[发明专利]一种空间用蓄电池充电控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种空间用蓄电池充电控制系统，可以采用多个太阳电池阵组合的方式对蓄电池进行大电流限流充电及小电流可选涓流充电。上述系统实施的电路简单、可靠性高，控制精度准确，可在卫星在轨期间为蓄电池进行合理的充电管理，可以有效提高蓄电池寿命，增加在轨使用时间。蓄电池充电控制系统电路共分为两个阶段，第一阶段以PWM控制方式对MOSFET管进行开关控制，可以对多余太阳电池阵功率进行分流，控制蓄电池一阶段大电流恒流充电；第二阶段以电量计计算判断蓄电池电量符合情况，若符合电流转换要求则通过涓流选择控制进行涓流充电。

技术领域

本发明涉及蓄电池充电控制逻辑，特别涉及一种空间用蓄电池充电控制系统及方法。

背景技术

充电控制系统作为电源系统的重要组成部分，为整星唯一的储能电源——蓄电池提供充电管理。随着科学技术的发展，对卫星的使用寿命要求不断增加，同时卫星的使用轨道环境多变，蓄电池作为化学储能电源，本身存在电量储存能力随时间及充放电次数增加而衰减的特点，因此，对于蓄电池使用寿命的延长对于提高电源系统的可靠使用具有十分重要的作用，一套能够适应于卫星使用轨道参数和符合蓄电池特性的充电控制系统能够很好的延长蓄电池的使用周期。

为了延长蓄电池的使用周期，充电控制系统采用了分阶段的充电模式，初期采用符合蓄电池化学特性的一阶段大电流恒流充电，选用适合蓄电池的高效充电电流为蓄电池进行充电，末期采用可选择的小电流涓流补充充电方式。整个充电控制通过电量计软件进行精确计算和实时判定，既克服了初期充电效率低的缺陷，同时又弥补了在不同轨道环境下蓄电池在轨待命所产生的自放电效应，提高了蓄电池的在轨健康水平，从而延长了蓄电池的使用周期。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种空间用蓄电池充电控制方法，以解决现有蓄电池在轨充电控制手段单一的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种空间用蓄电池充电控制系统，包括：太阳电池阵、一阶段充电控制主回路、控制电路、涓流组合电路和电量计控制软件；所述太阳阵和一阶段充电控制主回路并联在母线两端，所述控制电路一端接母线输出，另外一端接一阶段充电控制主回路；所述控制电路根据母线输出功率对充电控制主回路输出控制信号；在光照期负载功率减少时，充电控制主回路在满足母线输出功率的需求下对蓄电池组提供充电功率，多余功率对地分流；在光照期负载功率增加时，充电控制主回路减少蓄电池组充电功率用以补充母线输出功率；所述涓流组合电路一端接太阳电池阵，另外一端接蓄电池主回路；所述电量计控制信号一端接蓄电池回路进行数据采样，另外一端接控制电路。

进一步，所述一阶段充电控制主回路包括：母线输出支路和一阶段充电支路，以及充电开关；所述充电开关根据来自电源系统指令要求接通或者断开充电支路。

进一步，所述一阶段充电控制主回路包括：二极管支路和MOS管支路；所述二极管支路包括母线输出二极管支路和充电二极管支路；所述MOS管支路包括母线输出MOS管支路和充电MOS管支路；所述母线输出二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接母线输出；所述母线输出MOS管支路D极接所述母线二极管支路正极和太阳电池阵，S极接回线，G极相互连接；所述充电二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接所述充电MOS管支路的D极；所述充电MOS管的S极接充电的蓄电池，G极接控制电路；其中，太阳电池阵输出和充电二极管支路的正极之间连接有开关。

本发明的另一技术方案在于提供一种空间用蓄电池充电控制方法，所述控制电路包括母线输出控制和充电控制；所述母线输出控制通过母线输出采样与基准比较后由U1输出控制电平驱动Q1和Q2，保证母线输出功率需求；所述充电控制通过蓄电池充电电流采样与基准比较后由U2输出控制电平驱动Q3，保证蓄电池充电电流上限；其中，母线输出控制优先级高于充电控制，太阳电池阵输出功率首先满足母线输出功率需求，只有当满足母线输出功率需求后将富余的太阳电池阵输出功率对蓄电池进行充电，若达到蓄电池一阶段充电控制上限，则将剩余的功率进行分流。