CN111541226A - 一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，步骤如下：1)所述执行器件串联在充电回路上，初始继电器或者开关为闭合状态；2)采集处理系统采集锂离子蓄电池单体电压，对采集的电池单体电压进行大小排序并计算电池单体电压的最大值和最小值与排序的中间值的差值；3)初始设定锂离子电池充满时的电池单体电压V1；设定锂离子电池过充保护功能触发时的单体电压V2；设定锂离子蓄电池充电启动时的单体电压V3；4)对蓄电池过充触发满足条件进行实时判断。
Description
技术领域
本发明属于飞行器电源－电池充电控制领域，具体涉及一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，可以适应于1个电池单体充电控制或者多个电池单体组成的多机组电池的充电控制。
背景技术
随着储能技术的不断发展，锂离子蓄电池由于比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长等特点，已经逐步取代镉镍、银锌及氢镍等储能电池体系，现已广泛应用于航天领域。
锂离子蓄电池在使用过程中，切忌要防止电池过充，因为过充不仅会影响电池的使用寿命，严重时会产生安全隐患，尤其在高压电源系统体系中，对锂离子蓄电池充电控制的安全性要求更高，因此需要一种适用于高压锂离子蓄电池防过充控制装置，既能有效的防止锂离子蓄电池过充，又不影响蓄电池正常在轨充放电循环。
发明内容
本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种锂离子蓄电池防过充控制方法，用以解决即能有效防止锂离子蓄电池过充，又不影响蓄电池正常在轨充放电循环的难题。
本发明通过如下技术方案予以实现：一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，用于单个电池或者多个电池通过串联并联组成的电池组，涉及硬件包括控制锂离子蓄电池充电通路接通、断开的执行器件，以及用于蓄电池参数采集、蓄电池控制和处理的采集处理系统；步骤如下：
1)所述执行器件串联在充电回路上，初始继电器或者开关为闭合状态；
2)采集处理系统采集锂离子蓄电池单体电压，对采集的电池单体电压进行大小排序并计算电池单体电压的最大值和最小值与排序的中间值的差值，若某个电池单体电压与该电池组所有参与控制的单体电压的中间值的差值连续N次大于F，或连续N次小于F，则该电池单体不参与充电保护判断；
3)初始设定锂离子电池充满时的电池单体电压V1；V1为3.98V～4.2V间任意值；设定锂离子电池过充保护功能触发时的单体电压V2，V2为3.98V～4.3V间任意值，且V2＝V1+0.02；设定锂离子蓄电池充电启动时的单体电压V3；V3为3.98V～4.2V间任意值，且V3＝V1-0.1；
4)对蓄电池过充触发满足条件进行实时判断，当判断采集的电池单体电压N次达到V2时，触发充电主回路继电器或者开关断开该电池的充电通路，停止对该组电池进行充电；当采集的锂离子蓄电池单体电压连续N次低于V3时，触发充电主回路继电器接通指令，将串联在充电主回路上的继电器或者开关接通。
所述控制锂离子蓄电池充电通路接通、断开的执行器件为继电器或者开关。
采集处理系统实时采集锂离子蓄电池组内各单体电池的电压，连续两次采集的时间间隔为T，T取值为100～800ms。
所述N取值3～10次，F取100～200mV。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
一般的锂离子蓄电池防过充装置仅是通过硬件执行装置实现，如采用熔断器或者机构，智能化程度低，可靠性较差，过充触发后且不易恢复。本发明采用软件硬件联合实现，自动化程度高，可靠性高，应用范围广。本发明设计的空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，可以通过指令使能控制过充控制功能的允许或者禁止，自动化程度高，同时通过控制充电主回路继电器，可以从根本上消除了蓄电池过充的风险，采用蓄电池单体电压和供电电流冗余判断的方式触发接通充电主回路继电器，提高了充电控制的可靠性，且设计有单体故障诊断功能，可以防止误判断，即解决了锂离子蓄电池过充的风险，又不影响蓄电池正常在轨充放电循环，可靠性高，可以应用于单组或者多组的锂离子蓄电池充电控制，应用范围广。
附图说明
图1为防过充控制装置组成框图。
图2为三机组锂离子蓄电池防过充控制方法流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法所涉及的硬件装置组成图，用于单个电池或者多个电池通过串联并联组成的电池组，涉及硬件包括控制锂离子蓄电池充电通路接通、断开的执行器件，以及用于蓄电池参数采集、蓄电池控制和处理的采集处理系统；
