RU2692301C1 - Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability - Google Patents

Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability Download PDF

Info

Publication number
RU2692301C1
RU2692301C1 RU2018113898A RU2018113898A RU2692301C1 RU 2692301 C1 RU2692301 C1 RU 2692301C1 RU 2018113898 A RU2018113898 A RU 2018113898A RU 2018113898 A RU2018113898 A RU 2018113898A RU 2692301 C1 RU2692301 C1 RU 2692301C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discharge
charge
bot
spacecraft
level
Prior art date
Application number
RU2018113898A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Иванович Миненко
Александр Сергеевич Гуртов
Виктор Николаевич Фомакин
Людмила Владимировна Безбородова
Александр Николаевич Лепилов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации
Priority to RU2018113898A priority Critical patent/RU2692301C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2692301C1 publication Critical patent/RU2692301C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64GCOSMONAUTICS; VEHICLES OR EQUIPMENT THEREFOR
    • B64G1/00Cosmonautic vehicles
    • B64G1/22Parts of, or equipment specially adapted for fitting in or to, cosmonautic vehicles
    • B64G1/42Arrangements or adaptations of power supply systems
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, specifically autonomous power supply systems (PSS) of spacecraft (SC), using as primary sources of energy photovoltaic batteries (PB), and as energy storage – accumulator batteries (AB). Charging and discharging devices are controlled. Prohibition of discharge device operation is performed when minimum charge level is reached and prohibition is removed at increase of charge level. Control signal is generated to disconnect part of onboard equipment at emergency discharge of several m (m≤n) AB to minimum level of charge. Operation of all discharge devices is inhibited if output voltage of PSS drops to preset threshold value. Control signal storage is reset to prohibit all discharge devices after charging all the batteries to the specified level of charge. PSS parameters are readout. Readout is performed from automation and voltage stabilization complex via multiplex exchange channel. Total depth of discharge of all the accumulators is calculated and the calculated total depth of the discharge is compared with the threshold values given in the on-board PSS program. Repeated reading of PSS parameters, duration of setting is selected, comparable with period of updating information on PSS parameters. Again, comparison with threshold values of total discharge depth is performed, generating/not generating control signal in onboard control system to change operating mode of spacecraft.EFFECT: higher reliability and survivability of PSS and spacecraft as a whole.1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), использующим в качестве первичных источников энергии батареи фотоэлектрические (БФ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторные батареи (АБ).The present invention relates to electrical engineering, namely to autonomous power supply systems (BOT) of spacecraft (SC), using photovoltaic (BP) batteries as primary energy sources and batteries (AB) as energy storage devices.

Неотъемлемой частью современной СЭП космических аппаратов помимо БФ и АБ является бортовая автоматика, например, комплекс автоматики и стабилизации напряжения (КАС) для СЭП КА. КАС стабилизирует напряжение на выходе СЭП в границах диапазона токов нагрузки, согласует работу БФ и АБ, передает информацию о параметрах СЭП в бортовой комплекс управления (БКУ) и бортовую систему телеметрических измерений. К числу мероприятий, направленных на улучшение удельных характеристик СЭП, следует отнести внедрение в практику мультиплексного канала обмена (МКО) для осуществления электрической и информационной связей между БКУ и КАС СЭП. Однако применение сложнейшей электронной аппаратуры в составе СЭП КА с большим сроком активного существования, как правило, приводит к повышению вероятности возникновения в ней отказов или единичных сбоев, в том числе таких, как передача из КАС в бортовое программное обеспечение (БПО) СЭП из состава БКУ искаженной (недостоверной) информации, не соответствующей реальному состоянию системы.An integral part of the modern BOT spacecraft in addition to the BF and AB is onboard automation, for example, the complex automation and voltage regulation (CAS) for the EPC KA. The UAN stabilizes the voltage at the BOT output within the range of the load current, coordinates the work of the BF and AB, transmits information about the BOT parameters to the onboard control complex (BKU) and the onboard telemetry measurement system. The number of measures aimed at improving the specific characteristics of the BOT should include the introduction into practice of a multiplex exchange channel (MCO) for the implementation of electrical and informational links between the control center and the CAS BOT. However, the use of the most sophisticated electronic equipment in the composition of EPAs KA with a long active life, as a rule, leads to an increase in the probability of occurrence of failures or single failures in it, including such transmission from AIS to on-board software (BEP) distorted (unreliable) information that does not correspond to the real state of the system.

Одной из главных задач БПО СЭП является периодический контроль суммарной глубины разряда АБ. В случае превышения одного из заранее определенных порогов глубины разряда АБ программы СЭП должны производить включение программы режима управления при неисправностях для перевода изделия в ориентированный дежурный полет (ОДП) или при большем разряде в режим дежурной ориентации (РДО) для отключения части бортовой аппаратуры.One of the main tasks of BPO BOT is the periodic monitoring of the total depth of discharge of the battery. In case of exceeding one of the predefined thresholds for the discharge depth of the AB, the BOT program should activate the control mode program when there are faults to transfer the product to oriented flight on duty (ODP) or, if larger, to the duty orientation mode (RDD) to disable part of the onboard equipment.

