一种商业卫星用42V锂离子蓄电池过放电保护电路的制作方法

本技术涉及航天电源，具体涉及一种商业卫星用42v锂离子蓄电池过放电保护电路。

背景技术：

1、锂离子蓄电池组是电源分系统的重要组成单机之一，作为整星能源心脏，光照期接收太阳电池充电，阴影期对星上设备提供储能电源。蓄电池过放电是导致蓄电池提前损坏或报废的直接原因，同时也直接影响整星的使用寿命。为保护蓄电池免遭过放电而损坏，需根据负载情况设定电池放电终止电压，保护蓄电池，延长电池使用寿命。当蓄电池发生过放电现象时，过放电会改变蓄电池正极材料的晶格结构，并使负极铜集流体氧化，氧化产生的铜离子在正极上还原使正极失效。在锂离子蓄电池过放电过程中，随着铜在负极不断被氧化，cu2+在正极还原沉淀，生成了一些铜枝晶。锂离子蓄电池持续过放电将导致铜枝晶定向生长，最终会刺穿隔膜而造成微短路或者短路。如果发生微短路，此时蓄电池组仍可充放电，但是蓄电池组的性能已经严重衰减，同时该单体电压明显低于其他电压。深度过放电甚至会造成蓄电池单体失效。

2、为保护蓄电池免遭过放电而损坏，需根据负载情况设定电池放电终止电压，保护蓄电池，延长电池使用寿命。

技术实现思路

1、本实用新型解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种商业卫星用42v锂离子蓄电池过放电保护电路，该电路结构由三极管、电阻、比较器、继电器、二次电源模块等组成，电装工艺流程简单，器件选型均为常规元器件，易于工程实现。

2、本实用新型的技术解决方案是：

3、一种商业卫星用42v锂离子蓄电池过放电保护电路，包括：锂离子蓄电池组、过放保护使能电路、蓄电池过放判断信号电路、放电开关关断信号发生电路和比较器供电电路；

4、蓄电池过放判断信号电路通过过放保护使能电路连接锂离子蓄电池组，采集锂离子蓄电池组电压并输出蓄电池过放判断信号给放电开关关断信号发生电路；

5、过放保护使能电路与放电开关关断使能指令端口连接，接收外部输入的过放保护功能禁止指令和过放保护功能使能指令；

6、比较器供电电路功率输入端口与锂离子蓄电池组正线连接，为蓄电池过放判断信号电路和过放保护使能电路供电。

7、优选地，过放保护使能电路包括：继电器j1，电阻r7和电阻r8；

8、继电器j1的第一个公共触点和锂离子蓄电池组正线相连，继电器j1的第一组常开触点与蓄电池过放判断信号电路相连，继电器j1的第二个公共触点和放电开关关断使能指令端口连接，继电器j1的第二个常开触点与放电开关关断信号发生电路的输出端相连，继电器j1常断触点线包指令端用于接收外部输入的过放保护功能禁止指令，继电器j1常断触点线包指令供电端与电阻r7一端相连，电阻r7另一端与比较器供电电路输出正电压相连，继电器j1常开触点线包指令端用于外部输入的接收过放保护功能使能指令，继电器j1常开触点线包指令供电端与电阻r8一端相连，电阻r8另一端与比较器供电电路输出正电压相连。

9、优选地，蓄电池过放判断信号电路包括：比较器u1-a，比较器u1-b，比较器u2-a，比较器u2-b，比较器u3-a，比较器u3-b，电阻r1-1，电阻r1-2，电阻r1-3，电阻r2-1，电阻r2-2，电阻r2-3，电阻r3-1，电阻r3-2，电阻r3-3，电阻r4-1，电阻r4-2，电阻r4-3，电阻r5-1，电阻r5-2，电阻r5-3，电阻r6-1，电阻r6-2，电阻r6-3，二极管d1，二极管d2，二极管d3，二极管d4，二极管d5和二极管d6；

