基于新一代电源控制器的锂电池在轨管理分析

卫星电源系统已广泛采用锂离子蓄电池组作为在轨储能装置.介绍了基于新一代电源控制器的锂离子蓄电池组在轨管理策略,重点阐述了新一代电源控制器充电控制方式和新一代能源管理软件的应用.实际获取的卫星在轨数据表明,提出的管理策略,既能对锂离子蓄电池组进行恒流恒压充电,又能满足锂离子蓄电池组在轨控温及均衡需求,有助于延长电池使用寿...     

GEO卫星锂离子蓄电池组在轨均衡方式研究

锂离子蓄电池组作为GEO卫星的储能电源,已经得到广泛应用。为了防止锂离子蓄电池组在长期充放电过程中离散性的扩大,运行在GEO轨道的长寿命卫星用锂离子蓄电池组一般设计有均衡管理功能,目前在轨广泛应用的一般均为耗散型均衡。根据均衡启控方式不同,可分为定时均衡、定电压均衡和控制电压差均衡三种均衡方式。通过对GEO卫星锂离子蓄电池组典型的三种在轨耗散型均衡方式的遥测数据进行分析,论述了目前在轨应用的这三种均衡方式的均衡特点和在轨均衡效果。     

50Ah卫星用锂离子蓄电池的研制及性能分析

为了满足卫星对高比能储能电源的需求,研制了镍钴酸锂(NCA)正极材料50 Ah卫星用锂离子蓄电池,电池比能量160.5~162.9 Wh/kg,针对卫星使用环境,对50 Ah锂离子蓄电池的高低温性能、正弦振动、随机振动、冲击、热真空等空间环境适应性进行了测试,进行了过充电、过放电安全性测试,并对LEO、GEO卫星轨道蓄电池循环寿命进行了考核,证明50 Ah锂离子蓄电池可满足卫星应用的需求。     

基于模型参数拟合的锂离子电池充电电源控制性能

随着电动汽车及其相关行业的兴起,对电动汽车用电池充电电源有了较大的需求。区别于传统电源设计,锂离子电池的非线性特性增加了充电电源控制器设计的复杂性。本文根据锂离子电池特性,采用脉冲电流放电法,建立了锂离子电池模型,并对模型参数进行了拟合。进一步分析了带电池负载的充电电源系统小信号模型,在此基础上,根据选择的充电策略,从系统稳定性和纹波要求对充电各阶段控制器参数进行了设计。通过仿真和实验验证,系统控制参数具有较强的鲁棒性,适合锂离子电池充电应用。     

中高轨卫星钴酸锂电池在轨特性分析

锂离子蓄电池组作为卫星的储能电源，在阴影期和太阳电池阵功率不足时为整星提供能源。分析中高轨锂电池的在轨特性可作为锂电池地面研制的参考。以在轨稳定可靠工作的中地球轨道(MEO)卫星和倾斜地球同步轨道(IGSO)卫星的钴酸锂蓄电池为研究对象，通过长期跟踪研究对象的在轨遥测数据，从单体一致性和长光照搁置周期两方面，对应用于中高轨卫星的钴酸锂蓄电池在轨特性进行了分析。中高轨卫星用钴酸锂蓄电池的在轨特性研究可为后续中高轨卫星锂电池组一致性控制、均衡和搁置管理设计提供重要参考。     

锂离子蓄电池组在轨遥测数据分析与寿命预计

伴随新能源技术的不断发展,锂离子蓄电池组已逐渐取代氢镍蓄电池组,成为卫星的新一代储能电源。根据锂离子蓄电池组特性提出了在轨管理策略,通过锂离子蓄电池组的在轨遥测数据,对锂离子蓄电池组的充放电性能、单体电池电压离散性、在轨均衡情况以及温度特性进行了分析,并对锂离子蓄电池组在轨寿命进行了预计。     

空间电源系统控制技术研究

小型智能飞行机器人系统是我国第一颗机器人卫星.针对小型智能飞行机器人卫星的电源系统,阐述了当今空间电源系统控制器的新型拓扑结构及功率调节技术等新技术特点和空间电源的发展方向.在对当代空间电源系统控制技术总结分析的基础上,结合航天器电源系统未来的发展趋势,对电源系统控制器中锂离子电池组的充电管理电路和S4R功率系统调节技术的原理及工作方式进行了详细的叙述.     

