[发明专利]一种氢镍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氢镍蓄电池钝化操作的控制单元电路。

背景技术

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。

对于钝化处理，由于卫星所处轨道不同，蓄电池的工作状态也不同，需要采取不同的技术手段。未来航天器储能电源发展趋势趋向于IPV氢镍蓄电池。对于氢镍蓄电池组，钝化实施有两种形式，其一为单体钝化，即用一定阻值的电阻连接到每只单体上进行放电；其二为电池组钝化，即用一个大电阻连接到整个电池组上。由于单体电池之间的差异，采用第二种方法时，容易导致个别电池过放电，出现反极，需要对单体电池电压进行巡检。然而，由于氢镍蓄电池单体电压在1.25V左右，在卫星应用中为满足蓄电池组电压需求常采用多节电池串联，电池节数比较多，若采用单体钝化方式，考虑可靠性设计，将采用大量的继电器，这将使得钝化电路比较庞大、复杂，重量过重，因而氢镍蓄电池组钝化采用能够对电池组放电的钝化装置。

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，不适用于氢镍蓄电池组；3、电路采用单体活化方式，设备庞大复杂；4、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、体积小、重量轻的氢镍蓄电池钝化处理控制单元电路。

本发明的技术解决方案是：一种氢镍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，包括串联的两个磁保持继电器和一个消能电阻，两个磁保持继电器的两组触点串联，钝化主电路串接在蓄电池组的正极和负极之间；当需要进行蓄电池钝化处理时，同时向两个磁保持继电器的同侧的第一组线包通入电流或者发送开遥控指令，使得两个磁保持继电器同时处于开通状态，通过消能电阻对蓄电池组进行放电；当需要停止蓄电池钝化处理时，同时向两个磁保持继电器的同侧的第二组线包通入电流或者发送关遥控指令，使得两个磁保持继电器同时处于关断状态，断开消能电阻与蓄电池组的连接；

电压检测电路：包括与蓄电池组中的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，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以及一个控制三极管和一个电容，每一个比较通道均由一个运算放大器构成，各比较通道的运算放大器的同向输入端均接至预设的截止电压，各比较通道的运算放大器的反向输入端分别接与其对应的检测通道运算放大器的输出，各比较通道的运算放大器的输出端经过逻辑或的比较后经过电容接至控制三极管的基极，控制三极管的发射极接地，控制三极管的集电极接至钝化主电路中两个磁保持继电器的同侧的第二组线包。