CN107394842A - 基于s4r型电路拓扑的锂电池充电控制装置 - Google Patents

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徐军
李强
谭思明
杨华
徐伟
周成召
焦宇晟
郭形发
杨帆
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Abstract

本发明提供一种基于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；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；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。本发明设备简便、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的问题，提高了复杂环境中锂电池组充电的可靠性。

Description

基于S4R型电路拓扑的锂电池充电控制装置
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。
本发明提供一种基于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。
本发明的锂电池充放电功率电路原理框图如图1所示，由S4R型充电功率电路、霍尔传感器锂电池组、放电开关、放电电路、输出电容阵、集中MEA电路、集中BEA电路和负载组成。集中MEA采集母线电压与基准电压比较后生产电平，电平与锯齿波相减形成PWM波，PWM波控制分流管的通断，同时将PWM波送集中BEA电路。集中BEA电路采集充电电流和锂电池组电压，形成新的PWM波控制充电管的通断。当太阳电池阵无能量输出或负载功率需求大于太阳电池阵输出功率时，锂电池通过放电电路给母线供电。
图2为本发明的单体最大电压采样电路，采用差分电路采集各单体电压，如图2所示以单体1为例，差分电路的电阻Rb1-1＝Rb1-2＝Rb1-3＝Rb1-4＝200K，可得到单体1电压采样Vb1＝Vb1+-Vb1-，即锂电池单体1～n的采样电压Vb1～Vbn，每个单体电压经过电压跟随竞争器，得最大单体电压Vb。
图3为本发明的充电终止电路，包括锂电池组过充终止充电电路和单体过充终止充电电路。
锂电池组过充终止充电电路：采集锂电池组电压VB接入比较器的一输入端，通过与设定值Vref1(充电终止电压)比较，电池电压VB高于设定值Vref1，比较器输出高电平至与门输入端；同时采集充电电流ICb接入比较器的一输入端，通过与设定充电终止电流Iref1相比较，充电电流ICb低于充电终止电流Iref1，比较器输出高电平至与门输入端。锂电池组电压和充电电流同时满足设定要求才可充电终止，与门输出高电平至或门输入端，或门输出高电平至执行电路终止充电。
单体过充终止充电电路：采集锂电池单体最大电压Vb接入比较器的一输入端，通过与设定值Vref2相比较，最大单体电压Vb高于设定值Vref2，比较器输出高电平至或门输入端，或门输出高电平至执行电路终止充电。
电路中对地并联的电阻和电容作滤波用，防止误动作。
图4为本发明的充电解锁电路，包括锂电池组电压解锁电路和放电电流解锁电路组成。
锂电池组电压解锁电路：锂电池组放出一定电量后，需要及时给锂电池充电，采集锂电池组电压VB接入比较器的一输入端，通过与设定值Vref3相比较，锂电池组电压VB低于设定值Vref3，比较器输出高电平至或门输入端，或门输出高电平到执行电路，给锂电池组充电解锁。
放电电流解锁电路：由于霍尔传感器采集的放电电流IDb为负电压，需将负值求反的-IDb，放电电流-IDb接入比较器的一输入端，通过与设定值Iref2相比较，放电电流IDb高于设定值Iref2，且时间大于30s以上，比较器输出高电平至或门输入端，或门输出高电平到执行电路，给锂电池组充电解锁。
图5为本发明的执行电路，主要由D触发器CD4013组成。CD4013接受充电终止电路的高电平信号至复位端RES，CD4013输出低电平至集中BEA电路，终止充电；CD4013接受充电解锁电路的高电平信号至置位端SET，CD4013输出高电平至集中BEA电路，充电解锁。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (3)

1.基于S4R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，其特征在于，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。
2.如权利要求1所述的基于S4R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，其特征在于，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竞争器，得到锂电池最大单体电压。
3.如权利要求1所述的基于S4R型电路拓扑的锂电池充电控制装置，其特征在于，所述执行电路由D触发器CD4013组成。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165730A (zh) * 2019-05-06 2019-08-23 上海空间电源研究所 一种应用于航天器上的s4r型电路及其控制方法
CN112968492A (zh) * 2021-02-26 2021-06-15 上海空间电源研究所 一种航天用锂电池防浮充保护电路
WO2023137900A1 (zh) * 2022-01-19 2023-07-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105529766A (zh) * 2015-12-07 2016-04-27 上海空间电源研究所 一种应用于s4r型电路的防过充装置
CN106602666A (zh) * 2017-01-13 2017-04-26 上海空间电源研究所 锂离子蓄电池组分级充电装置及充电方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105529766A (zh) * 2015-12-07 2016-04-27 上海空间电源研究所 一种应用于s4r型电路的防过充装置
CN106602666A (zh) * 2017-01-13 2017-04-26 上海空间电源研究所 锂离子蓄电池组分级充电装置及充电方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110165730A (zh) * 2019-05-06 2019-08-23 上海空间电源研究所 一种应用于航天器上的s4r型电路及其控制方法
CN112968492A (zh) * 2021-02-26 2021-06-15 上海空间电源研究所 一种航天用锂电池防浮充保护电路
CN112968492B (zh) * 2021-02-26 2024-05-03 上海空间电源研究所 一种航天用锂电池防浮充保护电路
WO2023137900A1 (zh) * 2022-01-19 2023-07-27 宁德时代新能源科技股份有限公司 充电时间确定方法及bms、电池、电能设备

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