[實用新型]一種商業衛星用42V鋰離子蓄電池過放電保護電路

有效

• 申請號: 202223451690.1
• 申請日: 2022-12-22
• 公開（公告）號: CN219204133U
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 王君召;劉元;徐偉;覃思明;王新征;楊肖鋒;謝霞明;汪嵩
• 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;H02H7/18
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本實用新型涉及一種商業衛星用42V鋰離子蓄電池過放電保護電路，控制電路采取三取二的方式，將蓄電池電壓采樣值與開啟基準進行比較，當蓄電池電壓低于設定過放值上限時，蓄電池過放判斷信號電路輸出高電平，放電保護電路的三極管飽和導通，當三路電路中有兩路滿足條件時，自動斷開放電開關。設置蓄電池過放保護啟動電壓下限，在放電開關斷開后，蓄電池電壓采樣值與關閉基準進行比較，當蓄電池電壓低于設定過放值下限時，蓄電池過放判斷信號電路輸出低電平，過放保護功能不再啟動，避免放電開關繼電器線包一直通電，縮短繼電器使用壽命。本實用新型的設計方法簡單易懂，工程實現容易，對衛星用鋰離子蓄電池組安全設計具有重要的工程應用價值。

技術領域

本實用新型涉及航天電源技術領域，具體涉及一種商業衛星用42V鋰離子蓄電池過放電保護電路。

背景技術

鋰離子蓄電池組是電源分系統的重要組成單機之一，作為整星能源心臟，光照期接收太陽電池充電，陰影期對星上設備提供儲能電源。蓄電池過放電是導致蓄電池提前損壞或報廢的直接原因，同時也直接影響整星的使用壽命。為保護蓄電池免遭過放電而損壞，需根據負載情況設定電池放電終止電壓，保護蓄電池，延長電池使用壽命。當蓄電池發生過放電現象時，過放電會改變蓄電池正極材料的晶格結構，并使負極銅集流體氧化，氧化產生的銅離子在正極上還原使正極失效。在鋰離子蓄電池過放電過程中，隨著銅在負極不斷被氧化，Cu²⁺在正極還原沉淀，生成了一些銅枝晶。鋰離子蓄電池持續過放電將導致銅枝晶定向生長，最終會刺穿隔膜而造成微短路或者短路。如果發生微短路，此時蓄電池組仍可充放電，但是蓄電池組的性能已經嚴重衰減，同時該單體電壓明顯低于其他電壓。深度過放電甚至會造成蓄電池單體失效。

為保護蓄電池免遭過放電而損壞，需根據負載情況設定電池放電終止電壓，保護蓄電池，延長電池使用壽命。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種商業衛星用42V鋰離子蓄電池過放電保護電路，該電路結構由三極管、電阻、比較器、繼電器、二次電源模塊等組成，電裝工藝流程簡單，器件選型均為常規元器件，易于工程實現。

本實用新型的技術解決方案是：

一種商業衛星用42V鋰離子蓄電池過放電保護電路，包括：鋰離子蓄電池組、過放保護使能電路、蓄電池過放判斷信號電路、放電開關關斷信號發生電路和比較器供電電路；

蓄電池過放判斷信號電路通過過放保護使能電路連接鋰離子蓄電池組，采集鋰離子蓄電池組電壓并輸出蓄電池過放判斷信號給放電開關關斷信號發生電路；

過放保護使能電路與放電開關關斷使能指令端口連接，接收外部輸入的過放保護功能禁止指令和過放保護功能使能指令；

比較器供電電路功率輸入端口與鋰離子蓄電池組正線連接，為蓄電池過放判斷信號電路和過放保護使能電路供電。

優選地，過放保護使能電路包括：繼電器J1，電阻R7和電阻R8；

繼電器J1的第一個公共觸點和鋰離子蓄電池組正線相連，繼電器J1的第一組常開觸點與蓄電池過放判斷信號電路相連，繼電器J1的第二個公共觸點和放電開關關斷使能指令端口連接，繼電器J1的第二個常開觸點與放電開關關斷信號發生電路的輸出端相連，繼電器J1常斷觸點線包指令端用于接收外部輸入的過放保護功能禁止指令，繼電器J1常斷觸點線包指令供電端與電阻R7一端相連，電阻R7另一端與比較器供電電路輸出正電壓相連，繼電器J1常開觸點線包指令端用于外部輸入的接收過放保護功能使能指令，繼電器J1常開觸點線包指令供電端與電阻R8一端相連，電阻R8另一端與比較器供電電路輸出正電壓相連。