31、航天器电池充电控制与性能特性解析

航天器电池充电控制与性能特性解析

1. 电池充电控制的重要性与原理

电池充电本质上是让活性物质恢复到阳极和阴极间具有最大势能差的状态。这需要将电子从太阳能电池板或其他电子源导入电池。太阳能电池板的电压以及电池输入端的电压必须足够大，以克服极化现象，但又不能过大，否则会引发不必要的反应。由此可见，充电控制方法对电池寿命起着至关重要的作用。

2. 不同轨道下的电池充电情况

2.1 低地球轨道（LEO）

在低地球轨道上，每次 35 分钟的日食期间消耗的能量，需要在 65 分钟的光照时间内补充回来，且不能超过安全电压限制。这种轨道每年会重复约 5000 次，因此充电控制是该轨道的重要考虑因素。

2.2 地球静止轨道（GEO）

在地球静止轨道上，航天器会有连续三个月处于阳光照射下。之后，电池每天提供的能量会逐渐增加，最多持续 45 分钟，然后逐渐减少，直到航天器再次完全处于阳光照射下。这种情况每年发生两次，每年仅有约 100 次充放电循环。

3. 充电控制方法

3.1 恒流充电法

恒流充电法常用于地球静止轨道，因为在每次阴影期，日照时间超过 23 小时。在日照期，采用涓流充电电流来抵消电池的自放电，同时也能降低过压的风险。

3.2 VT 充电法

VT 充电法常用于镍镉电池及其他类型电池的充电，以充分利用太阳能电池板的最大功率。太阳能电池板的大部分功率用于负载，剩余部分用于给电池充电。当电池电压达到实验室测试确定的预设值时，电压保持恒定，以减少过充现象。可以根据电池状态和航天器运行条件选择不同的电压水平。该方法