許信號變為低電平，關斷充電開關管，此時終止充電，充電電流為零；當鋰電池放電后，電池電壓低于解鎖電壓時，充電允許信號變高電平，此時解鎖充電，PWM信號驅動充電開關管給電池充電。本發明不需要通過額外的控制下位機對鋰電池進行充放電管理，實現了鋰電池自動終止充電和恢復充電的功能，避免了鋰電池的浮充，提高了鋰電池的使用壽命。

技術領域

本發明涉及鋰離子蓄電池充電領域，特別涉及一種航天用鋰電池防浮充保護電路。

背景技術

航天電源在光照期接受太陽電池陣的能量，地影期接收蓄電池組的能量，給整星提供穩定工作電源，并對蓄電池進行充電和維護。鋰離子蓄電池具有單體輸出電壓高，循環壽命長，比能量大，體積小等優點，已大量應用在了當代航天電源系統中。

為了延長鋰離子蓄電池的使用壽命和充電效率，鋰離子蓄電池一般采用充電電流終止和電壓解鎖的充電方式，即當蓄電池快要充滿時，充電電流逐漸減小，終止充電；當蓄電池電壓較低時，充電電路解鎖，給電池充電。

當前航天電源中，一般通過電源控制下位機來發送充電終止和解鎖的指令，需采集充電電流和電池電壓到電源控制下位機，在電源控制下位機中進行判讀，然后發充電終止和解鎖指令，來控制鋰電池充電過程，當電流過小時，終止電池充電，防止鋰電池浮充。但是，這種方式需要電源控制下位機進行運算，過程復雜，并且一旦采樣和指令等出現問題，將無法進行鋰電池充電過程的控制，且成本較高，在小成本的航天電源系統中無法使用。

發明內容

本發明的技術解決問題是：克服現有技術的不足，提供一種新的航天用鋰電池防浮充保護電路，實現鋰電池自動充電電流終止和電壓解鎖的功能，避免了鋰電池的浮充，提高了鋰電池的壽命，電路簡單，實用性高。

本發明的技術方案是：

一種航天用鋰電池防浮充保護電路，包括：主功率充電電路、充電終止電路、充電解鎖電路和執行電路；

主功率充電電路在執行電路產生的PWM信號控制下進行充電或中斷充電，并將充電電流I轉換成對應的電壓信號V_I并傳輸給充電終止電路；

充電終止電路接收主功率充電電路發送的電壓信號V_I，將電壓信號V_I與充電終止電流閾值V_{I_ref}作比較，獲得充電終止信號u1并輸出給執行電路；當充電電流高于充電終止電流閾值時，充電終止信號u₁為低電平，當充電電流低于充電終止電流閾值時，充電終止信號u₁為高電平；

充電解鎖電路將電池電壓V_BAT和解鎖電壓V_{BAT_ref}作比較，獲得充電解鎖信號u₂并傳輸給執行電路；當電池電壓高于解鎖電壓時，充電解鎖信號u₂為高電平，充電終止信號u₁為低電平；當電池電壓低于解鎖電壓時，充電解鎖信號u₂為低電平；

執行電路接收充電終止電路傳輸的充電終止信號u₁和充電解鎖電路傳輸的充電解鎖信號u₂；當充電終止信號u₁為高電平且充電解鎖信號u₂為低電平時，產生的PWM信號為低電平，控制主功率充電電路中的功率開關管關斷，此時充電終止；當充電解鎖信號u₂為高電平且充電終止信號u₁為低電平時，產生的PWM信號為高電平，控制主功率充電電路中的控制功率開關管導通給電池充電，此時充電解鎖。