[发明专利]一种空间用蓄电池充电控制系统及方法

摘要

本发明公开了一种空间用蓄电池充电控制系统，可以采用多个太阳电池阵组合的方式对蓄电池进行大电流限流充电及小电流可选涓流充电。上述系统实施的电路简单、可靠性高，控制精度准确，可在卫星在轨期间为蓄电池进行合理的充电管理，可以有效提高蓄电池寿命，增加在轨使用时间。蓄电池充电控制系统电路共分为两个阶段，第一阶段以PWM控制方式对MOSFET管进行开关控制，可以对多余太阳电池阵功率进行分流，控制蓄电池一阶段大电流恒流充电；第二阶段以电量计计算判断蓄电池电量符合情况，若符合电流转换要求则通过涓流选择控制进行涓流充电。

主权项

1.一种空间用蓄电池充电控制系统，其特征在于，包括：太阳电池阵、一阶段充电控制主回路、控制电路、涓流组合电路和电量计控制软件；所述太阳电池阵和一阶段充电控制主回路并联在母线两端，所述控制电路一端接母线输出，另外一端接一阶段充电控制主回路；所述控制电路根据母线输出功率对充电控制主回路输出控制信号；在光照期负载功率减少时，充电控制主回路在满足母线输出功率的需求下对蓄电池组提供充电功率，多余功率再对地分流；在光照期负载功率增加时，充电控制主回路减少蓄电池组充电功率用以补充母线输出功率；所述涓流组合电路一端接太阳电池阵，另外一端接蓄电池；电量计控制信号一端接蓄电池采样电阻进行数据采样，另外一端接控制电路；所述一阶段充电控制主回路包括：母线输出支路、一阶段充电支路，以及充电开关；所述充电开关根据来自电源系统指令要求接通或者断开充电支路；所述一阶段充电控制主回路包括：二极管支路和MOS管支路；所述二极管支路包括母线输出二极管支路和充电二极管支路；所述MOS管支路包括母线输出MOS管支路和充电MOS管支路；所述母线输出二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接母线输出；所述母线输出MOS管支路D极接所述母线二极管支路正极和太阳电池阵，S极接回线，G极相互连接；所述充电二极管支路正极连接太阳电池阵，负极连接所述充电MOS管支路的D极；所述充电MOS管的S极接充电的蓄电池，G极接控制电路；其中，太阳电池阵输出和充电二极管支路的正极之间连接有开关；所述控制电路包括母线输出控制和充电控制；所述母线输出控制通过母线输出采样与基准比较后由U1输出控制电平驱动Q1和Q2，保证母线输出功率需求；所述充电控制通过蓄电池充电电流采样与基准比较后由U2输出控制电平驱动Q3，保证蓄电池充电电流上限；其中，母线输出控制优先级高于充电控制，太阳电池阵输出功率首先满足母线输出功率需求，只有当满足母线输出功率需求后将富余的太阳电池阵输出功率对蓄电池进行充电，若达到蓄电池一阶段充电控制上限，则将剩余的功率进行分流；所述电量计控制软件电量计是对蓄电池充电状态和放电状态的仿真，包括有对蓄电池充电电流和放电电流的采集，并对充电电流和放电电流做阈值的判断，依据计算方法对充电电量和放电电量进行计算，并根据计算结果对充电进行控制；所述电量计控制软件计算方法包括放电计算方法和充电计算方法；所述放电计算方法放电电量存贮单元累加，公式为Q_放＝Q_放0＋K ×I_放dt，K为充放电比值，可上行注入，dt取3s，I_放为dt内放电电流平均值，Q_放0的初值为0，通过遥控指令上注修改，用于修正放电电量的计算结果；所述充电计算方法公式为Q_充＝I_充dt，dt取3s，I_充为dt内的充电电流平均值，Q_充≥Q_放时，充电结束，发充电中止指令到所述的充电控制中；所述电量计控制软件中数据采集判定准则为每0.5s采集蓄电池组充放电电流，连续采集6次，作超限判定及平均值的计算；所述的涓流组合电路包括涓流充电支路和涓流组合切换电路；所述涓流充电支路由太阳涓流子阵至蓄电池正端，再通过蓄电池负端回到太阳涓流子阵负端；所述涓流组合切换电路由多个双端继电器逻辑组合形成，串联在涓流充电支路的太阳涓流子阵至蓄电池正端之间；其中还由遥控指令遥控K2继电器开关决定涓流组合电路是否接入蓄电池充电回路。