高分一号卫星电源分系统设计与在轨应用

高分一号卫星是我国第一颗应用大容量锂离子蓄电池组作为储能电源的长寿命低轨卫星,在电源分系统研制过程中,解决了锂离子电池循环寿命、安全性、充放电控制和均衡管理等关键技术。高分一号卫星电源分系统的成功研制,首次实现了大容量锂离子蓄电池组在长寿命低轨卫星的应用,为后续工程提供了技术储备和数据积累,推动锂离子蓄电池组在我国空间电源领域的广泛应用。     

分时复用的锂离子组电池均衡充电电源

为了提高锂离子电池组的充电效率,采用分时复用技术设计并研制了一种限压脉冲恒流的新型均衡充电电源。充电电源包括控制模块、高速脉冲产生模块、分时复用信号产生模块、恒流源模块和保护电路模块,并结合高速模拟比例-积分-微分(PID)反馈,达到对每节电池充电电流的独立调节。软件设计方面,采用数字离散化的Ziegler–Nichols PID控制算法,减少了电池组特性的不一致性,达到对每节电池均衡充电,从而提高了电池组的使用寿命。利用该充电电源对四节24 V/24 Ah的锂离子电池组进行充电测试,实验表明该充电电源充电电流稳定度优于4×10-5A,线性度优于99.97%,保证了锂离子电池组快速充电。     

镉镍电池组第三电极充电信号滞后分析及改进

在镉镍全密封蓄电池内部增加吸氧辅助电极--Ag-Hg电极(下称"第三电极")可(实现)提供地球同步轨道(GEO)卫星镉镍蓄电池组的充电控制信号.分析结果表明.卫星在轨运行时出现第三电极信号电压滞后现象,主要是由于在镉镍电池中所带的第三电极的包覆方式减小甚至阻断了其氧气或电液通道(离子导电通道).为了改善镉镍蓄电池内第三电极的氧气与电液通道,我们改进了第三电极的包覆设计,从而改进了第三电极信号电压滞后现象,使第三电极充电控制方法更可靠地应用于GEO卫星.     

基于CAN总线的锂离子电池组充电管理系统

锂电池串联用作设备电源时,各节电池单体的个体差异比较大,会导致电池放电特性不一致。通过对锂离子电池组充电特性研究,运用PID控制算法控制电池单体恒流恒压充电,各个模块通过CAN总线上传电压电流电量信息,实现电池单体监控,实现恒流、恒压充电、过流、过压及短路保护,该设计使得每个模块独立运行,完成充电后电池均衡性强,并明显提高了控制精度。     

锂离子蓄电池组在GEO卫星上的应用

锂离子蓄电池组是继镉镍电池组、氢镍电池组之后的第三代空间储能电源,介绍了锂离子蓄电池组应用于GEO轨道的LAOSAT-1卫星的设计、性能测试与考核、在轨管理策略、在轨运行情况等。     

基于X164单片机的智能充电电源

蓄电池在大到卫星、航天飞船,小到移动终端、剃须刀等设备中发挥着不可替代的作用。从铜酸蓄电池到镍镉/镍氢电池再到锂离子电池以及数字电池,其家族在不断发展壮大,充电电源作为蓄电池的孪生兄弟也不断更新发展。研制一种安全稳定,能够与外界通信,并具有良好的电池自适用性和环境自适应性的智能充电系统成为必需。文中介绍以In fineon 16位单片机为核心的智能充电电源,它针对不同的电池采用不同的充电算法,因而具有自适应性。通过采用电压控制、定时控制和电池温度控制相结合的综合充电控制算法,并利用模糊控制理论实现了充电过程的智能化和最优化控制。     

磷酸铁锂电池作为变电站用直流电源的特性

为了探索磷酸铁锂电池取代铅酸蓄电池作为变电站用直流电源的工作特性,通过浮充电测试,对铅酸电池和磷酸铁锂电池在不同浮充电压下的浮充电流特性、搁置特性、模拟工况放电特性等方面进行比对分析,发现磷酸铁锂电池具有远远超过铅酸蓄电池的大电流放电能力;磷酸铁锂电池具有不同于铅酸蓄电池的浮充特性,建议其浮充电压应选择在3.50 V左右。对磷酸铁锂电池组进行长时间浮充试验发现,在室温下3.6 V电压浮充运行一年后,其容量保持率高达96.06%。     

