一種應(yīng)用于s4r型電路的防過充裝置的制造方法
【專利說明】一種應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明應(yīng)用于衛(wèi)星、空間站等航天器用電源控制器領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]鋰電池的在軌使用是一個(gè)需要進(jìn)行綜合考慮。溫度、放電深度、工作電流、充電方式等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響。過壓使用鋰電池不僅會(huì)縮短其壽命，更存在嚴(yán)重的安全隱患。
[0004]目前，不同軌道、使用環(huán)境的鋰電池的過壓控制參數(shù)均各有差異，需要結(jié)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(duì)國內(nèi)低軌小型衛(wèi)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(yōu)的工作狀態(tài)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為解決現(xiàn)有加工技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是開發(fā)一種應(yīng)用于S4R型電路的防過壓裝置，作為空間電源系統(tǒng)中控制鋰離子蓄電池在軌正常工作期間的控制核心，對(duì)鋰電池的充放電以及在軌維護(hù)采取合適的控制手段，防止蓄電池工作時(shí)過壓，延長(zhǎng)鋰電池在軌的工作壽命。
[0007 ]本發(fā)明的應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置從鋰電池的充電控制參數(shù)、放電方式以及長(zhǎng)期管理要求方面，軟硬件結(jié)合對(duì)，防止蓄電池過壓。
[0008]本發(fā)明的應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置對(duì)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(shù)，經(jīng)由邏輯控制電路分析控制，改變充電控制電子開關(guān)的占空比，從而調(diào)節(jié)充電電流與充電終壓。參數(shù)的采集方式可以由下位機(jī)進(jìn)行控制切換，從而實(shí)現(xiàn)改變鋰電池當(dāng)前的充電參數(shù)。
[0009]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置，包括:S4R充電模塊、放電調(diào)節(jié)模塊、均衡模塊以及下位機(jī)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(shí)對(duì)鋰電池的充電狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與控制，S4R充電模塊中充電電路的控制參數(shù)可以通過下位機(jī)模塊進(jìn)行更改；所述放電調(diào)節(jié)模塊，采用BOOST升壓模式，同時(shí)具備母線電壓過壓、欠壓保護(hù)電路以及輸出電流限流保護(hù)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(jī)模塊實(shí)現(xiàn);所述下位機(jī)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(jī)所需的輸入信號(hào)由模擬量采集電路提供。
[0010]進(jìn)一步，所述下位機(jī)模塊，下位機(jī)采用以MCS-51為核心的微處理器系統(tǒng)，程序存儲(chǔ)器16K字節(jié)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器8K字節(jié)，注入程序存貯器16K字節(jié)，晶振頻率11.0592MHz，軟件采取模塊化設(shè)計(jì)，以C語言編寫。
[0011]進(jìn)一步，所述均衡模塊通過均衡控制電路調(diào)節(jié)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(jī)，由下位機(jī)對(duì)單體電壓的一致性進(jìn)行判斷，并打開均衡邏輯控制功能，最后將結(jié)果返還至均衡電路的旁路開關(guān)，控制單體電池均衡放電，以防止下一個(gè)充電周期蓄電池某一單體的過充。
[0012]本發(fā)明技術(shù)可以用于重量、體積要求嚴(yán)苛，蓄電池工作環(huán)境變化較大的航天器。電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(fù)載使用，又可以為蓄電池充電，可以減小航天器的太陽能發(fā)電裝置的面積，進(jìn)一步減小航天器研發(fā)成本。設(shè)計(jì)的用于過充參數(shù)調(diào)節(jié)的對(duì)外接口，對(duì)于工作在不同壽命期間的蓄電池，有著良好的適應(yīng)能力，尤其對(duì)于新一代鋰離子蓄電池，調(diào)整其充電終壓和充電電流，可以很好的對(duì)鋰電池進(jìn)行使用中的維護(hù)，從有效的延長(zhǎng)航天器的在軌壽命。
【附圖說明】
[0013]圖1為一種應(yīng)用于S4R型電路的防過充裝置結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合實(shí)施例并配合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0015]如圖1所示，本發(fā)明的應(yīng)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(diào)節(jié)模塊、均衡模塊以及下位機(jī)模塊；
S4R充電模塊負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)太陽電池陣輸出，提供一次母線及為蓄電池充電，過壓參數(shù)最終控制S4R的功率充電電路。
[0016]放電調(diào)節(jié)模塊負(fù)責(zé)參與調(diào)節(jié)蓄電池放電。
[0017]均衡模塊通過均衡控制電路調(diào)節(jié)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(jī)，由下位機(jī)對(duì)單體電壓的一致性進(jìn)行判斷，并打開均衡邏輯控制功能，最后將結(jié)果返還至均衡電路的旁路開關(guān)，控制單體電池均衡放電，以防止下一個(gè)充電周期蓄電池某一單體的過充。
[0018]下位機(jī)模塊負(fù)責(zé)收集綜合所有蓄電池工作參數(shù)，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(zhí)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(fā)明對(duì)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(shù)，經(jīng)由邏輯控制電路分析控制，改變充電控制電子開關(guān)的占空比，從而調(diào)節(jié)充電電流與充電終壓。參數(shù)的采集方式可以由下位機(jī)進(jìn)行控制切換，從而實(shí)現(xiàn)改變鋰電池當(dāng)前的充電參數(shù)。
[0020]本發(fā)明對(duì)鋰電池的放電控制，由放電模塊實(shí)現(xiàn)，通過疊加式升壓電路，將變換的鋰電池電壓轉(zhuǎn)換為穩(wěn)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(shè)計(jì)有輸出電壓保護(hù)功能，可以保護(hù)鋰電池不會(huì)應(yīng)為外部原因造成故障。
[0021]所述的充電模塊鋰電池參數(shù)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(huán)路控制鋰電池的當(dāng)前充電終壓，當(dāng)鋰電池在充電過程中的整組電池電壓達(dá)到28.7V(或28.35V/27.65V/24.6V)時(shí)，充電模塊會(huì)停止對(duì)電池的充電，保護(hù)電池防治過壓，在鋰電池的不同壽命期間，通過下位機(jī)發(fā)送“充電終壓調(diào)整”指令進(jìn)行繼電器切換