一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，包括提供過(guò)充使能開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述蓄電池的單體電壓,判斷是否單體失效;若所述單體失效,則對(duì)所述單體進(jìn)行過(guò)充保護(hù);若所述單體未失效,則取消對(duì)所述單體的過(guò)充保護(hù)。本發(fā)明通過(guò)軟件控制方式及硬件控制方式實(shí)現(xiàn)過(guò)蓄電池充電保護(hù)，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池單體失效情況下無(wú)過(guò)充保護(hù)措施，過(guò)充保護(hù)效果不好的缺點(diǎn)，且本發(fā)明簡(jiǎn)單可行、易于工程實(shí)現(xiàn)，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性和安全性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及航天電源控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法。

【背景技術(shù)】
[0003]鋰離子蓄電池是指以Li+嵌入化合物作為正、負(fù)極活性物質(zhì)的二次電池。與傳統(tǒng)的鋅銀電池、鎘鎳、氫鎳蓄電池相比，鋰離子蓄電池的比能量高、工作電壓高、應(yīng)用溫度范圍廣、自放電率低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、安全性好。因此，在航天領(lǐng)域中，鋰離子蓄電池成為替代目前主流應(yīng)用的鎘鎳、氫鎳蓄電池的第三代衛(wèi)星用儲(chǔ)能電源。如果用鋰離子電池取代目前衛(wèi)星等航天器所用的儲(chǔ)能電源，可將儲(chǔ)能電源在電源分系統(tǒng)中所占的質(zhì)量由30%?40%降低至10%?15%，大大降低發(fā)射成本，增加有效載荷。
[0004]正確合理地使用鋰離子蓄電池組，可以有效延長(zhǎng)鋰離子蓄電池的使用壽命，防止安全事故的發(fā)生。鋰離子電池與鎘鎳、氫鎳蓄電池相比，有一個(gè)最大的不同點(diǎn):鋰離子蓄電池嚴(yán)禁過(guò)充電,深度過(guò)充會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)部有機(jī)電解液分解成氣體,蓄電池發(fā)熱,蓄電池殼體變形，甚至殼體爆裂。通常采用電子線路來(lái)保證鋰離子蓄電池的充電終壓始終限定在規(guī)定的范圍內(nèi)，以避免充電電壓過(guò)大對(duì)鋰離子蓄電池造成不可恢復(fù)的損害。因此必須設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的充電管理電路來(lái)控制衛(wèi)星鋰離子蓄電池的充電過(guò)程。
[0005]目前衛(wèi)星用鋰離子蓄電池的充電控制系統(tǒng)沒(méi)有考慮某節(jié)單體失效情況下的過(guò)充電保護(hù)，且多采用衛(wèi)星電源系統(tǒng)下位機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)，或采用電源系統(tǒng)模擬電路實(shí)現(xiàn)，其可靠性不聞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提出一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，以解決單體失效情況下的過(guò)充電保護(hù)的問(wèn)題，提高鋰離子蓄電池組的可靠性。
[0007]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，包括提供過(guò)充使能開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述蓄電池的單體電壓，判斷是否單體失效；若所述單體失效，則對(duì)所述單體進(jìn)行過(guò)充保護(hù)；若所述單體未失效，則取消對(duì)所述單體的過(guò)充保護(hù)。
[0008]可選的，所述判斷單體是否失效還包括:當(dāng)蓄電池存在單體電壓低于3.3V時(shí)，對(duì)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
[0009]可選的，還包括檢測(cè)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)量:若所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)量為I時(shí)，表示過(guò)充使能開(kāi)關(guān)已接通；否則繼續(xù)向過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
[0010]可選的，所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)接通后，檢測(cè)蓄所述電池單體電壓，判斷所述蓄電池組是否存在某節(jié)單體失效情況。
[0011]可選的，若檢測(cè)到的單體電壓低于2.9V，則判斷對(duì)應(yīng)的單體失效；如果檢測(cè)到的單體電壓高于3.3V，則判斷對(duì)應(yīng)的單體未失效。
[0012]可選的，提供蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)，若蓄電池存在單體失效，則發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)通指令至所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)。
[0013]可選的，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已接通，則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)充電控制回路切換至所述蓄電池組的備份控制電路用于充電終壓的控制，過(guò)充保護(hù)完成。
[0014]可選的，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為I時(shí)，則所述過(guò)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已接通；若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為O時(shí)，則所述過(guò)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)。
[0015]可選的，包括:提供蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)，若蓄電池未存在單體失效，則發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)斷指令至所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)。
