航天器锂离子蓄电池组均衡电路研究

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1、V01．21No．1航天器工程第21卷第1期72SPACECRAFTENGINEERING2012年2月航天器锂离子蓄电池组均衡电路研究张晓峰曾毅崔波(北京空间飞行器总体设计部，北京100O94)摘要锂离子电池在长期充放电过程中，蓄电池组内各单体电压的离散性会逐渐变大，致使整组电池寿命下降甚至失效，为此航天应用长寿命锂离子电池组必须采用均衡电路。文章对几种常用的锂离子蓄电池组均衡电路作了分析与比较，包括能量耗散型均衡电路和能量非耗散型均衡电路，介绍了其均衡工作原理；从轨道特性的角度总结了航天器电源系统对均衡电路的需求特点，据此分析了恒定分流电阻均衡电路、开

2、关控制分流电阻均衡电路、平均电池电压均衡电路、开关电容均衡电路、DC—DC变换器均衡电路等应用于航天器电源系统的适用性，并给出了各均衡电路的应用分析结论。关键词航天器；均衡电路；应用分析中图分类号：V422文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2012．01．013EqualizationCircuitResearchofLi-ionBatteriesforSpacecraftZHANGXiaofengZENGYiCUIBo(BeijingInstituteofSpacecraftSystemEngineering，Bei

3、jing100094，China)Abstract：ThevoltageofcellsinLi—ionbatterieswillbediscreteduringcharginganddischargingprocesses，withresultinginthebatteryperformancesdecreased，SOequalizationcircuitisindis—pensableforspaceapplication．ThedefinitionandsortsofequalizationcircuitforLi-ionbatteriesarein

4、troducedinthispaper，includingenergydissipativetype，andnon—dissipativetype，andtheprincipleofseveralequalizationcircuits．Therequiredcharacteristicsofspacepowersystemfore—qualizationcircuitaresummarizedaccordingtoorbitproperties．Avarietyofequalizationcircuits，suchasdissipativetype，no

5、n—dissipativetype，areanalyzedandcomparedwhenappliedinspacepowersupplysystem，theiradvantagesanddisadvantagesaresummarizedandtheconclusionontheapplicabilityofvariousequalizationcircuitsinspaceorbitisprovided．Keywords：spacecraft；equalizationcircuit；applicableanalysis间性能离散性加大，个别电池性能衰减

6、加剧，从而导1引言致整组电池寿命缩短，甚至失效。锂离子蓄电池组均衡电路用于保证各单体电池锂离子电池在长期充放电过程中，由于电池组充电电压均衡，使单体电压偏差保持在预期的范围内各单体电池间的充电接受能力、自放电率、容量衰内，从而保证每个单体电池在卫星寿命期间不受到过减速率等存在差异，使电池组内各单体荷电量差异应力冲击而发生损坏。若不进行均衡充电控制，随着也越来越大，呈发散趋势，容易造成电池组单体电池充放电循环的增加，各单体电池电压差异会逐渐变收稿日期：2011—09—08：修回日期：2011—11—15基金项目：国家重大科技专项工程作者简介：张晓峰(1984

7、一)，男，工程师，从事航天器电源总体设计工作。Email：zxfemail1984@163．corn。第1期张晓峰等：航天器锂离子蓄电池组均衡电路研究大，最终导致其寿命大大缩短I1]。流电阻的电流较大，而电压较小的电池通过分流电为此航天应用长寿命锂离子电池组必须采用均阻的电流较小，从而减少了电池间的电压差，达到均衡充电技术，均衡充电技术也是航天器锂离子电池衡的目的。此方式的特点是可靠性高、电路结构简组应用的关键和难点之一_2]，本文对目前常用的几单、成本低廉。恒定分流电阻均衡电路本质上是通种锂离子电池组均衡电路进行了比较，并着重分析过固定分流来减小由于自放

8、电导致的单体电池差了其应用于航天器电源系统时的优缺点。异，缺点在于