电源系统是卫星上的重要组成部分,它的性能和寿命直接影响整星的性能和寿命。清华大学宇航中心先后研制了“清华卫星一号”和“清华纳星一号”两颗微小卫星,其电源系统都存在一些问题。最重要的原因是电源系统没有控制的功能,因此当检测到电池温度、电压发生变化时,无法进行合理的调控,导致电源系统性能下降,寿命减少。课题主要任务是对电源系统进行改造设计。在“清华纳星一号”电源系统的基础上,引入控制技术和信息技术,设计了卫星上的智能充电电路,很好的解决了这个问题。智能充电电路采用数字化控制,由检测电路采集每节电池的电压、电流、温度,然后经过微处理器的处理和计算,确定下一步的充电方案,最后通过脉宽调制的开关电源改变充电电流。另外,电路通过串口和上位机进行通讯,保证电源能够由上位机直接监控,这也为地面测控提供了很好的条件。实验证明,智能充电电路能量耗散小,供电效率高,可扩展性强,实现了对电源的智能控制。给智能充电电路稍加改造,并配备用户软件后,可以作为商用电池的通用充电器。实验证明,通用充电器充电速度快,适应性强,有很强的应用价值。锂离子电池有着优越的性能,已经在国外的航天器中广泛使用,我们期望它能够作为微小卫星上的主电源使用。通过智能充电电路可以很容易地设计锂离子电池的充电程序,实现其应用。除此以外,还需要改善锂离子电池的使用性能,使电池容量利用率提高,工作寿命延长。在广泛调研锂离子电池特性和充电方法的基础上,提出并实现了一种新的智能充电策略,它可以有效的提高充电速度;另外,提出了若干改进电池使用性能的方法和设想。电源中为了增大功率,采用电池组供电,而由于电池存在差异,电池组的性能和寿命受到很大影响,所以需要对电池组进行均衡充电。在总结各种不同的均衡方法的优缺点的基础上,提出两种新型的充电电路,分别基于电池能量的动态传输和电池组结构的变换。通过原理分析和实验证明,两种方法有比较明显的均衡效果,为解决电池组均衡问题开拓了思路。