CN105449756B - 卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统 - Google Patents

卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,包括在轨管理模块、应急保护模块和锂离子蓄电池组在轨不同阶段管理模式方法。在轨管理模块用于防止锂离子蓄电池组过分充电;应急保护模块用于防止锂离子蓄电池组过分放电;锂离子蓄电池组在轨不同阶段的使用管理模式方法用于提高锂离子蓄电池组在轨运行寿命。本发明实现了卫星锂离子蓄电池电源分系统的在轨管理控制,也从根本上大大提高了系统的可靠性。

Description

卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统
技术领域
发明涉及航天器电源分系统设计技术领域,具体地,涉及一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统。
背景技术
卫星电源分系统通常采用太阳电池阵-蓄电池体系、可调节直流母线系统供电方案,寿命期间,电源分系统完成对星上各分系统负载的不间断供电,包括长期功率、短期功率。光照期完成太阳电池阵能源采集,把太阳光能转化为电能,对负载供电和给蓄电池组充电,在阴影期由蓄电池通过放电调节器向母线供电或光照期负载功率超过太阳电池阵供电能力时,由蓄电池补充供电。
电源分系统的寿命长短与电源分系统对蓄电池的控制、蓄电池的使用条件、使用模式密切相关,卫星电源分系统在轨控制管理可大大提高电源分系统在轨运行的可靠性和长寿命运行。
目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道,也尚未收集到国内外类似的资料。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足,提供了一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的在轨管理控制,该锂离子蓄电池电源分系统在轨管理控制,提高了电源分系统的在轨可靠性和寿命。
为实现上述目的,本发明是通过以下技术方案实现的。
一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,包括在轨管理模块、应急保护模块以及锂离子蓄电池组在轨管理模块;其中:
所述在轨管理模块用于防止锂离子蓄电池组过分充电;
所述应急保护模块用于防止锂离子蓄电池组过分放电,并向下位机发送蓄电池欠压保护指令;
所述锂离子蓄电池组在轨管理模块用于锂离子蓄电池组在不同在轨阶段的使用管理。
优选地,所述在轨管理模块包括充电锁定电路和充电解锁电路;
当同时满足如下条件时,所述在轨管理模块的充电锁定电路启动,并自主发送蓄电池充电锁定指令:
-卫星星体向阳面未丢失太阳;
-锂离子蓄电池组电压大于充电锁定电压;
-锂离子蓄电池组充电电流小于充电锁定电流;
锂离子蓄电池组通过充电解锁电路恢复充电。
优选地,所述应急保护模块包括电池断电保护电路以及能源应急保护电路;
当锂离子蓄电池组电压小于等于U1时,所述电池断电保护电路开启,并执行蓄电池断电;
当锂离子蓄电池组电压小于阈值U2时,能源应急保护电路发送蓄电池欠压保护指令:
-如果下位机模块未执行蓄电池欠压保护指令,则判定下位机的总线通讯异常,同时发送下位机备开主关指令,并再次发送蓄电池欠压保护指令;
锂离子蓄电池组的重新放电指令通过地面遥控执行。
优选地,所述U1为19.8V。
优选地,在卫星寿命初期,所述U2为22.2V;在卫星寿命末期,所述U2为21.3V。
优选地,所述锂离子蓄电池在轨管理模块包括如下管理模式:
在不同阶段采用不同的管理模式以提高电源系统在轨可靠性和寿命。
本发明提供的卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,通过卫星下位机自主实现电源分系统锂离子蓄电池组防过充、防过放自主控制,通过锂离子蓄电池组在轨不同阶段的管理控制,可以大大提高电源分系统在轨高可靠性长寿命运行。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
1、本发明通过卫星下位机对锂离子蓄电池组的过充电、过放电自主控制,达到电源分系统在轨的高可靠性运行。
2、本发明实现了卫星锂离子蓄电池电源分系统的在轨不同阶段管理控制,从根本上大大提高了电源系统的在轨寿命。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1是本发明卫星用锂离子蓄电池电源分系统的原理结构框图。
图2是锂离子电池在轨过充保护管理控制流程图。
图3是锂离子电池在轨过放保护管理控制流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。
本实施例提供了一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的在轨控制自主管理系统,包括在轨管理模块、应急保护模块以及锂离子蓄电池组在轨管理模块;其中:
所述在轨管理模块用于防止锂离子蓄电池组过分充电;
所述应急保护模块用于防止锂离子蓄电池组过分放电,并向下位机发送蓄电池欠压保护指令;
所述锂离子蓄电池组在轨管理模块用于锂离子蓄电池组在不同在轨阶段的使用管理。
具体为:
在轨管理模块主要是防止锂离子蓄电池组过分充电,当同时满足下面3个条件时,卫星自主发送蓄电池充电锁定指令。
1)星体向阳面未丢失太阳;
2)蓄电池组电压大于充电锁定电压;
3)蓄电池组充电电流小于充电锁定电流。
蓄电池充电锁定后,其解锁操作由电源自行控制,即为使蓄电池能够恢复充电,电源控制器设置了充电解锁电路。
应急保护模块主要是防止锂离子蓄电池组过分放电,当蓄电池组电池电压小于等于U1(19.8V)时,电源自动执行蓄电池断电,电池组的重新放电指令由地面遥控执行。
能源应急保护指锂离子蓄电池电压小于阈值U2(其中卫星寿命初期U2=22.2V,卫星寿命末期U2=21.3V)时,发送蓄电池欠压保护指令,如果未执行该指令,则判定下位机总线通讯异常,发送下位机备开主关指令,并再次发送蓄电池欠压保护指令。
锂离子蓄电池在轨管理模块在各阶段采用不同的管理模式明确了卫星在长光照期等不同轨道阶段的在轨管理控制,详见表1。
本实施例提供的卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,实现了通过卫星下位机自主实现电源分系统锂离子蓄电池组防过充、防过放自主控制,通过锂离子蓄电池组在轨不同阶段的管理控制,可以大大提高电源分系统在轨高可靠性长寿命运行。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本发明的实质内容。