结合三机组锂离子蓄电池的防过充控制装置作为实施例对本发明进行详细阐述。如图2所示，本发明实施例包括以下步骤：
步骤一、在电池组A、B、C的充电主回路端串联继电器，初始继电器为闭合状态；
步骤二、发送电池组A充电主回路继电器使能启动指令、电池组B充电主回路继电器使能启动指令、电池组C充电主回路继电器使能启动指令，分别将电池组A、B、C的充电主回路自动接通/断开功能启动；
步骤三、首先进行A电池组过充控制判断。充电控制软件实时采集电池组A的各电池单体的电压、温度参数，连续两次采集的时间间隔为500ms；
步骤四、充电控制软件对电池组A的充电控制使能启动判断，并对所有A组电池单体电压进行故障诊断，判断电池组A的充电控制使能启动，且当某单体电压与该电池组所有参与控制单体电压的中值的压差连续10次大于200mV，或连续10次小于200mV，则判断为电池单体失效或者电池单体电压采集电路故障，执行对应单体控制无效信号,该电池单体不再参与充电控制。
步骤五、设定A组锂离子电池充满时的单体电压3.98V，锂离子电池过充保护功能触发时的单体电压4.00V，设定锂离子电池充电启动时单体电压3.88V；
充电控制正常情况下，当采集A组锂离子蓄电池单体电压连续5次达到3.98时，充电电流即会减小，直至变为0A，若充电控制功能异常，充电电流不减小或者不减小至0A，则锂离子电池会继续充电，单体电压继续增加，当采集电池单体电压5次达到4.0V时，触发A组电池的充电主回路继电器断开该组电池的充电回路，从而切断A组电池的充电电流，以达到过充保护的目的。
当采集的锂离子蓄电池单体电压连续5次低于3.88时，触发A机组电池充电主回路继电器接通，以备后续对A组电池继续充电，防止电池过放，从而保证电池的正常使用。
步骤六、A组电池过充控制判断结束之后依次进行电池组B、电池组C的过充控制判断，电池组C判断结束之后返回继续进行电池组A的判断，以此循环。
步骤七、若不进行电池过充控制，可分别发送电池组A充电主回路继电器使能禁止指令、电池组B充电主回路继电器使能禁止指令、电池组C充电主回路继电器使能禁止指令，分别将电池组A、B、C的充电主回路自动接通/断开功能禁止；
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，用于单个电池或者多个电池通过串联并联组成的电池组，涉及硬件包括控制锂离子蓄电池充电通路接通、断开的执行器件，以及用于蓄电池参数采集、蓄电池控制和处理的采集处理系统；其特征在于步骤如下：
1)所述执行器件串联在充电回路上，初始继电器或者开关为闭合状态；
2)采集处理系统采集锂离子蓄电池单体电压，对采集的电池单体电压进行大小排序并计算电池单体电压的最大值和最小值与排序的中间值的差值，若某个电池单体电压与该电池组所有参与控制的单体电压的中间值的差值连续N次大于F，或连续N次小于F，则该电池单体不参与充电保护判断；
3)初始设定锂离子电池充满时的电池单体电压V1；V1为3.98V～4.2V间任意值；设定锂离子电池过充保护功能触发时的单体电压V2，V2为3.98V～4.3V间任意值，且V2＝V1+0.02；设定锂离子蓄电池充电启动时的单体电压V3；V3为3.98V～4.2V间任意值，且V3＝V1-0.1；
4)对蓄电池过充触发满足条件进行实时判断，当判断采集的电池单体电压N次达到V2时，触发充电主回路继电器或者开关断开该电池的充电通路，停止对该组电池进行充电；当采集的锂离子蓄电池单体电压连续N次低于V3时，触发充电主回路继电器接通指令，将串联在充电主回路上的继电器或者开关接通。
2.根据权利要求1所述的一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，其特征在于：所述控制锂离子蓄电池充电通路接通、断开的执行器件为继电器或者开关。
3.根据权利要求1所述的一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，其特征在于：采集处理系统实时采集锂离子蓄电池组内各单体电池的电压，连续两次采集的时间间隔为T，T取值为100～800ms。
4.根据权利要求1所述的一种空间用锂离子蓄电池防过充控制方法，其特征在于：所述N取值3～10次，F取100～200mV。
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| CN112271765A (zh) * | 2020-09-28 | 2021-01-26 | 北京空间飞行器总体设计部 | 一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法 |
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