×
05.09.2019
219.017.c762

Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ). Согласно изобретению способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания заключается в проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии, подзарядов, при необходимости, разрядов, контроле напряжения аккумуляторов и периодической балансировке аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов, с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора, при этом контроль напряжения аккумуляторов и разности поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов проводится бортовой ЭВМ, с периодом контроля не реже 1 раза в 32 секунды, и при превышении разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов заданной величины, заложенной в бортовой ЭВМ, запускается процесс балансировки по программе в бортовой ЭВМ. Техническим результатом является упрощение эксплуатации и повышение эффективности использования литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при разработке и эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей автономных систем электропитания искусственного спутника Земли (ИСЗ).

Известны литий-ионные аккумуляторные батареи и способ их эксплуатации, заключающийся в проведении заряд-разрядных циклов и контроле напряжения аккумуляторов и описанные в книге А.А. Таганова, Ю.И. Бубнова, С.Б. Орлова «Герметичные химические источники тока. Элементы и аккумуляторы. Оборудование для испытаний и эксплуатации», Санкт-Петербург, Химиздат, 2005 г., глава 5, 7.

Однако в данной работе не рассмотрены особенности технологии эксплуатации литий-ионных аккумуляторных батарей.

Известны литий-ионные аккумуляторные батареи и способ их эксплуатации, заключающийся в проведении заряд-разрядных циклов и контроле напряжения аккумуляторов и описанный в книге Д.А. Хрусталева «Аккумуляторы», М., Изумруд, 2003 г., глава 4. В данной работе отмечается очень низкое внутреннее сопротивление аккумуляторов и возможность управления процессами заряда-разряда только по текущим значениям напряжений аккумуляторов. При этом отмечается, что перезаряд и переразряд аккумуляторов категорически недопустим, и в аккумуляторных батареях должны быть предусмотрены средства защиты. Однако известная информация касается в основном наземного применения литий-ионных аккумуляторных батарей в мобильных телефонах и компьютерной технике и не решает вопросов надежной эксплуатации в течение длительного ресурса в составе ИСЗ.

Наиболее близким техническим решением является способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи, заключающийся в проведении заряд-разрядных циклов, контроле напряжения аккумуляторов и проведении в процессе эксплуатации балансировки аккумуляторов по напряжению путем разряда аккумуляторов на резисторы до достижения их напряжения величины напряжения наиболее разряженного (наименее заряженного) аккумулятора («Батарея 6ЛИ-25, ЖЦПИ.563561.002ПС», разработки и изготовления предприятия ОАО "Сатурн", г. Краснодар).

В известной литий-ионной аккумуляторной батарее 6ЛИ-25, согласно ЖЦПИ. 563561.002 ПС, периодически контролируют напряжение аккумуляторов и, если разность поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов превышает 25 мВ, проводят выравнивание аккумуляторов по емкости путем разряда более заряженных аккумуляторов на балансировочные резисторы до снижения отличия в напряжениях аккумуляторов не более 10 мВ.

Этот способ принят за прототип заявляемого изобретения.

Известный способ предполагает периодический контроль напряжения аккумуляторов, анализ разности поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов и проведение балансировки, но не определяет периодичность и способ контроля, а так же средства для запуска процесса балансировки.

Для заявленного способа эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания выявлены основные общие с прототипом существенные признаки, такие как: проведение зарядов, хранение в заряженном состоянии, подзаряды, при необходимости, разряды, контроль напряжения аккумуляторов и периодическая балансировка аккумуляторов по напряжению путем выбора аккумулятора с наименьшим напряжением, подключения к оставшимся аккумуляторам индивидуальных разрядных резисторов, с последующим отключением соответствующих резисторов при достижении напряжения на соответствующих аккумуляторах уровня напряжения первоначально выбранного аккумулятора

Технической проблемой заявляемого изобретения является упрощение эксплуатации и повышение эффективности использования литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания.

Поставленная техническая проблема решается тем, что при проведении зарядов, хранении в заряженном состоянии, подзарядов, при необходимости, разрядов, контроль напряжения аккумуляторов и разности поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов проводится бортовой ЭВМ с периодом контроля не реже 1 раза в 32 секунды и при превышении разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов заданной величины заложенной в бортовой ЭВМ запускается процесс балансировки по программе в бортовой ЭВМ, кроме того заданную величину разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумулятора выбирают не более 0,05 В.

Действительно, проведение контроля напряжения аккумуляторов целесообразно проводить с периодом не реже 1 раза в 32 секунды. Это позволяет обеспечить высокую эффективность использования литий-ионной аккумуляторной батареи без существенной загрузки бортовой ЭВМ сложными вычислительными процессами и позволит обеспечить заданную энергоемкость аккумуляторной батарей на весь расчетный период функционирования.

На чертеже, фиг. 1, приведена упрощенная функциональная схема автономной системы электропитания ИСЗ, поясняющая работу по предлагаемому способу.

Устройство содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2, через преобразователь напряжения 3, аккумуляторную батарею 4, подключенную через зарядный преобразователь 5 к солнечной батарее 1, а через разрядный преобразователь 6 к входу выходного фильтра преобразователя напряжения 3.