[0016]可選的，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)，則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)充電控制回路仍采用原控制電路控制充電終壓，過(guò)充保護(hù)取消；否則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)繼續(xù)向所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)斷指令。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出一種軟硬件結(jié)合的軟硬件結(jié)合的鋰離子蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，該方法通過(guò)軟件控制方式及硬件控制方式實(shí)現(xiàn)過(guò)蓄電池充電保護(hù)，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池單體失效情況下無(wú)過(guò)充保護(hù)措施，過(guò)充保護(hù)效果不好的缺點(diǎn)，且本發(fā)明簡(jiǎn)單可行、易于工程實(shí)現(xiàn)，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0018]I)與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提出的一種軟硬件結(jié)合的鋰離子蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，針對(duì)某節(jié)單體故障的情況設(shè)置了反饋備份開(kāi)關(guān)及充電備份控制電路，克服了現(xiàn)有技術(shù)中蓄電池單體失效情況下無(wú)過(guò)充保護(hù)措施，過(guò)充保護(hù)效果不好的缺點(diǎn)。
[0019]2)電源分系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置了過(guò)充使能開(kāi)關(guān)，以防止蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)的指令通路失效而導(dǎo)致蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)誤動(dòng)作，造成整星在正常狀態(tài)下鋰離子蓄電池充不滿的隱串
■/Q1、O

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為蓄電池組過(guò)充電保護(hù)系統(tǒng)框圖；
圖2為蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法流程圖。
[0021]

【具體實(shí)施方式】
[0022]本發(fā)明提出一種軟硬件結(jié)合的鋰離子蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，包括提供過(guò)充使能開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述蓄電池的單體電壓，判斷是否單體失效；若所述單體失效，則對(duì)所述單體進(jìn)行過(guò)充保護(hù)；若所述單體未失效，則取消對(duì)所述單體的過(guò)充保護(hù)。
[0023]通過(guò)綜合電源分系統(tǒng)軟件控制方式及電源系統(tǒng)硬件控制方式實(shí)現(xiàn)過(guò)蓄電池充電保護(hù)，蓄電池過(guò)充保護(hù)由綜合電源分系統(tǒng)判斷故障，通過(guò)發(fā)送遙控指令，在電源分系統(tǒng)硬件上實(shí)施。簡(jiǎn)單可行、易于工程實(shí)現(xiàn)，提高了衛(wèi)星電源系統(tǒng)的可靠性和安全性。
[0024]通過(guò)實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)設(shè)置蓄電池單體充電終壓為4.1V，假設(shè)η為鋰離子蓄電池串聯(lián)數(shù)，則設(shè)置充電控制電路模式下蓄電池組充電終壓為η*4.1V，設(shè)置備份控制電路模式下蓄電池組充電終壓為(n-1) *4.1V。
[0025]本發(fā)明例中電源分系統(tǒng)鋰離子蓄電池由2并7串的鋰離子蓄電池單體組成。蓄電池組正常狀態(tài)下由充電控制電路控制充電終壓在28.7V左右，當(dāng)蓄電池有某節(jié)單體失效時(shí)，由備份控制電路控制充電終壓在24.6V左右。
[0026]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明方法作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0027]如圖1所示為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軟硬件結(jié)合的鋰離子蓄電池過(guò)充保護(hù)方法對(duì)應(yīng)的過(guò)充保護(hù)系統(tǒng)框圖，過(guò)充保護(hù)系統(tǒng)由綜合電源分系統(tǒng)001、過(guò)充使能開(kāi)關(guān)002、反饋備份開(kāi)關(guān)003、充電控制電路004、備份控制電路005、充電電路006、蓄電池組電壓采樣電路007、鋰離子蓄電池008、蓄電池單體電壓采樣電路009等組成。
[0028]其中，具體的工作原理包括:所述綜合電源分系統(tǒng)001向電源分系統(tǒng)發(fā)送反饋備份開(kāi)關(guān)003通/斷指令及過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通/斷指令并接收蓄電池單體電壓采樣信號(hào)；過(guò)充使能開(kāi)關(guān)002接收過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通/斷指令，當(dāng)過(guò)充使能開(kāi)關(guān)002接通時(shí)反饋備份開(kāi)關(guān)003才能夠接收反饋備份開(kāi)關(guān)通/斷指令；當(dāng)反饋備份開(kāi)關(guān)003關(guān)斷時(shí)，充電控制電路004、充電電路006及蓄電池電壓采樣電路007形成充電控制回路，充電控制電路004主導(dǎo)充電終壓控制；當(dāng)反饋備份開(kāi)關(guān)003通時(shí)，備份控制電路005、充電電路006及蓄電池電壓采樣電路007形成充電控制回路，備份控制電路主導(dǎo)充電終壓控制。
[0029]如圖2所示，為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的軟硬件結(jié)合的蓄電池過(guò)充電保護(hù)方法的流程示意圖，其包括如下步驟:
執(zhí)行步驟Si，采集蓄電池單體電壓。由電源分系統(tǒng)蓄電池單體電壓采樣電路采集蓄電池單體電壓并送入綜合電源分系統(tǒng)。
[0030]執(zhí)行步驟S2，判斷是否存在某節(jié)單體電壓小于3.3V，當(dāng)蓄電池有某節(jié)單體電壓低于3.3V時(shí)，則執(zhí)行步驟S3發(fā)過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令，即所述綜合電源分系統(tǒng)向電源分系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
[0031]執(zhí)行步驟S4，采集過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)量。并執(zhí)行步驟S5，判斷所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否為I。當(dāng)綜合電源分系統(tǒng)檢測(cè)到過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為I時(shí)，表示過(guò)充使能開(kāi)關(guān)已接通，則執(zhí)行后續(xù)步驟S6;若否，則執(zhí)行步驟S3，即綜合電源分系統(tǒng)繼續(xù)向過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
[0032]執(zhí)行步驟S6后，即綜合電源分系統(tǒng)再次接收并檢測(cè)蓄電池單體電壓，則判斷蓄電池組是否存在某節(jié)單體失效情況，包括執(zhí)行步驟Sll判斷某節(jié)單體電壓是否小于2.9V，及執(zhí)行步驟S21判斷某節(jié)單體電壓是否大于3.3V。如果有某節(jié)單體電壓低于2.9V，則判斷蓄電池組某節(jié)單體已失效；如果有某節(jié)單體電壓高于3.3V，則判斷蓄電池組不存在某節(jié)單體失效情況。
