本发明专利技术涉及一种卫星蓄电池系统，至少包括：产能装置，用于将获取到的太阳能转化为电能向卫星的负载供电；储能装置，用于将产能单元转换出的电能储存以供卫星系统无法利用太阳能或所需功率超出太阳能供电装置的功率时使用；蓄电池组，设置于储能装置中用以配合太阳电池阵联合供电。储能装置至少还包括集成有专用IC芯片的蓄电池管理模块，去电性连接于蓄电池组以至少能够采集蓄电池组的电压和/或电流值从而控制蓄电池组的输入和/或输出功率。本发明专利技术将传统卫星电源系统的复杂电路简化至芯片级，所采用的专用IC芯片具有较强的适应性，适配各类蓄电池组合，满足商业卫星多样化的发展需求。的发展需求。的发展需求。
【技术实现步骤摘要】
一种卫星蓄电池系统
[0001]本专利技术涉及卫星电源系统设计领域，尤其涉及一种卫星蓄电池系统。
技术介绍
[0002]随着商业航天的发展，对商业卫星提出了更严苛的要求，商业卫星的核心诉求就是：研制成本低、研制周期短，即商业航天的业务模式决定卫星需要从单个定制转向产品化、系列化、货架化，也因此要求商业卫星的设计和研制具有良好的适应性和可扩展性。卫星能源系统作为卫星系统的一大组成部分，其要求同样如此，适应性广，可扩展性强是商业卫星能源系统的重要设计思想之一。
[0003]CN107579587B公开了一种适用于LEO卫星的能源系统及其控制方法，包含太阳电池阵、MPPT电路单元、蓄电池组、电容阵、卫星平台负载和遥测遥控单元；其中，MPPT电路单元采用三个并联的DC
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DC转换模块对太阳电池阵按照三冗余热备份方式进行峰值功率跟踪，MPPT电路单元采用多数表决控制电路进行闭环控制，每一个控制电路根据太阳电池阵模块的输出电压信号和输出电流信号以及蓄电池组的电压信号和电流信号，生成驱动信号对与其对应的MPPT电路进行闭环控制，以实现对太阳电池阵模块的最大功率跟踪以及对蓄电池组的充电管理。本专利技术的太阳电池阵利用率高、可靠性高、系统开销小。
[0004]CN110224390A公开了一种适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，包含一个功率调节模块或者相互并联的多个功率调节模块，用以输出设定大小的负载功率；每个所述功率调节模块包含若干个相互并联的功率输出单元，每个所述功率输出单元包含一条太阳电池DC/DC电路或者相互串联的多条太阳电池DC/DC电路，每条太阳电池DC/DC电路中设置有一太阳电池单元以及与太阳电池单元相连的DC/DC电路，所述DC/DC电路连接一MPPT控制模块，MPPT控制模块用于控制对应的DC/DC电路工作于MPPT模式。其优点是：本专利技术的适用于多母线电压可扩展微纳卫星电源控制器，通过并联+串联的方式来实现输出电压提升输出功率扩展，解决了输入太阳电池串联数过多而带来的一致性问题，是一种母线功率扩展可行途径。
[0005]CN103345169B公开了一种太阳方阵模拟器电源框架系统，包括电源模型定义模块、配置管理模块和设备执行控制模块。电源模型定义模块完成卫星测试过程中所需电源特性的定义，配置管理模块对定义信息进行解析处理后通过软总线发送至设备执行控制模块，设备执行控制模块完成太阳方阵模拟器的控制、状态显示、设备信息采集以及更改信息反馈。本专利技术采用框架系统提高了系统的开发效率、降低了开发及维护成本，具有可复用、可定制的特点，在电源框架系统的基础上可开发适合不同卫星的电源测试系统，为整个卫星电源测试环境提供了一个通用的、可扩展的、灵活的体系架构。
[0006]即使是这样，目前现有技术中卫星系统所使用的蓄电池模块仍然存在至少一个或几个技术问题：1、现有的卫星系统所使用的电源系统在对储能蓄电池组实施充放电均衡及充放电回路的控制保护时，其电路设计及布置方式复杂；
2、现有的卫星系统在设计蓄电池模组及其保护控制回路时，基本都是定制型，即针对每个卫星单一设计，因此其适应性、可扩展性相对较差，不利于现代商业卫星的多样化发展需求；3、现有的卫星系统对于蓄电池的均衡控制效果较差，尤其是在需要用到小电流进行充放电的情况下，同时，在为了保持较高的平衡效率时，常常需要兼顾对蓄电池的热量管控。
[0007]此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于专利技术人做出本专利技术时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本专利技术不具备这些现有技术的特征，相反本专利技术已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在
技术介绍
中增加相关现有技术之权利。
技术实现思路
[0008]针对现有技术之不足，本专利技术提供了一种卫星蓄电池系统，旨在解决现有技术中存在的至少一个或多个技术问题。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供一种卫星蓄电池系统，至少包括：产能装置，包括至少一个产能单元，其用于将获取到的太阳能转化为电能向卫星的负载供电，储能装置，包括至少一个储能单元，其用于将产能单元转换出的电能储存以供卫星系统无法利用太阳能或所需功率超出太阳能供电装置的功率时使用，蓄电池组，其采用一体化结构并设置于至少一个储能单元中用以配合太阳电池阵联合供电。
