[发明专利]一种电源的管理模块

说明书

本发明涉及一种电源的管理模块，所述电源作为卫星电源至少还包括太阳能电池阵列、储能模块，管理模块至少包括电压采集装置、储能部件、开关以及控制处理器，在所述储能模块内的多个所述超级电容供电的过程中不同所述超级电容在同一时刻的放电电压之差超过第一阈值的情况下，所述管理模块配置为：同一时刻至少采集三个所述超级电容的电压，并以电压较低的所述超级电容的电压为基准电压，从而生成当前时刻采集的所有超级电容的识别值。

本发明是申请号为202010375077.2，申请日为2020年05月07日，申请类型为发明，申请名称为一种卫星电源系统及其配置方法的分案申请。

技术领域

本发明涉及卫星在轨供电技术领域，尤其涉及一种电源的管理模块。

背景技术

目前绝大多数人造卫星均使用太阳能作为能源的输入，而太阳能光伏应用属于间歇能源利用，很多情况下需要与之配套的蓄电系统。现有卫星的蓄电系统一般采用锂电池(Li-ion)，锂电池的能量密度高达150Wh/kg，但是其功率密度小于75W/kg，而且为了延长卫星在轨工作寿命，电池放电深度一般要求不高于20％。目前高功耗负载的在轨应用越来越普遍，通过增加蓄电池数量来达到设计要求，增加了系统重量和体积，也无法有效提高系统性能，这将限制微纳卫星的应用。

超级电容(Electrical Double Layer Capacitor，EDLC)具有很高的功率密度(大于1400W/kg)，放电深度可到100％，并且充放电循环次数可超过万次，充放电循环寿命远高于锂电池。而且文献[1]Alkali,MuhammadEdries,MohamedKhan,ArifurH.Masui,Cho,Minkwon.Preliminary Study of Electric Double Layer Capacitor as an EnergyStorage of Simple Nanosatellite Power System.[C]//65th InternationalAstronautic Congress(IAC),29th September-4th October 2014表明超级电容的操作温度范围在-40～+65℃，符合卫星在轨工作的温度要求，并且真空环境对超级电容基本没有影响，震动测试结果满足要求。但是超级电容的能量密度远远低于锂电池的能量密度。

例如，公开号为CN106602694A的中国专利文献公开了基于超级电容的微纳卫星电源系统，包括超级电容、能量输入模块；所述能量输入模块包括太阳能电池阵，向超级电容充电，超级电容通过母线和星上载荷电连接；还包括管理单元，管理单元基于最大功率跟踪算法控制能量输入模块储能单元充电；所述电源系统包括蓄电池组；所述蓄电池组和超级电容分别通过不调节一次母线与能量输入模块连接；所述管理单元控制蓄电池组和超级电容的充电状态，并切换超级电容或蓄电池组向星上载荷和平台供电。该发明通过超级电容与蓄电池的组合实现高功率密度和高能量密度的星上电源系统。超级电容-蓄电池构成的复合电源，能够将超级电容的高功率密度特点和蓄电池的高能量密度特点结合，既能提高电源系统的短时高功率输出能力，也具备持久的动力输出能力，并且超级电容的循环寿命高，寿命不受放电深度的影响，能够极大的提高电源系统的寿命。但是，单个的超级电容工作电压普遍偏低(大多数情况下不超过3V)，因此在星上使用场景下，为了匹配卫星平台内不同用电设备的功率要求，常常串联多个超级电容来使用，以匹配蓄电池和负载的供电电压。但是由于制造工艺的差别，不同超级电容的内阻、电容量、漏电流等参数差异较大，尤其是在串联充放电的过程中，单体超级电容的参数不同会造成某些超级电容在充电的过程中过充或者是在放电的过程中过放，不仅损害单个超级电容的寿命，而且影响串联超级电容的能量利用率。特别是在超级电容组与蓄电池组结合使用的模式下，超级电容组需要通过功率变换器与蓄电池组并联，来控制蓄电池的放电电流和对蓄电池进行充电，如果超级电容的电压不稳定势必会对卫星电源系统的可靠性和稳定性带来影响。