Claims (3)

1.一种卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,其特征在于,包括在轨管理模块、应急保护模块以及锂离子蓄电池组在轨管理模块;其中:
所述在轨管理模块用于防止锂离子蓄电池组过分充电;
所述应急保护模块用于防止锂离子蓄电池组过分放电,并向下位机发送蓄电池欠压保护指令;
所述锂离子蓄电池组在轨管理模块用于锂离子蓄电池组在不同在轨阶段的使用管理;
所述锂离子蓄电池组在轨管理模块包括如下管理模式:
-长光照期:锂离子蓄电池组在0℃~10℃温度下在轨储存,如果由于自放电和电压采样电路的消耗,致使锂离子蓄电池组任一单体电压下降至3.8V,则以0.1C~0.05C电流充电,直至锂离子蓄电池组任一单体电压达到3.95V;
-长光照期到进入下一个地影期前15天:在进入地影期前15天,将均衡控制电路开启,锂离子蓄电池组以0.1C~0.05C电流充电至任一单体蓄电池电压达到标准充电电压后充电终止,等到进入地影期前一天,锂离子蓄电池组正常充满电;
-地影期:进入地影期后,锂离子蓄电池组正常进行充放电循环,均衡控制设置为禁止,工作温度充放电时最佳温度为10℃~30℃;
-地影期结束,长光照期开始:锂离子蓄电池组以0.1C~0.05C电流恒流充电至每个单体电压到3.9V时,停止充电,将蓄电池组在0℃~10℃温度下在轨储存。
2.根据权利要求1所述的卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,其特征在于,所述在轨管理模块包括充电锁定电路和充电解锁电路;
当同时满足如下条件时,所述在轨管理模块的充电锁定电路启动,并自主发送蓄电池充电锁定指令:
-卫星星体向阳面未丢失太阳;
-锂离子蓄电池组电压大于充电锁定电压;
-锂离子蓄电池组充电电流小于充电锁定电流;
锂离子蓄电池组通过充电解锁电路恢复充电。
3.根据权利要求1所述的卫星用锂离子蓄电池组电源分系统的自主管理系统,其特征在于,所述应急保护模块包括电池断电保护电路以及能源应急保护电路;
当锂离子蓄电池组电压小于等于U1时,所述电池断电保护电路开启,并执行蓄电池断电;
当锂离子蓄电池组电压小于阈值U2时,能源应急保护电路发送蓄电池欠压保护指令:
-如果下位机未执行蓄电池欠压保护指令,则判定下位机的总线通讯异常,同时发送下位机备开主关指令,并再次发送蓄电池欠压保护指令;
锂离子蓄电池组的重新放电指令通过地面遥控执行;
其中,所述U1为19.8V;在卫星寿命初期,所述U2为22.2V;在卫星寿命末期,所述U2为21.3V。
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