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        我國(guó)載人航天電源先后經(jīng)歷了鎘鎳電池時(shí)代、氫鎳電池時(shí)代。神舟七號(hào)伴隨衛(wèi)星曾開(kāi)創(chuàng)載人航天首次使用鋰電的歷史，但在低軌高壓大容量鋰電領(lǐng)域，擁有2700W功率的天舟一號(hào)當(dāng)仁不讓是中國(guó)航天史上的第一次。“首次使用低軌高壓鋰電，也是為日后空間站打基礎(chǔ)。”中國(guó)載人航天工程貨運(yùn)飛船系統(tǒng)副總設(shè)計(jì)師陳啟忠介紹。

        天舟一號(hào)電源分系統(tǒng)采用3機(jī)組鋰離子蓄電池組，每組由22個(gè)單體串聯(lián)組成，共使用單體66個(gè)，它的使命從天舟一號(hào)待發(fā)段轉(zhuǎn)內(nèi)電開(kāi)始，同時(shí)在飛船進(jìn)入陰影區(qū)時(shí)提供整船所需的全部電能，在光照區(qū)儲(chǔ)存電能，并通過(guò)電池放電補(bǔ)充負(fù)載的峰值功耗。

        鋰電的安全性向來(lái)是大家討論和關(guān)注的熱點(diǎn)。天舟一號(hào)電源分系統(tǒng)主任設(shè)計(jì)師王娜告訴記者，圍繞鋰電池自身的可靠性和安全性，上海航天技術(shù)研究院做了大量的試驗(yàn)和驗(yàn)證工作，包括不同溫度下的特性試驗(yàn)、壽命試驗(yàn)和充電策略的驗(yàn)證等。

        飛 船的用電可靠性和安全性，在故障模式下，設(shè)計(jì)人員使每個(gè)機(jī)組能承受電池單體的短路或開(kāi)路失效，而不影響其供電能力和充放電循環(huán)壽命。“作為載人航天在海南發(fā)射場(chǎng)的首次發(fā)射，我們還針對(duì)鋰電池做了專門的發(fā)射場(chǎng)適應(yīng)性驗(yàn)證工作，為的就是確保萬(wàn)無(wú)一失。”天舟一號(hào)鋰電主管設(shè)計(jì)師白羽說(shuō)。  

        “由于天舟一號(hào)電源分系統(tǒng)采用全新的鋰離子電池，其充電方式和控制策略相對(duì)以往的氫鎳電池均發(fā)生了根本性變化，同時(shí)還增加了均衡控制電路和電池單體等采集電路，充電控制器作為新研產(chǎn)品正是為了適應(yīng)全新的技術(shù)狀態(tài)而研制的。”天舟一號(hào)充電控制器主管設(shè)計(jì)師朱超表示。 

        為了增加電源充電控制的可靠性，上海航天設(shè)計(jì)人員采用主備份軟件限壓充電控制為主、硬件電壓控制為輔的雙冗余設(shè)計(jì)，電池單體和電池組同時(shí)參與控制。簡(jiǎn)單說(shuō)，就是66個(gè)電池單體，每個(gè)都要參與到充電控制中。要管理好66個(gè)單體的充電控制，同時(shí)還要兼顧每個(gè)單體過(guò)溫保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、故障隔離以及均衡控制，難度不小。  

        朱超說(shuō)：“為確保電池單體參與充電控制的可靠性，設(shè)計(jì)的故障診斷功能能自動(dòng)隔離有故障的電池單體，同時(shí)我們?yōu)槊總�(gè)單體都設(shè)置了注入指令，如果某單體出現(xiàn)故障，也可通過(guò)發(fā)送對(duì)應(yīng)指令使該單體不參與控制，66個(gè)單體，相當(dāng)于有了66道防護(hù)墻”。

        天舟一號(hào)充電控制器的復(fù)雜性不僅僅體現(xiàn)在對(duì)電池單體的管理上，更體現(xiàn)在工作模式上。它既要滿足各機(jī)組在獨(dú)立工作模式下正常工作，又要滿足各機(jī)組重構(gòu)交叉工作模式正常工作。朱超介紹說(shuō)：“僅充電控制器一臺(tái)單機(jī)的軟件行數(shù)達(dá)近30000，重量超過(guò)了16公斤，大家都形象地稱它為‘胖子’單機(jī)。”龐大的電池單體數(shù)量和多條充電曲線條件下各機(jī)組間工作的交叉重疊，天舟一號(hào)的充電控制器可謂是“最強(qiáng)電源控制大腦”。