[发明专利]基于S4R型电路拓扑的锂电池充电控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及充电控制设备领域，特别涉及一种基于S⁴R型电路拓扑的锂电池充电控制装置。

背景技术

低轨卫星电源分系统一般由电源控制器、太阳电池阵和锂电池组三部分组成，光照期太阳电池阵除满足负载优先供电，多余的能量给锂电池组充电，阴影期锂电池放电给整星供电。电源分系统采用S⁴R拓扑结构，集中MEA电路控制母线电压，集中BEA电路控制锂电池的充电，具体卫星电源分系统原理如图1所示。

在恒流段充电过程中，集中BEA电路通过采集锂电池的充电电流和锂电池组电压，控制多路太阳电池阵为锂电池组充电，充电电流在设定的电流门限范围内。在恒压段充电过程中，锂电池组的电量已经达到0.9C，集中BEA电路控制充电电流逐渐减小，当充电电流降低至0.03C时，软件发出充电终止信号给集中BEA电路停止充电。

软件采集锂电池组和单体电压、充电电流和放电电流，经过逻辑运算，实现锂电池的充电终止、防过充和充电解锁等功能。

软件控制锂电池的充电管理，主要存在如下问题：由于空间复杂的电子环境，存在单粒子打翻数字计数器的可能，造成软件误发信号给集中BEA电路，造成锂电池组过充或欠充；软件程序跑飞，不参与管理集中BEA控制锂电池的充电，必将导致锂电池过充或充电解锁失效。

锂电池的正常工作关系卫星能源安全，因此有必要设计一套硬件电路作为软件管理充电的热备份，防止在环境复杂的太空或软件程序跑飞导致锂电池过充或欠充，提高锂电池组的充电可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于S⁴R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，以解决在环境复杂的太空，软件管理锂电池充电当程序跑飞时过充或充不上电的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种基于S⁴R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，包括分别与充电主功率电路连接的充电终止电路、充电解锁电路和执行电路；

所述充电终止电路包括锂电池组电压采集电路、充电电流采集电路和最大单体电压采集电路；当采集到的锂电池组电压大于设定值且充电电流小于设定值，或者当采集到的最大单体电压大于设定值，则向执行电路发送充电终止信号；

所述充电解锁电路包括锂电池组电压采集电路和放电电流采集电路；当锂电池组电压低于设定值，或锂电池放电电流高于设定值的时长达到设定时间，则向执行电路发送充电解锁信号；

所述执行电路接收所述充电终止电路和充电解锁电路发送的信号，控制充电主功率电路开始或终止充电。

进一步地，所述最大单体电压采集电路采用差分电路采集各单体电压，采集到的各单体电压通过电压跟随器，得到最大单体电压。

进一步地，还包括对地并联的电阻和电容，起到滤波作用，防止误操作。

进一步地，所述执行电路由D触发器CD4013组成。

本发明提供的基于S⁴R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，设备简便、实用性高，解决了软件管理锂电池组充电当程序跑飞时过充或充不上电的问题，提高了复杂环境中锂电池组充电的可靠性。

附图说明

下面结合附图对发明作进一步说明：

图1为本发明锂电池充放电功率电路原理框图；

图2为本发明单体最大电压采样电路图；

图3为本发明充电终止电路图；

图4为本发明充电解锁电路图；

图5为本发明执行电路图；

图6位本发明总体结构电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的基于S⁴R型电路拓扑的锂电池充电控制装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。