[发明专利]一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法

说明书

本发明公开了一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，针对部分航天器多舱段、设备集成度高、弧段外飞行过程复杂等特点，由电源系统下位机采用软件控制的方式实现两舱段复用锂离子蓄电池组的过放保护和自主恢复供电控制，通过下位机自主检测蓄电池组电压和单体电压，并与预设的过放阈值相比较，采取不同舱段分级断电保护控制；当整星再次上电后，通过预设过放恢复电压阈值，自主接通放电开关，从而恢复供电，提高了电源系统的可靠性和自主管理能力，有效防止在轨锂离子蓄电池组过放电，实现了过放保护后的自主恢复供电控制，延长了锂离子蓄电池的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，尤其适用于对月球探测器锂电池进行不同舱段分级过放保护以及自主恢复供电，属于空间电源技术领域。

背景技术

锂离子蓄电池是指用Li+嵌入化合物作为正、负极活性物质的二次电池，其与传统的氢镍、镉镍及锌氧化银蓄电池相比，具有电压高、工作温度范围宽、比能量高、循环寿命长以及安全性较好等优点。在航天领域中，锂电池正日渐替代氢镍、镉镍等传统电池，逐步成为主流航天器用储能电源。作为一种广泛应用于航天器电源系统的二次电池，其工作状况直接影响航天器的寿命。锂电池放电达到终止电压后再继续放电的话，将会导致过放电。而锂电池一旦过放电，电池负极的性能将会受到严重影响，由于脱嵌大量锂离子，严重时甚至导致晶格坍塌，同时还会造成电池负极表面SEI膜的分解，而在充电过程中所新生成的SEI膜结构不致密，导致内阻增加，还将消耗活性锂，造成容量下降。此外，由于铜集流体被腐蚀，产生铜离子，也将增大电池内阻，在充放电过程中形成铜枝晶，刺穿隔膜，造成内阻短路，最终导致电池失效。可见过放电将会严重损害锂电池，对电池的电性能和循环寿命均极为不利。

为了有效延长锂电池的使用寿命，提高电源系统的可靠性，通常航天器电源系统都会针对锂电池设计防止过放电的安全保护措施。目前国内航天器电源系统中，锂电池的过放保护均为针对单舱段放电通路，且过放后的恢复供电为通过地面干预实现，自主性较低。当太阳翼恢复光照，整星重新上电时，若航天器处于测控弧段外，便无法及时通过地面发送遥控指令来接通放电开关。此时若航天器再次进影，整星将再次断电，从而给在轨飞行任务的完成造成严重影响。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，通过下位机自主检测蓄电池组电压和单体电压，并与预设的过放阈值相比较，提高了锂电池过放保护的可靠性，解决了传统的过放保护电路易受干扰的问题；通过预设过放恢复电压阈值，自主接通放电开关，提升了锂电池恢复供电的自主性，克服了传统的过放保护电路过于依赖地面控制的难题；通过针对不同舱段进行分级保护控制，延长了锂离子蓄电池的使用寿命，弥补了传统的过放保护电路仅适用于单舱段放电通路且不耐用的缺陷。

本发明的技术解决方案是：

一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法，包括如下步骤：

第一步，利用第一下位机检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入一阶段过放状态后，将一阶段过放标志位置1；

第二步，利用第一下位机检测蓄电池组电压和单体电池电压，当检测到蓄电池组进入二阶段过放状态，将二阶段过放标志位置1；

第三步，第一下位机通过数管系统上位机通讯通知第二下位机先后发送第二硬件过放使能开关通指令、第二放电开关断指令，确认第二下位机已完成上述两个指令的发送后，第一下位机开始发送第一硬件过放使能开关通指令、第一放电开关断指令。

在上述的一种航天器锂电池的过放保护控制方法中，所述第一步中，包括两个分步骤：