При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию.

Параллельно аккумуляторной батарее 4 подключено устройство контроля аккумуляторов 7 (в частности, напряжения аккумуляторов) аккумуляторной батареи, связанное входом с аккумуляторной батареей 4, а выходом с нагрузкой 2 (с бортовой ЭВМ).

В цепи заряда-разряда аккумуляторной батареи установлен измерительный шунт 8.

Аккумуляторная батарея состоит из последовательно соединенных аккумуляторов 4-1, параллельно которым подключены балансировочные резисторы 4-2 через замыкающиеся контакты 4-3 реле.

Зарядный преобразователь 5 состоит из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе 15, транзисторах 16 и выпрямителя на диодах 17.

Разрядный преобразователь 6 состоит из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.

Преобразователь напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра - конденсатор 18 и выходного фильтра на диоде 19, дросселе 20 и конденсаторе 21.

Схемы управления 10, зарядного преобразователя 5, 12, разрядного преобразователя 6 и 14, преобразователя напряжения 3 выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схема управления 10 зарядного преобразователя 5 дополнительно связана с измерительным шунтом 8 и нагрузкой 2 в качестве обратных связей по величине зарядного тока и напряжения нагрузки соответственно.

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторная батарея 4 работает в основном в режиме хранения и периодических подзарядов от солнечной батареи 1 через зарядный преобразователь 5. Такой режим работы позволяет содержать ее в постоянной готовности для прохождения штатных теневых участков орбиты или на случай потери ориентации солнечной батареи ИСЗ на Солнце.

Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через преобразователь напряжения 3.

При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторной батареи 4 через разрядный преобразователь 6.

Устройство контроля аккумуляторов 7 контролирует напряжение аккумуляторов и передает информацию об их состоянии в нагрузку 2 (бортовую ЭВМ), в которой реализуются следующие технологические операции:

1. Обрабатываются данные по текущему значению напряжения аккумуляторов и разности поэлементных напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов с периодом контроля не реже 1 раза в 32 секунды.

2. При превышении разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов 4-1 заданной величины в бортовой ЭВМ, при наличии избыточной мощности солнечной батареи 1, включается заряд аккумуляторной батареи 4, при этом факт включения заряда фиксируется бортовой ЭВМ по появлению тока заряда -сигнал с шунта 8. После завершения заряда запускается процесс балансировки, по программе в бортовой ЭВМ, аккумуляторов по напряжению. К аккумуляторам 4-1 подключаются индивидуальные разрядные резисторы 4-2 (соответствующие контакты 4-3 замыкаются), за исключением аккумулятора, имеющего самое низкое напряжение (самого разряженного аккумулятора). После достижения напряжения соответствующего аккумулятора текущего значения напряжения самого разряженного аккумулятора соответствующий индивидуальный разрядный резистор 4-2 отключается посредством размыкания соответствующего контакта 4-3 реле

3. В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи, по результатам анализа телеметрических данных о величине напряжений аккумуляторов, периодически, по командам с Земли через командно-измерительную радиолинию корректируют при необходимости заданную величину разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумуляторов, по достижению которой запускается процесс балансировки. При этом заданную величину разности напряжений наиболее заряженного и наименее заряженного аккумулятора выбирают не более 0,05 В.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет упростить процесс эксплуатации и повысить эффективность использования литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания.


Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания
Способ эксплуатации литий-ионной аккумуляторной батареи в автономной системе электропитания
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 193.
27.06.2015
№216.013.5815

Способ защиты командно-измерительной системы космического аппарата

Изобретение относится к области автоматизированных систем управления подвижными объектами, в частности космическими аппаратами (КА), и, более конкретно, к способам защиты командно-измерительной системы космического аппарата от несанкционированного вмешательства, возможного со стороны...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554090
Дата охранного документа: 27.06.2015
27.06.2015
№216.013.5824

Способ эскплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата, эксплуатирующегося на низкой околоземной орбите

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей в автономных системах электропитания космических аппаратов, эксплуатируемых на низкой околоземной орбите. Технический результат - повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554105
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.08.2015
№216.013.6960

Способ коррекции орбитального движения космического аппарата

Изобретение относится к управлению движением космического аппарата (КА) с помощью реактивного двигателя коррекции (ДК). Способ включает приложение к КА тестового и корректирующего воздействий. При каждом из них определяют темпы нагрева стенки камеры сгорания ДК. По тестовым данным (тяге и темпу...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558529
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6961

Способ резервирования космического аппарата на геостационарной орбите

Изобретение относится к управлению движением геостационарных космических аппаратов (КА) в периоды резервирования и оперативного ввода в эксплуатацию. На этапе пассивного дрейфа КА из стартовой позиции резервирования (СПР) в рабочую орбитальную позицию (точку «стояния») минимизируют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558530
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6b09

Способ мониторинговой коллокации на геостационарной орбите

Изобретение относится к управлению движением группы (кластера) космических аппаратов (КА), преимущественно геостационарных спутников Земли. Согласно способу линии узлов и линии апсид орбит мониторингового КА (МКА) и смежных КА (СКА) поддерживают ортогональными. Сумма эксцентриситетов орбит...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558959
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6b0a

