介绍锂电池快速充电的基本理论

一种空间锂电池快速充电的新方法

文摘:为了克服传统的大功率微波遥感卫星“恒流恒压”策略单一,充电时间长,等缺点,基于mas三定律提出了一种去极化,加快充电的过程中,新空间是锂电池快速充电策略,即在一个充电周期,采用多级分段恒流充电,并添加固定阈值短放电,该方法可以提高锂电池的充电电流，且不降低电池的循环寿命。在MATLAB/SIMULINK软件中，建立了基于太阳阵列顺序开关并联的无管制一次母线电压电力系统仿真模型，并对实例进行了仿真和对比分析。结果表明，快速充电策略可以节省56次以上的充电时间，有效消除充电极化。本文的研究结果可为未来锂电池在轨多模式充电控制提供新的思路。

关键词:太空锂电池;快速充电;电荷极化;不调整总线

 

锂电池因其高比能、热效应小、无记忆效应等特点，逐渐成为继镉镍电池、镍氢电池之后的第三代空间储能电源。锂电池的循环寿命是影响航天器在轨使用寿命的重要因素。传统观点认为,大电流充电会导致不可挽回的损坏电池正极活性物质,也会导致板栅腐蚀、气相色谱法,等,使电池过早失效,因此,目前通常采用保守的方法,在选择小恒流充电的充电曲线一个固定值,用小费用,以换取更长的循环寿命。但在实际卫星有效载荷使用微波类负载,例如,经常面临着巨大的能源消耗,长时间工作导致“影子”轻轨循环蓄电池充放电不平衡,或卫星在紧急任务之后,电池放电深度快速充电,等等等等,是迫切需要找到一个高充电效率和充电时间短和小影响使用寿命的电池快速充电方法。目前，在地面电动车等新能源领域对锂电池快速充电的研究较多。文献研究了车载电池快速充电的方法和地面快速充电站的设计，其结果可供参考。

 

本文首先介绍了锂电池快速充电的基本理论，并结合比较成熟的不调整母线电力系统拓扑结构的Se - quential型开关并联稳压器(S3R)模型，研究了锂电池快速充电的方法。最后给出了仿真和验证结果。

 

本文将地面电动汽车锂电池快速充电策略引入航空航天领域。摘要根据火星三定律，提出了一种锂电池空间快速充电的新方法，即在一个充电周期内采用多级“恒流”充电，并增加具有固定阈值的短放电。在MATLAB/SIMULINK中建立了S3R无规母线电力系统的仿真模型，对传统锂电池的“恒流恒压”充电策略和本文提出的快速充电策略进行了仿真比较。仿真结果表明，快速充电策略可节省56次以上的充电时间，缩短了充电过程。需要指出的是，大多数航天器有稳定的载荷，不需要在轨道上快速充电。而对于短时间内需要高功率负荷应用的航天器，如配备合成孔径雷达(SAR)有效载荷的卫星，快速充电策略可以增加SAR有效载荷的启动时间，延长其工作时间，为用户提供更好的服务。未来卫星载荷正朝着大功率和多样化的方向发展。本文提出的快速充电方法为锂电池在轨多模式充电控制提供了一种新的思路。