[发明专利]一种航天用锂电池恒流恒压充电控制电路

说明书

一种航天用锂电池恒流恒压充电控制电路，包括主功率充电回路、恒流控制电路、恒压控制电路和PWM发生电路。电池电压采样信号输入恒压控制电路，充电电流的采样信号输入恒流控制电路，充电开始时，充电电流达到恒流控制电流阀值，恒流控制电路开始工作，输出控制电压信号到PWM发生电路，控制开关管通断，实现恒流控制；随着恒流充电进行，电池电压达到恒压控制电压阀值，充电电流减小，低于恒流控制电流阀值，恒压控制电路开始工作，输出控制电压信号进入PWM发生电路，控制开关管通断，实现恒压充电控制，直到结束充电过程。本发明电路简单，实用性高，实现锂电池先恒流后自动转恒压的充电方式，且两种控制方式有独立的PI环路补偿，可使电路控制更加稳定。

技术领域

本发明涉及锂离子蓄电池充电领域，特别涉及一种航天用锂电池恒流恒压充电控制电路。

背景技术

航天电源在光照期接受太阳电池阵的能量，地影期接收蓄电池组的能量，给整星提供稳定工作电源，并对蓄电池进行充电和维护。锂离子蓄电池具有单体输出电压高，循环寿命长，比能量大，体积小等优点，已大量应用在了当代航天电源系统中。

为了延长锂离子蓄电池的使用寿命和充电效率，锂离子蓄电池一般采用先恒流后恒压的充电方式，在民用领域，大多使用集成IC完成恒压恒流控制，当前航天电源中有使用电压电流双环控制，达到先恒流后恒压的充电方式，但此种充电方式控制环路分为电流内环和电压外环，控制复杂，且限流值一旦确定就无法更改；也有采用仅恒压充电方式，此种充电方式时间过长，初始充电电流电流过大，影响电池的寿命和使用质量；也有采用将电压采样信号和电流采样信号先进行大小比较，然后送入PI补偿电路进行控制的方案，此种方案恒压恒流控制使用同一个PI补偿电路，通常无法使恒压控制环路和恒流控制环路均有足够的相频裕度和幅频裕度，且在恒流转恒压的过程中容易发生振荡。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新的航天用锂电池恒流恒压充电控制电路，实现先恒流后自动转恒压的充电方式，且使恒流控制电路、恒压控制电路两种控制环路均稳定工作。

本发明的上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种航天用锂电池恒流恒压充电控制电路，包括主功率充电回路、恒流控制电路、恒压控制电路和PWM发生电路；

主功率充电回路：利用PWM发生电路产生的PWM信号，对太阳电池阵向锂离子电池BAT的充电电流进行控制；

恒流控制电路：采集主功率充电回路的充电电流信号，以充电电流信号和恒流控制电流阀值作为输入，进行比例和积分运算，得到稳定的恒流控制电压信号，经限流电阻限流后输出给PWM发生电路；

恒压控制电路：对锂离子电池电压进行分压采样，当分压采样后的电压升高到恒压控制电压阀值，充电电流信号低于恒流控制电流阀值时，以分压采样后的电压与恒压控制电压阀值为输入，进行比例和积分运算，得到稳定的恒压控制电压信号，通过箝位二极管输出给PWM发生电路；

PWM发生电路：包括比较器N₄，恒流控制电压信号、恒压控制电压信号均接入比较器N₄的同相输入端，比较器N₄的反相输入端接入锯齿波信号，当恒流控制电压信号或恒压控制电压信号变化时，比较器N₄产生对应脉宽的PWM信号输出给主功率充电回路，实现对锂离子电池BAT的恒流恒压充电控制。