[发明专利]一种航天器锂电池在轨高效自主管理及保护系统

说明书

本发明提供一种航天器锂电池在轨高效自主管理及保护系统，包括锂电池充放电调节装置，包括若干独立的锂电池充放电调节电路，分为两组BCDRiA、BCDRiB，i根据功率需求可灵活配置；旁路开关，用于当某个锂电池单体或并联组件的电压范围超出预设阈值范围后，将该锂电池单体或并联组件切换为旁路的装置；中心计算机，与所述锂电池充放电调节装置通信，采集充放电调节相关遥测，进行锂电池在轨充放电自主管理，并在监测到遥测异常时，进行故障处理和保护。本发明能够解决现有技术中锂电池在轨充放电管理依赖能源软件，存在方案复杂，可靠性较低，安全性不足的问题，提高锂电池在轨运行以及整星的能源安全。

技术领域

本发明应用于航天器智能自主管理中，尤其是涉及航天器锂电池在轨自主管理及保护系统。

背景技术

目前锂电池在航天器中广泛应用，为了保证锂离子在轨长寿命工作，针对长光照期和地影期，必须开展锂电池在轨自主管理及保护设计。

传统锂电池在轨充放电管理方案通常依靠能源软件完成锂电池限压控制，在长时间搁置期间，依靠能源软件实现补充充电，较为复杂。后续，为了简化软件状态，依靠硬件完成锂电池限压控制，但是充放电转换的软件状态包括长时间搁置期间的补充充电依然只能依靠能源软件完成。

发明内容

为了解决现有技术中锂电池在轨充放电管理依赖能源软件，存在方案复杂，可靠性较低，安全性不足的问题，本发明提出一种航天器锂电池在轨高效自主管理及保护系统，提高锂电池在轨运行以及整星的能源安全，进一步优化了锂电池在轨充放电自主管理对整星软件资源的需求，同时实现锂电池过充电和过放电保护。

为实现上述目的，本发明采用如下方案：

本发明提出一种航天器锂电池在轨高效自主管理及保护系统，包括：

锂电池充放电调节装置，包括若干独立的锂电池充放电调节电路(BatteryCharge and Discharge Regulator,BCDR)，分为A、B两组，分别给两组锂离子蓄电池组充电，每个独立的所述BCDR根据分组命名为BCDRiA或BCDRiB，其中i为BCDR在组内的编号，i的最大值根据功率需求可灵活配置；

旁路开关，当某个锂电池单体或并联组件的电压范围超出预设阈值范围后，通过旁路开关将该电池单体或并联组件旁路；

中心计算机，通过1553B总线与所述锂电池充放电调节装置通信，采集充放电调节相关遥测，包括：蓄电池电压、蓄电池充电电流、蓄电池放电电流、母线电压放大信号等，进行锂电池在轨充放电自主管理，如果监测到遥测异常，进行故障处理和保护。

进一步地，航天器锂电池在轨高效自主管理及保护系统以硬件电路为主，在所述锂电池充放电调节装置中采用硬件电路实现锂电池恒流限压控制，即在锂电池充放电调节装置中，通过电流闭环硬件电路实现锂电池恒流充电，达到限压值后，通过电压闭环硬件电路实现锂电池恒压充电直至充电电流减小至0，同时由中心计算机中能源软件自主判断处于光照或者地月影状态，并根据判断结果进行光照季和地(月)影季的切换。

进一步地，所述自主判断光照/地(月)影标志的策略中，所述光照切换为地(月)影的转换条件为中心计算机能源软件连续3帧遥测数据满足：蓄电池放电电流大于第1预设阈值；所述锂电池充放电调节装置中的母线误差放大信号小于第2预设阈值；条件满足后中心计算机能源软件给锂电池充放电调节装置发送蓄电池组恒压充电电压设置指令和蓄电池组恒压充电电流设置指令，将指令码值调整至地影季阈值，同时，将光照/地(月)影标志设置为地(月)影。