[0010]优选地，储能装置至少还包括专用IC芯片，IC芯片与其配套电路集成于储能装置中以组成蓄电池管理模块，蓄电池管理模块的输出端连接至蓄电池组以至少能够采集蓄电池组的电压和/或电流值从而控制蓄电池组的输入和/或输出功率，其中， IC芯片能够适配于不同类型和/或数量的蓄电池组，以在将IC芯片设置于不同的卫星电源系统时，其能够适应相应卫星电源系统的电力输出特性。
[0011]优选地，蓄电池管理模块是基于如下控制策略对蓄电池组进行均衡控制的：A1、若蓄电池组任一单体电池的充电电压在充电末期达到最大允许值，则蓄电池组所有单体电池同时期的电压值将被储存记录；A2、停止充电，使蓄电池组在至少部分时间内保持弛豫或放电状态；A3、计算蓄电池组各单体电池的平均电压，并比较平均电压与最大单体电压和最小单体电压的差值之间的关系，在最大单体电压和最小单体电压的差值大于平均电压时，启动对蓄电池组的均衡控制；优选地，充电末期至少包括依据不同时段下的充电电压值或充电曲线的斜率变化阶跃点来划分的第一充电末期、第二充电末期及第三充电末期。
[0012]优选地，平均电压至少包括依次被配置为处于第一充电末期内的第一平均电压、处于第一充电末期和第二充电末期之内的第二平均电压以及处于第二充电末期和第三充电末期之内的第三平均电压。
[0013]优选地，第二充电末期所对应的时间点是基于蓄电池实际充电曲线的偏移而不断更新并替换的，并且更新或替换是由系统在蓄电池处于第一充电末期和第二充电末期之时基于其所记录的电压值和/或容量值来完成的。
[0014]优选地，蓄电池管理模块对于蓄电池组的均衡控制方式包括被动均衡和主动均衡。
[0015]优选地，被动均衡是通过启动被选取的单体电池所对应的负载电阻系统来进行平衡的；而主动均衡被配置为：启动放电模式，仅在其中任一单体电池的电压值高于平均阈值时，均衡充电模式启动。
[0016]优选地，蓄电池管理模块能够基于设定的平衡时间及平衡电流对蓄电池组进行均衡管理，其中，平衡时间及平衡电流的设定是根据蓄电池组中的单体电池完整运行至少一个周期所需平均时间来完成的。
[0017]优选地，蓄电池管理模块至少能够在平衡时间到达和/或在下一个充电周期结束且充入电量最多的单体电池的电压达到终止电压之时，停止对蓄电池组的均衡控制。
[0018]优选地，产能装置至少包括太阳电池阵及MPPT电路。
[0019]优选地，至少一个太阳电池阵和至少一个MPPT电路能够以不同方式组合形成产能装置的一个基本产能模组以适应不同的供电需求。
[0020]优选地，至少一个蓄电池管理模块和至少一个蓄电池组本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种卫星蓄电池系统，至少包括：产能装置（1），其用于将获取到的太阳能转化为电能存储或向系统负载供电，储能装置（2），其用于将产能装置（1）转换出的电能储存以供卫星系统无法利用太阳能或所需功率超出太阳能供电装置的功率时使用，至少一个蓄电池组（201），其设置于储能装置（2）中用以配合太阳电池阵（101）为系统负载供电，其特征在于，所述储能装置（2）至少还包括蓄电池管理模块（202），所述蓄电池管理模块（202）至少能够按照采集蓄电池组（201）的电压和/或电流值以控制其输入和/或输出功率的方式连接于所述蓄电池组（201），其中，所述蓄电池管理模块（202）是基于如下控制策略对蓄电池组（201）进行均衡控制的：S1、在蓄电池组（201）中任一单体电池的充电电压在达到相应充电末期的最大允许值时，记录同时期下所有单体电池的电压值，并停止充电，使蓄电池组（201）在至少部分时间内保持弛豫或放电状态；S3、计算蓄电池组（201）各单体电池的平均电压，并比较平均电压与最大单体电压和最小单体电压的差值之间的关系，以使得至少在最大单体电压和最小单体电压的差值大于平均电压时，启动对蓄电池组（201）的均衡控制；其中，平均电压至少包括基于不同充电末期所计算出的多段平均电压。2.根据权利要求1所述的蓄电池系统，其特征在于，第二充电末期所对应的时间点是基于蓄电池实际充电曲线的偏移而不断更新并替换的，并且所述更新或替换是由系统在蓄电池处于第一充电末期和第二充电末期之时基于其所记录的电压值和/或容量值来完成的。3.根据权利要求2所述的蓄电池系统，其特征在于，所述蓄电池管理模块（202）对于蓄电池组（201）的均衡控制方式包括被动均衡和主动均衡，其中，所述被动均衡是通过启动被选取的单体电池所对应的负载电阻系统来进行平衡的；而所述主动均衡被配置为：启动放电模式，仅在其中任一单体电池的电压值高于平均阈值时，均衡充电模式启动。4.根据权利要求3所述的蓄电池系统，其特征在于，所述蓄电池管理模块（202）能够基于设定的平衡时间及平衡电流对蓄电池组（201）进行均衡管理，其中，所述平衡时间及平衡电流的设定是根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：向晓霞，杨峰，任维佳，杜健，
申请(专利权)人：绵阳天仪空间科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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