CN112271765A - 一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，涉及锂离子蓄电池技术领域，能够在检测到锂离子蓄电池组的电压高于锂离子蓄电池组保护电压时，根据过充电的程度不同，利用蓄电池组电压、结构块电压、单体电压三种参数组合判读的方式，输出相应的控制信号，依次进行信号报警、降低充电档位、终止充电处理，直至将太阳阵的全部能量分流掉，避免对锂离子蓄电池组造成过充电危险。

Description

一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法
技术领域
本发明涉及锂离子蓄电池技术领域，具体涉及一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法。
背景技术
锂离子蓄电池相比镉镍蓄电池、氢镍蓄电池在重量体积方面有明显优势，在航天器上得到广泛应用，并成为太阳翼-蓄电池组电源系统的首选储能设备。航天器对锂离子蓄电池的安全性和循环寿命有很高的要求，原因有：1.锂离子蓄电池安全性直接关系到整个航天器的安全，蓄电池组的失效将直接导致航天器失效；2.随着航天器寿命要求不断提高，对电池的循环寿命要求也相应提升，目前在30％放电深度下的循环次数要求已经达到50000次以上。在保证电池的安全性和循环寿命方面，除了电池本身的电化学性能保证外，合理的充电管理也是一个重要的因素。因为如果电池经常过充电，会导致循环寿命严重下降，过充电严重时甚至会带来电池鼓胀、爆炸等安全性问题。
目前航天器用锂离子蓄电池组充电管理主要采取硬件恒流恒压充电的方法。在充电前期，以恒定的充电电流充电，限制充电倍率；在充电后期，以恒定电压进行充电，限制充电终压，防止蓄电池过充电。但这种仅靠硬件方式防止过充电的方法存在如下弊端：
(1)硬件实现的充电终止电压档位有限。在蓄电池组性能发生变化时，比如寿命末期性能衰减、单体开路、短路失效时，对充电终止电压的要求也相应的发生变化。硬件充电档位不能完全匹配电池充电状态要求；
(2)充电通路上发生短路故障时无法实现充电终压控制，充电终止电压的控制通过调整开关管实现，在发生开关管短路故障时，充电控制失效，蓄电池将发生过充电。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，能够在检测到锂离子蓄电池组的电压高于锂离子蓄电池组保护电压时，根据过充电的程度不同，利用蓄电池组电压、结构块电压、单体电压三种参数组合判读的方式，输出相应的控制信号，依次进行信号报警、降低充电档位、终止充电处理，直至将太阳阵的全部能量分流掉，避免对锂离子蓄电池组造成过充电危险。
本发明的技术方案为：一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，包括如下步骤：
第一步：设置蓄电池组过充保护使能和过充保护禁止两条指令来约束锂离子蓄电池组的自主管理行为，并转入第二步；
第二步：判断锂离子蓄电池组过充保护使能状态，当遥测蓄电池组过充保护使能状态处于允许状态时，进行过充保护，转入第三步；
第三步：采集锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压、所有蓄电池单体的单体电压，作为冗余判断参数，并转入第四步；
第四步：将所有蓄电池单体电压分别与单体过充电压阈值相比，当任一蓄电池单体电压大于单体过充电压阈值时，发出过充电信号Ⅰ，作为报警信号，同时，转入第五步；
第五步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅰ且小于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并降低充电档位，否则，转入第六步；其中，过充阈值Ⅰ小于过充阈值Ⅱ；
第六步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并停止对锂离子蓄电池组充电。
优选地，还包括：
第七步：停止充电后，锂离子蓄电池组的电压将逐渐降低，当检测到锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和小于锂离子蓄电池组电压阈值，恢复对锂离子蓄电池组充电。
优选地，所述第五步中，根据充电档位间隔大小，降低档位的档数能够预设。
有益效果：
1、本发明的过充电保护方法，能够在检测到锂离子蓄电池组的电压高于锂离子蓄电池组保护电压时，根据过充电的程度不同，利用蓄电池组电压、结构块电压、单体电压三种参数组合判读的方式，输出相应的控制信号，依次进行信号报警、降低充电档位、终止充电处理，直至将太阳阵的全部能量分流掉，避免对锂离子蓄电池组造成过充电危险。
2、本发明为了防止终止充电后，无法再次充电的风险，设计了监测策略，以确保锂离子蓄电池组的电压降低到设定值后，及时恢复对锂离子蓄电池组充电。
附图说明
图1为本发明过充电保护方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
实施例1：
本实施例提供了一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，能够在检测到锂离子蓄电池组的电压高于锂离子蓄电池组保护电压时，根据过充电的程度不同，利用蓄电池组电压、结构块电压、单体电压三种参数组合判读的方式，输出相应的控制信号，依次进行信号报警、降低充电档位、终止充电处理，直至将太阳阵的全部能量分流掉，避免对锂离子蓄电池组造成过充电危险。
如图1所示，该过充电保护方法包括如下步骤：
第一步：设置蓄电池组过充保护使能和过充保护禁止两条指令来约束锂离子蓄电池组的自主管理行为，并转入第二步；
第二步：判断锂离子蓄电池组过充保护使能状态，当遥测蓄电池组过充保护使能状态处于允许状态时，进入过充保护待命阶段，转入第三步；
第三步：采集锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压、所有蓄电池单体的单体电压，作为冗余判断参数，并转入第四步；其中，理论上，锂离子蓄电池组的组电压等于所有蓄电池块的块电压之和，等于所有蓄电池单体的单体电压之和；
第四步：将所有蓄电池单体电压分别与单体过充电压阈值相比，当任一蓄电池单体电压大于单体过充电压阈值时，发出过充电信号Ⅰ，作为报警信号，同时，转入第五步；
第五步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅰ且小于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并降低充电档位，否则，转入第六步；其中，过充阈值Ⅰ小于过充阈值Ⅱ；
其中，根据充电档位间隔大小的具体设置，降低档位的档数能够预设；
第六步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并停止对锂离子蓄电池组充电。
实施例2：
在实施例1的基础上，停止充电后，锂离子蓄电池组的电压将逐渐降低，当检测到锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和小于锂离子蓄电池组电压阈值，恢复对锂离子蓄电池组充电。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：设置蓄电池组过充保护使能和过充保护禁止两条指令来约束锂离子蓄电池组的自主管理行为，并转入第二步；
第二步：判断锂离子蓄电池组过充保护使能状态，当遥测蓄电池组过充保护使能状态处于允许状态时，进行过充保护，转入第三步；
第三步：采集锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压、所有蓄电池单体的单体电压，作为冗余判断参数，并转入第四步；
第四步：将所有蓄电池单体电压分别与单体过充电压阈值相比，当任一蓄电池单体电压大于单体过充电压阈值时，发出过充电信号Ⅰ，作为报警信号，同时，转入第五步；
第五步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅰ且小于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并降低充电档位，否则，转入第六步；其中，过充阈值Ⅰ小于过充阈值Ⅱ；
第六步：当锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和大于过充阈值Ⅱ时，发出过充电信号Ⅱ，并停止对锂离子蓄电池组充电。
2.如权利要求1所述的用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，其特征在于，还包括：
第七步：停止充电后，锂离子蓄电池组的电压将逐渐降低，当检测到锂离子蓄电池组的组电压、所有蓄电池块的块电压之和、所有蓄电池单体的单体电压之和中任意两个以上的总和小于锂离子蓄电池组电压阈值，恢复对锂离子蓄电池组充电。
3.如权利要求1所述的用于航天器的锂离子蓄电池组过充电保护方法，其特征在于，所述第五步中，根据充电档位间隔大小，降低档位的档数能够预设。
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