商用钴酸锂电池过充电安全性研究

过充电是锂离子电池最常见和最危险的失效方式之一,探究锂电池过充电过程中的行为特性与安全性变化至关重要.从充电速率与截止电压两个方面,研究了不同实验条件下商用钴酸锂电池的过充电安全性.结果 表明:充电速率对钴酸锂电池过充测试中电池表面温度的峰值影响较大.随着充电速率的增加,锂离子电池的温升更严重,电池故障所需时间更短;随...     

具有TMPPT功能的太阳能光伏充电系统研究

针对太阳能电池组件输出特性曲线的非线性特点以及传统的直接与蓄电池并联充电方式的缺点,本文进行了太阳能电池组件的最大功率点跟踪控制研究,并提出了采用变步长电压扰动观察的跟踪控制策略.由于充电系统中的蓄电池组为易损设备,因此,本文结合蓄电池的充放电特性曲线以及太阳能电源的输出特性,对蓄电池组进行了优化管理研究.在此基础上,设计了基于单片机JK3和脉宽调制芯片TL494的太阳能光伏充电系统,采用电压电流双闭环控制,有效改善了系统的跟踪效果.最后,在太阳能电池阵列模拟器上进行了太阳能电池组件的最大功率点跟踪的实验验证.实验结果证明上述控制策略具有良好的跟踪效果,有效提高了系统充电效率.     

低轨卫星电源系统锂离子电池组主被动混合均衡拓扑

低轨卫星电源中锂离子电池均衡系统是保障电池单体一致性,充分利用电池组容量,提高电池可靠性和循环寿命的重要部分。被动均衡技术由于结构简单、控制容易等优点,在直流母线卫星电源系统中占绝对主要地位,但被动均衡有热设计复杂的缺点,而且往往仅在电池充电时均衡,会导致电池单体放电深度不能得到一致控制,从而影响电池组寿命。主动均衡技术具有较高的效率和均衡速度,而且可以采用智能化的控制方法,是锂离子电池均衡技术的主流发展方向,但主动均衡技术往往需要大量的开关和储能器件、复杂的控制算法,存在体积大以及可靠性低的缺点。现有的大多数主动均衡技术还不能直接应用于直流母线卫星电源系统。根据低轨卫星电源储能蓄电池的工作特性,提出了一种基于开关矩阵的主被动混合均衡拓扑。该拓扑具有结构简单、控制容易、可靠性高的优点,并通过实验证明了其可行性。     

东四增强卫星平台锂电池地面模拟试验设计

传统的东四卫星平台锂离子蓄电池组在轨充放电管理主要依靠能源管理软件完成,东四增强卫星平台应用新一代电源控制器(PCU-NG)作为储能控制装置后,充放电管理主要依靠PCU-NG自主完成.为模拟东四增强卫星平台锂离子蓄电池组地影季充放电循环,设计了地面模拟试验,包括试验用测试系统软硬件设计,设计了地影季蓄电池组充电试验、72 min地影放电试验.     

基于Superbuck拓扑的高效蓄电池充电调节器研究

从空间电源控制器(PCU)系统的角度出发,根据锂离子蓄电池的特点,研究了基于Superbuck拓扑的蓄电池充电控制器。其中分析了变换器的工作原理,建立了变换器的模型,重点分析了蓄电池充电控制电路,最后进行了仿真和实验研究。     

空间用锂离子蓄电池充电管理技术

锂离子蓄电池是20世纪90年代初发展起来的新型电池,具有比能量高、充放电效率高、无记忆效应、热效应小等特点.是航天器储能装置的发展方向.但是锂离子蓄电池替代镉镍、氢镍电池并不是简单的"置换".空间用锂离子蓄电池组充电管理应该突破两项关键技术:恒流恒压充电和平衡充电.对空间用锂离子蓄电池充电管理技术进行了论述,并给出了电路基本原理和试验数据.