Держатель

Изобретение относится к средствам временной фиксации различных устройств на космическом аппарате (КА), в частности панелей солнечных батарей. Держатель имеет корпус, из которого выступает стягивающий штырь (2), удерживающий элементы (4.1-4.n). Для блокировки-разблокировки оголовка штыря служат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558960
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6ca4

Регулируемый узел крепления

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в разъемных соединениях. Регулируемый узел крепления содержит болты, сферические шайбы, гайки, втулки с наружной резьбой, углепластиковую площадку со стропами из арамидного волокна, накладку из металлических сплавов, три...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559370
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6ca5

Способ автономной коллокации на геостационарной орбите

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для автономной коллокации на геостационарной орбите. Переводят векторы наклонения и эксцентриситета на границы разнесенных относительно друг друга областей прицеливания, измеряют параметры орбиты каждого космического аппарата...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559371
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6dc7

Способ электрических проверок космического аппарата

Изобретение относится к наземным испытаниям, в т.ч. при изготовлении космических аппаратов (КА). КА содержит систему электропитания с бортовыми источниками: солнечными (СБ) и аккумуляторными (АБ) батареями, а также стабилизированным преобразователем напряжения (СПН) с зарядными и разрядными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559661
Дата охранного документа: 10.08.2015
10.08.2015
№216.013.6df0

Многоканальный командный аппарат с электронной коммутацией

Изобретение относится к области электронной техники и автоматики и может быть использовано для формирования импульсов команд управления исполнительными элементами. Техническим результатом является повышение надежности устройства многоканального командного аппарата с электронной коммутацией за...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002559702
Дата охранного документа: 10.08.2015
Показаны записи 1-10 из 110.
27.01.2013
№216.012.216b

Модуль радиопомех

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции корпуса изделия, используемого в радиоэлектронной промышленности. Технический результат - получение экономичной, жесткой герметичной конструкции корпуса-радиатора, позволяющей эксплуатировать МРП при воздействии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474056
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.02.2013
№216.012.24d9

Активная передающая фазированная антенная решетка

Изобретение относится к радиоэлектронной аппаратуре, в частности к конструкции корпуса изделия, используемого в радиоэлектронной промышленности. Технический результат заключается в получении жесткой герметичной конструкции корпуса-радиатора, что позволяет эксплуатировать изделие при воздействии...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474935
Дата охранного документа: 10.02.2013
10.04.2013
№216.012.33fa

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в электроприводах механических систем космических аппаратов, в приводах другого назначения и в других областях техники. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (1), редуктор с быстроходным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478849
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.33fb

Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в качестве электропривода, например, на космическом аппарате. Электропривод с трехступенчатым планетарным редуктором содержит электродвигатель (1), редуктор, включающий входной вал (4), предступень (5), быстроходный (6),...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478850
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.381e

Многоканальный передатчик радиопомех

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для создания преднамеренных помех приемным устройствам радиоэлектронных средств, радиолокации и радионавигации. Многоканальный передатчик радиопомех (МПР) состоит из: модуля управления и контроля 1, генератора опорной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479919
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.04.2013
№216.012.3845

Устройство предпусковой подготовки температурного режима для запуска электронной аппаратуры основного назначения и поддержания температурного режима работы

Изобретение относится как к области электронного машиностроения, так и к электронной технике специального назначения и может быть использовано в электронных блоках различного назначения, имеющих закрытый герметичный корпус и используемых в условиях как пониженных, так и повышенных температур...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479958
Дата охранного документа: 20.04.2013
10.05.2013
№216.012.3d42

Способ удержания геостационарного космического аппарата на заданной орбитальной позиции

Изобретение относится к космической технике и может быть использовано для удержания геостационарного космического аппарата (КА) в заданном диапазоне долгот и широт рабочей позиции на орбите. Ошибка управления движением центра масс КА комплексно устраняется с использованием коэффициента...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481249
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3d46

Способ контроля работы системы терморегулирования космического аппарата

Изобретение относится к системам терморегулирования (СТР), преимущественно телекоммуникационных спутников. Способ включает телеметрические измерения (напр., с частотой опроса 0,5 с в принятом промежутке времени) таких параметров СТР, как суммарный расход теплоносителя в жидкостном тракте и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481253
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.05.2013
№216.012.3d48

Способ изготовления системы терморегулирования космического аппарата

Изобретение относится к созданию и эксплуатации систем терморегулирования космических аппаратов, преимущественно телекоммуникационных спутников. После сборки жидкостного тракта (ЖТ) системы терморегулирования на конструкции аппарата для обеспечения качества перед проверкой герметичности ЖТ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481255
Дата охранного документа: 10.05.2013
27.06.2013
№216.012.5026

Способ удержания геостационарного космического аппарата на заданной орбитальной позиции

Изобретение относится к области космической техники и предназначено для удержания на заданной геостационарной орбитальной позиции космического аппарата (КА). После увеличения срока управления центром масс КА без привлечения наземных средств измерения навигационных параметров рассчитывают план...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486111
Дата охранного документа: 27.06.2013
+ добавить свой РИД