Известен способ управления системой электропитания космического аппарата (Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Сторож А.Д., Аншаков Г.П. Космическое аппаратостроение. Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара, 2011, аналог), заключающийся в управлении зарядными и разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжений системы электропитания; контроле степени заряженности аккумуляторных батарей; запрете на работу соответствующего зарядного устройства при достижении максимального уровня заряженности данной аккумуляторной батареи и снятии этого запрета при снижении уровня заряженности; запрете на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности (или напряжения) данной аккумуляторной батареи и снятии этого запрета при повышении уровня заряженности (напряжения) данной аккумуляторной батареи.A known method of controlling the power supply system of a spacecraft (Kirilin A.N., Akhmetov R.N., Storozh A.D., Anshakov G.P. Space Apparatus Engineering. State Research and Production Rocket and Space Center "TsSKB-Progress", the city of Samara, 2011, analog), which consists in the management of charging and discharge devices, depending on the input and output voltages of the power supply system; monitoring the state of charge of the batteries; the prohibition of the work of the corresponding charger when the maximum level of charge of this battery is reached and the ban is lifted while the level of charge is lowered; a ban on the operation of the corresponding discharge device when the established minimum level of charge (or voltage) of this battery is reached and the ban is lifted when the level of charge (voltage) of the battery is increased.

Недостатком аналога является то, что он не позволяет повысить надежность и живучесть функционирования СЭП в случае нарушения по какой-либо причине энергобаланса, с вытекающими отсюда негативными последствиями.The disadvantage of the analogue is that it does not allow to increase the reliability and survivability of the operation of the EPS in the event of a violation of the energy balance for any reason, with negative consequences.

Известен способ управления автономной системой электропитания космического аппарата (патент РФ на изобретение №2467449, прототип), содержащей солнечную батарею и n аккумуляторных батарей, стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батареей и нагрузкой, и по n зарядных и разрядных устройств, заключающийся в том, что управляют стабилизатором напряжения, зарядными и разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжений системы электропитания; контролируют степень заряженности аккумуляторных батарей; вводят запрет на работу соответствующего зарядного устройства при достижении максимального уровня заряженности данной аккумуляторной батареи и снимают этот запрет при снижении уровня заряженности; вводят запрет на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной аккумуляторной батареи и снимают этот запрет при повышении уровня заряженности данной аккумуляторной батареи; контролируют выходное напряжение системы электропитания с помощью порогового датчика; при аварийном разряде нескольких m (m≤n) аккумуляторных батарей до минимального уровня заряженности формируют управляющий сигнал в бортовой комплекс управления космического аппарата для отключения части бортовой аппаратуры и запоминают его; при аварийном разряде всех n работающих аккумуляторных батарей до минимального уровня заряженности снимают запрет на работу всех разрядных устройств; в случае если после запоминания управляющего сигнала выходное напряжение системы снижается до заданного порогового значения, запрещают работу всех разрядных устройств; сброс запоминания управляющего сигнала производят после заряда всех аккумуляторных батарей или по внешней разовой команде.There is a method of controlling an autonomous power supply system of a spacecraft (RF patent for invention No. 2467449, prototype) containing a solar battery and n batteries, a voltage stabilizer connected between the solar battery and the load, and n charging and discharging devices. control voltage regulator, charging and discharging devices depending on input and output voltages of the power supply system; control the state of charge of the batteries; imposing a ban on the operation of the corresponding charger when the maximum charge level of the battery is reached and removing the ban when the charge level is reduced; impose a ban on the operation of the corresponding discharge device when the specified minimum charge level of the battery is reached and remove the ban when the charge level of the battery is increased; control the output voltage of the power supply system using a threshold sensor; in case of emergency discharge of several m (m≤n) batteries to the minimum level of charge, a control signal is formed into the onboard control system of the spacecraft to turn off part of the onboard equipment and memorize it; in case of emergency discharge of all n working batteries to the minimum level of charge, the ban on the operation of all discharge devices is lifted; if after memorizing the control signal, the output voltage of the system decreases to a predetermined threshold value, the operation of all discharge devices is prohibited; Resetting the control signal is performed after charging all batteries or by external one-time command.

Недостатком прототипа является то, что у него отсутствует возможность отражать недостоверную (сбойную) информацию об уровнях заряженности АБ на текущий момент, по результатам анализа которых могут формироваться управляющие воздействия в бортовом комплексе управления на изменение режимов функционирования КА, что приводит к снижению надежности и живучести функционирования СЭП.The disadvantage of the prototype is that it does not have the ability to reflect inaccurate (bad) information about the charge levels of the AB at the current time, the results of the analysis of which can form control actions in the onboard control complex on the changes in the operating modes of the spacecraft, which leads to a decrease in reliability and survivability of functioning BOT.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и живучести СЭП и КА в целом.The task of the invention is to improve the reliability and survivability of the EPA and KA as a whole.

