[发明专利]一种锂离子蓄电池钝化处理控制单元电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于控制锂离子蓄电池钝化操作的控制单元电路。

背景技术

空间碎片的存在对航天器和航天任务的影响日益严重，特别是加大了载人航天的潜在危害。无论从保护空间环境，维护我国外空权益，还是从提高我国空间飞行器在轨运行寿命，保障载人航天安全出发，都需要加强对空间碎片的观测、减缓和防护研究。

蓄电池爆炸是造成卫星在轨解体并产生空间碎片的主要原因。对过去所发生的航天活动在轨解体事件产生原因分析表明，由于蓄电池的爆炸造成的空间碎片量约占可跟踪空间物体的2.25％。目前，国内外对蓄电池在卫星离轨后处于非正常工作条件下的爆炸可能性及防爆技术研究甚少，多数通过蓄电池单体及电池组的自身设计来提高其在正常使用工况下的可靠性和安全性。对蓄电池进行钝化处理已经成为一种提高蓄电池使用安全性的重要手段。

锂离子蓄电池具有比能量高、自放电小、无记忆效应等优势，正在越来越多的被应用到航天器上。在对贮能电源电性能、可靠性要求较高的场合如低地球轨道卫星(LEO)、地球同步轨道卫星(GEO)、空间站、星际登陆器以及星际漫游器等宇航设备，锂离子蓄电池组将成为首选对象。对于锂离子蓄电池的钝化处理，不能采用整组钝化，由于单体电池之间的差异，采用整组钝化时，容易导致个别电池过放电，出现反极。而锂离子电池过放会带来安全性影响，是需要严格禁止的。

通过文献调研可知，国内外对蓄电池在卫星离轨后处于非正常工作条件下的爆炸可能性及防爆技术研究甚少，国内还未在这方面开展过深入研究。目前国内GEO轨道和LEO轨道卫星均无蓄电池组钝化措施。文献“在轨处理器的研究”(中国宇航学会空间能源学术年会，2002，杜文中)提出了一种在轨处理器，该处理器是针对GEO卫星使用的镉镍蓄电池的在轨活化装置，用于在蓄电池组性能衰减时，进行放电活化处理。但该装置在使用上有以下局限性：1、仅适用于GEO轨道的电池在轨活化处理，用途是在提高电池性能而不是任务后消能处理，不能用于任务末期的钝化；2、适用于镉镍蓄电池组，不适用于锂离子蓄电池组；3、采用单继电器方式，无冗余设计，可靠性较差。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种可靠性高的锂离子蓄电池钝化处理控制单元电路。

本发明的技术解决方案是：一种锂离子蓄电池钝化处理控制单元电路，包括钝化主电路、电压检测电路、比较和驱动电路，其中，

钝化主电路：对蓄电池的钝化开关进行控制，包括与蓄电池组中的电池单体个数相同的控制通道，每个控制通道由串联的一个磁保持继电器、一个开关三极管和一个消能电阻组成并串接在对应的一个电池单体的正极和负极之间，当需要进行蓄电池钝化处理时，向各控制通道中磁保持继电器的第一组线包通入电流或者发送锂电钝化开遥控指令，使得各磁保持继电器均处于开通状态，同时发送锂电钝化允许指令使得各控制通道中的开关三极管导通，通过消能电阻对各电池单体进行放电；当在钝化过程中需要停止蓄电池钝化处理时，向磁保持继电器的第二组线包通入电流或者发送锂电钝化关遥控指令，使得磁保持继电器处于关断状态，断开消能电阻与蓄电池单体的连接；

电压检测电路：包括与蓄电池组中的电池单体个数相同的检测通道，每一个检测通道包括一个运算放大器和四个匹配电阻，对于每一个检测通道，蓄电池单体的正极经第一匹配电阻后同时接至运算放大器的同向输入端以及第二匹配电阻的一端，第二匹配电阻的另一端接地；蓄电池单体的负极经第三匹配电阻后同时接至运算放大器的反向输入端以及第四匹配电阻的一端，第四匹配电阻的另一端接运算放大器的输出端，运算放大器的输出送至比较和驱动电路；

比较和驱动电路：包括与检测通道一一对应的比较通道，每一个比较通道均包括一个运算放大器，对于每一个比较通道，运算放大器的反向输入端接至预设的钝化截止电压，运算放大器的正向输入端接与其对应的检测通道中运算放大器的输出，运算放大器的输出端经过驱动放大后接至钝化主电路中对应控制通道的开关三极管的基极，控制该控制通道中开关三极管的导通或者截止。