10、电阻r1-1另一端与电阻r1-2一端、比较器u1-a的反相输入端相连，电阻r3-1另一端与电阻r3-2一端、比较器u2-a的反相输入端相连，电阻r5-1另一端与电阻r5-2一端、比较器u3-a的反相输入端相连，电阻r2-1另一端与电阻r2-2一端、比较器u1-b的正相输入端相连，电阻r4-1另一端与电阻r4-2一端、比较器u2-b的正相输入端相连，电阻r6-1另一端与电阻r6-2一端、比较器u3-b的反相输入端相连，比较器供电电路输出电压的零电位与电阻r1-2的另一端、电阻r2-2的另一端、电阻r3-2的另一端、电阻r4-2的另一端、电阻r5-2的另一端、电阻r6-2的另一端、比较器u1-a的gnd端、比较器u1-b的gnd端、比较器u2-a的gnd端、比较器u2-b的gnd端、比较器u3-a的gnd端、比较器u2-a的gnd端相连；

11、比较器u1-a的正相输入端、比较器u2-a的正相输入端和比较器u3-a的正相输入端用于接收外部输入的开启基准电压vr1，比较器u1-b的负相输入端、比较器u2-b的负相输入端和比较器u3-b的负相输入端用于接收外部输入的关闭基准电压vr2，比较器u1-a的输出端与比较器u1-b的输出端、r1-3的一端、r2-3的另一端、二极管d1的阳极，二极管d2的阳极相连，比较器u2-a的输出端与比较器u2-b的输出端、r3-3的一端、r4-3的另一端、二极管d3的阳极，二极管d4的阳极相连，比较器u3-a的输出端与比较器u3-b的输出端、r5-3的一端、r6-3的另一端、二极管d5的阳极，二极管d6的阳极相连，二极管d7的阴极与r1-3的另一端、r3-3的另一端、r5-3的另一端、比较器u1-a的供电端、比较器u1-b的供电端、比较器u2-a的供电端、比较器u2-b的供电端、比较器u3-a的供电端、比较器u3-b的供电端相连。

12、优选地，放电开关关断信号发生电路包括：npn型三极管q1，npn型三极管q2，npn型三极管q3，npn型三极管q4，npn型三极管q5和npn型三极管q6；

13、npn型三极管q1的基极与二极管d1的阴极相连，npn型三极管q5的基极与二极管d2的阴极相连，npn型三极管q4的基极与二极管d3的阴极相连，npn型三极管q3的基极与二极管d4的阴极相连，npn型三极管q2的基极与二极管d5的阴极相连，npn型三极管q6的基极与二极管d6的阴极相连，npn型三极管q1的发射极与npn型三极管q4的集电极相连，npn型三极管q2的发射极与npn型三极管q5的集电极相连，npn型三极管q3的发射极与npn型三极管q6的集电极相连，比较器供电电路输出电压的零电位与npn型三极管q4的发射极、npn型三极管q5的发射极、npn型三极管q6的发射极相连。

14、优选地，比较器供电电路包括：滤波器u7，dcdc转换器u8，二极管d7和二极管d8；

15、滤波器u7的输入电压正端与锂离子电池组的正线相连，滤波器u7的输入电压负端与锂离子电池组的负端相连，滤波器u7的滤波输出电压正端与dcdc转换器u8的输入电压正端相连，滤波器u7的滤波输出电压负端与dcdc转换器u8的输入电压负端相连，dcdc转换器u8的正电压输出端与二极管d7的阳极相连，二极管d7的阴极与比较器供电电路输出正电压相连，dcdc转换器u8的负电压输出端与二极管d8的阴极相连，二极管d8的阳极与比较器供电电路输出负电压相连。

16、本实用新型与现有技术相比的优点在于：

17、本实用新型蓄电池组过放判断信号与脉冲发生电路采取三取二的方式，当三路电路中有两路满足条件时，过放电保护功能才能实现。当蓄电池电压低于设定过放值上限时，蓄电池过放判断信号电路输出高电平，放电保护电路的三极管饱和导通，当三路电路中有两路满足条件时，自动断开放电开关，设置蓄电池过放保护启动电压下限，在放电开关断开后，蓄电池电压采样值与关闭基准进行比较，当蓄电池电压低于设定过放值下限时，蓄电池过放判断信号电路输出低电平，过放保护功能不再启动，避免放电开关继电器线包一直通电，缩短继电器使用寿命。