一種空間鋰離子電池快速充電的新方法

文摘:為了克服傳統的大功率微波遙感衛(wèi)星恒流恒壓策略單一,充電時間長,等缺點,基于mas三定律提出了一種去極化,加快充電的過程中,新空間是鋰離子電池快速充電策略,即在一個充電周期,采用多級分段恒流充電,并添加固定閾值短放電,該方法可以提高鋰離子電池的充電電流，且不降低電池的循環(huán)壽命。在MATLAB/SIMULINK軟件中，建立了基于太陽陣列順序開關并聯的無管制一次母線電壓電力系統仿真模型，并對實例進行了仿真和比較分析。結果表明，快速充電策略可以節(jié)省56次以上的充電時間，有效消除充電極化。本文的研究結果可為未來鋰離子電池在軌多模式充電控制供應新的思路。

關鍵詞:太空鋰離子電池;快速充電;電荷極化;不調整總線

鋰離子電池因其高比能、熱效應小、無記憶效應等特點，逐漸成為繼鎘鎳電池、鎳氫電池之后的第三代空間儲能電源。鋰離子電池的循環(huán)壽命是影響航天器在軌使用壽命的重要因素。傳統觀點認為,大電流充電會導致不可挽回的損壞電池正極活性物質,也會導致板柵腐蝕、氣相色譜法,等,使電池過早失效,因此,目前通常采用保守的方法,在選擇小恒流充電的充電曲線一個固定值,用小費用,以換取更長的循環(huán)壽命。但在實際衛(wèi)星有效載荷使用微波類負載,例如,經常面對著巨大的能源消耗,長時間工作導致影子輕軌循環(huán)蓄電池充放電不平衡,或衛(wèi)星在緊急任務之后,電池放電深度快速充電,等等等等,是迫切要找到一個高充電效率和充電時間短和小影響使用壽命的電池快速充電方法。目前，在地面電動汽車等新能源領域對鋰離子電池快速充電的研究較多。文獻研究了車載電池快速充電的方法和地面快速充電站的設計，其結果可供參考。

本文首先介紹了鋰離子電池快速充電的基本理論，并結合比較成熟的不調整母線電力系統拓撲結構的Se-quential型開關并聯穩(wěn)壓器(S3R)模型，研究了鋰離子電池快速充電的方法。最后給出了仿真和驗證結果。

本文將地面電動汽車鋰離子電池快速充電策略引入特種航天領域。摘要根據火星三定律，提出了一種鋰離子電池空間快速充電的新方法，即在一個充電周期內采用多級恒流充電，并新增具有固定閾值的短放電。在MATLAB/SIMULINK中建立了S3R無規(guī)母線電力系統的仿真模型，對傳統鋰離子電池的恒流恒壓充電策略和本文提出的快速充電策略進行了仿真比較。仿真結果表明，快速充電策略可節(jié)省56次以上的充電時間，縮短了充電過程。要指出的是，大多數航天器有穩(wěn)定的載荷，不要在軌道上快速充電。而關于短時間內要高功率負荷應用的航天器，如配備合成孔徑特種(SAR)有效載荷的衛(wèi)星，快速充電策略可以新增SAR有效載荷的啟動時間，延長其工作時間，為用戶供應更好的服務。未來衛(wèi)星載荷正朝著大功率和多樣化的方向發(fā)展。本文提出的快速充電方法為鋰離子電池在軌多模式充電控制供應了一種新的思路。