[0033]若執(zhí)行步驟Sll后的判斷是即某節(jié)單體電壓低于2.9V情況下，蓄電池有某節(jié)單體失效，則執(zhí)行步驟S12，發(fā)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)通指令，即所述綜合電源分系統(tǒng)向電源分系統(tǒng)內(nèi)的蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)通指令。執(zhí)行步驟S13，采集蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量，接著執(zhí)行步驟S14，判斷反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否為I。當(dāng)綜合電源分系統(tǒng)檢測(cè)到蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為I時(shí)，表示過(guò)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已接通，電源分系統(tǒng)充電控制回路切換至備份控制電路用于充電終壓的控制，過(guò)充保護(hù)完成；否則綜合電源分系統(tǒng)繼續(xù)向蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)通指令。
[0034]繼續(xù)參考圖2，若執(zhí)行步驟S21，若某節(jié)單體電壓高于3.3V，則蓄電池不存在單體失效，則執(zhí)行步驟S22發(fā)過(guò)充使能斷指令。即綜合電源分系統(tǒng)向電源分系統(tǒng)內(nèi)的過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)斷指令，接著執(zhí)行步驟S23，采集過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)量，及執(zhí)行步驟S24判斷所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)是否為O。當(dāng)綜合電源分系統(tǒng)檢測(cè)到過(guò)充使能開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為O時(shí)，表示過(guò)充使能開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)，電源分系統(tǒng)充電控制回路仍采用原控制電路控制充電終壓，過(guò)充保護(hù)取消；否則綜合電源分系統(tǒng)繼續(xù)向過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)斷指令。
[0035]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，包括提供過(guò)充使能開(kāi)關(guān)，通過(guò)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)檢測(cè)所述蓄電池的單體電壓，判斷是否單體失效；若所述單體失效，則對(duì)所述單體進(jìn)行過(guò)充保護(hù)；若所述單體未失效，則取消對(duì)所述單體的過(guò)充保護(hù)。
2.如權(quán)利要求1所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，包括: 所述判斷單體是否失效還包括:當(dāng)蓄電池存在單體電壓低于3.3V時(shí)，對(duì)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
3.如權(quán)利要求2所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，還包括檢測(cè)所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)量:若所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)的狀態(tài)量為I時(shí)，表示過(guò)充使能開(kāi)關(guān)已接通；否則繼續(xù)向所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)通指令。
4.如權(quán)利要求2所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)接通后，檢測(cè)所述蓄電池單體電壓，判斷所述蓄電池組是否存在某節(jié)單體電池失效情況。
5.如權(quán)利要求4所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，若檢測(cè)到的單體電壓低于2.9V，則判斷對(duì)應(yīng)的單體電池失效；如果檢測(cè)到的單體電壓高于3.3V,則判斷對(duì)應(yīng)的單體電池未失效。
6.如權(quán)利要求4所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，提供蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)，若蓄電池存在單體失效，則發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)通指令至所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)。
7.如權(quán)利要求6所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已接通，則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)充電控制回路切換至所述蓄電池組的備份控制電路用于充電終壓的控制，過(guò)充保護(hù)完成。
8.如權(quán)利要求6所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為I時(shí)，則所述過(guò)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已接通；若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)狀態(tài)量為O時(shí)，則所述過(guò)蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)。
9.如權(quán)利要求4所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，包括:提供蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)，若蓄電池未存在單體失效，則發(fā)送蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)斷指令至所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)。
10.如權(quán)利要求6所述的軟硬件結(jié)合的蓄電池組過(guò)充電保護(hù)方法，其特征在于，若所述蓄電池反饋備份開(kāi)關(guān)已斷開(kāi)，則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)充電控制回路仍采用原控制電路控制充電終壓，過(guò)充保護(hù)取消；否則所述蓄電池組的電源分系統(tǒng)繼續(xù)向所述過(guò)充使能開(kāi)關(guān)發(fā)送過(guò)充使能開(kāi)關(guān)斷指令。
【文檔編號(hào)】H02H7/18GK104426140SQ201310408304
【公開(kāi)日】2015年3月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】張玉花, 張婷婷, 侯建文, 趙晨, 徐澤鋒, 錢(qián)斌 申請(qǐng)人:上?？臻g電源研究所