一種應用于s4r型電路的防過充裝置的制造方法
【專利說明】一種應用于S4R型電路的防過充裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發明應用于衛星、空間站等航天器用電源控制器領域，具體涉及一種應用于S4R型電路的防過充裝置。
【背景技術】
[0003]鋰電池的在軌使用是一個需要進行綜合考慮。溫度、放電深度、工作電流、充電方式等都會對其產生影響。過壓使用鋰電池不僅會縮短其壽命，更存在嚴重的安全隱患。
[0004]目前，不同軌道、使用環境的鋰電池的過壓控制參數均各有差異，需要結合具體的工作條件，為蓄電池量身定做一套適合的控制方式。
[0005]鑒于以上原因，需要一種新的防過壓控制裝置，針對國內低軌小型衛星使用的鋰離子蓄電池不同的壽命及軌道條件，控制蓄電池處于在軌最優的工作狀態。
【發明內容】
[0006]為解決現有加工技術中存在的問題，本發明所要解決的技術問題是開發一種應用于S4R型電路的防過壓裝置，作為空間電源系統中控制鋰離子蓄電池在軌正常工作期間的控制核心，對鋰電池的充放電以及在軌維護采取合適的控制手段，防止蓄電池工作時過壓，延長鋰電池在軌的工作壽命。
[0007 ]本發明的應用于S4R型電路的防過充裝置從鋰電池的充電控制參數、放電方式以及長期管理要求方面，軟硬件結合對，防止蓄電池過壓。
[0008]本發明的應用于S4R型電路的防過充裝置對鋰電池的充電管理，是由充電模塊采集鋰電池在充電過程中的參數，經由邏輯控制電路分析控制，改變充電控制電子開關的占空比，從而調節充電電流與充電終壓。參數的采集方式可以由下位機進行控制切換，從而實現改變鋰電池當前的充電參數。
[0009]本發明的技術方案:一種應用于S4R型電路的防過充裝置，包括:S4R充電模塊、放電調節模塊、均衡模塊以及下位機模塊;所述S4R充電模塊，包括鋰電池整組電壓控制、鋰電池單體最大電壓控制以及充電電流控制，同時對鋰電池的充電狀態進行監測與控制，S4R充電模塊中充電電路的控制參數可以通過下位機模塊進行更改；所述放電調節模塊，采用BOOST升壓模式，同時具備母線電壓過壓、欠壓保護電路以及輸出電流限流保護電路;所述均衡模塊，提供鋰電池單體的采樣、均衡功率回路以及邏輯控制接口，防止單體電池過壓；均衡電路的邏輯控制由下位機模塊實現;所述下位機模塊，包括鋰電池溫控模塊以及鋰電池充放電管理模塊;下位機所需的輸入信號由模擬量采集電路提供。
[0010]進一步，所述下位機模塊，下位機采用以MCS-51為核心的微處理器系統，程序存儲器16K字節，數據存儲器8K字節，注入程序存貯器16K字節，晶振頻率11.0592MHz，軟件采取模塊化設計，以C語言編寫。
[0011]進一步，所述均衡模塊通過均衡控制電路調節蓄電池各單體之間的電壓差異，電路采集蓄電池所有單體電壓，傳送至下位機，由下位機對單體電壓的一致性進行判斷，并打開均衡邏輯控制功能，最后將結果返還至均衡電路的旁路開關，控制單體電池均衡放電，以防止下一個充電周期蓄電池某一單體的過充。
[0012]本發明技術可以用于重量、體積要求嚴苛，蓄電池工作環境變化較大的航天器。電路結構簡單，由于S4R型電路為合陣式充電控制策略，單一太陽電池陣輸出既可以作為航天器負載使用，又可以為蓄電池充電，可以減小航天器的太陽能發電裝置的面積，進一步減小航天器研發成本。設計的用于過充參數調節的對外接口，對于工作在不同壽命期間的蓄電池，有著良好的適應能力，尤其對于新一代鋰離子蓄電池，調整其充電終壓和充電電流，可以很好的對鋰電池進行使用中的維護，從有效的延長航天器的在軌壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種應用于S4R型電路的防過充裝置結構圖。
【具體實施方式】
[0014]為詳細說明本發明的技術內容，下面結合實施例并配合附圖對本發明作詳細下面結合附圖和具體實施例，進一步闡述本發明。
[0015]如圖1所示，本發明的應用于S4R型電路的防過充裝置，其特征是，包括:S4R充電模塊、放電調節模塊、均衡模塊以及下位機模塊；
S4R充電模塊負責調節太陽電池陣輸出，提供一次母線及為蓄電池充電，過壓參數最終控制S4R的功率充電電路。
[0016]放電調節模塊負責參與調節蓄電池放電。
[0017]均衡模塊通過均衡控制電路調節蓄電池各單體之間的電壓差異，電路采集蓄電池所有單體電壓，傳送至下位機，由下位機對單體電壓的一致性進行判斷，并打開均衡邏輯控制功能，最后將結果返還至均衡電路的旁路開關，控制單體電池均衡放電，以防止下一個充電周期蓄電池某一單體的過充。
[0018]下位機模塊負責收集綜合所有蓄電池工作參數，包括蓄電池組電壓、蓄電池單體電壓、充放電電流及工作溫度，并判斷下一周期的指令執行，控制S4R電路防止電池組過壓，控制均衡電路防止單體電池過壓。
[0019]本發明對鋰電池的充電管理，是由充電模塊采集鋰電池在充電過程中的參數，經由邏輯控制電路分析控制，改變充電控制電子開關的占空比，從而調節充電電流與充電終壓。參數的采集方式可以由下位機進行控制切換，從而實現改變鋰電池當前的充電參數。
[0020]本發明對鋰電池的放電控制，由放電模塊實現，通過疊加式升壓電路，將變換的鋰電池電壓轉換為穩定的一次直流母線電壓，供航天器的用電端使用。放電模塊還設計有輸出電壓保護功能，可以保護鋰電池不會應為外部原因造成故障。
[0021]所述的充電模塊鋰電池參數采集，包括鋰電池整組電壓采集、鋰電池單體電壓采集以及鋰電池充電電流采集。整組電壓采集環路控制鋰電池的當前充電終壓，當鋰電池在充電過程中的整組電池電壓達到28.7V(或28.35V/27.65V/24.6V)時，充電模塊會停止對電池的充電，保護電池防治過壓，在鋰電池的不同壽命期間，通過下位機發送“充電終壓調整”指令進行繼電器切換