Указанная задача решается тем, что в способе управления системой электропитания космического аппарата повышенной живучести, содержащей фотоэлектрическую батарею и n аккумуляторных батарей и по n зарядных и разрядных устройств, заключающемся в управлении зарядными и разрядными устройствами в зависимости от освещенности БФ, степени заряженности всех АБ, входного и выходного напряжения системы электропитания; введении запрета на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной АБ и снятии этого запрета при повышении уровня заряженности данной АБ; формировании управляющего сигнала в бортовой комплекс управления КА для отключения части бортовой аппаратуры при аварийном разряде нескольких m (m≤n) АБ до минимального уровня заряженности; запрете работы всех разрядных устройств, если выходное напряжение СЭП снижается до заданного порогового значения; сбросе запоминания управляющего сигнала по запрету всех разрядных устройств после заряда всех АБ до заданного уровня заряженности, посредством бортовой программы СЭП из состава бортового программного обеспечения (БПО) бортового комплекса управления с заданной периодичностью считывают параметры СЭП, в том числе уровни заряженности АБ; при этом считывание осуществляют из КАС по мультиплексному каналу обмена; используя параметры СЭП, вычисляют суммарную глубину разряда всех АБ и производят сравнение вычисленной суммарной глубины разряда с заданными в бортовой программе СЭП пороговыми для формирования управляющего сигнала в бортовом комплексе управления значениями; в случае превышения порогового значения глубины разряда через временную уставку повторяют считывание параметров СЭП, причем продолжительность уставки выбирают, сравнимую с периодом обновления информации о параметрах СЭП; после повторного вычисления суммарной глубины разряда АБ выполняют вновь сравнение ее с пороговыми значениями суммарной глубины разряда и в зависимости от полученного их соотношения с помощью алгоритма СЭП формируют/не формируют управляющий сигнал в бортовом комплексе управления по смене режима функционирования КА.This problem is solved by the fact that in the method of controlling the power supply system of a spacecraft of increased survivability, containing a photovoltaic battery and n rechargeable batteries and n charging and discharging devices, consisting in controlling charging and discharging devices depending on the illumination of the BF, the state of charge of all ABs, the input and the output voltage of the power supply system; the introduction of a ban on the operation of the corresponding discharge device when the established minimum level of charge of this battery is reached and the ban is lifted when the level of charge of this battery is increased; forming a control signal in the onboard control complex of the spacecraft to turn off part of the onboard equipment during emergency discharge of several m (m≤n) AB to the minimum charge level; the prohibition of the operation of all bit devices, if the output voltage of the BOT is reduced to a predetermined threshold value; resetting the memorization of the control signal to prohibit all bit devices after charging all ABs to a predetermined charge level; using the on-board software BOT from the on-board software (BPO) of the on-board control complex, read the BOT parameters, including the charge levels of the AB; in this case, the reading is carried out from the CAS via a multiplex exchange channel; using the BOT parameters, calculate the total depth of discharge of all ABs and compare the calculated total depth of the discharge with the threshold values specified in the on-board BOT program for generating a control signal in the on-board control complex values; in case the discharge depth threshold is exceeded, the readout of the EPS parameters is repeated through the time setpoint, and the duration of the setpoint is chosen that is comparable to the update period of information about the EPF parameters; after re-calculating the total depth of the discharge, the AB is again compared with threshold values of the total depth of the discharge and, depending on their ratio obtained, use the EPS algorithm to generate / not generate a control signal in the onboard control complex for changing the operating mode of the spacecraft.

Пример функциональной схемы СЭП, в которой реализуется предлагаемый способ, приведен на фиг. 1, где обозначено:An example of a functional FEP scheme in which the proposed method is implemented is shown in FIG. 1, where indicated:

1 - батарея фотоэлектрическая;1 - photovoltaic battery;

2 - стабилизатор напряжения (СН) с экстремальным регулятором мощности (ЭРМ) БФ;2 - voltage regulator (СН) with extreme power regulator (ЭРМ) БФ;

31…3n - зарядные устройства (ЗУ);3 1 ... 3 n - chargers (chargers);

41…4n - разрядные устройства (РУ);4 1 ... 4 n - bit devices (RU);

51…5n - аккумуляторные батареи;5 1 ... 5 n - batteries;

61…6n - устройства контроля степени заряженности АБ (УКЗАБ);6 1 ... 6 n - devices for monitoring the state of charge of the battery (UKZAB);

ОС - вход обратной связи;OS - feedback input;

3 - вход запрета работы;3 - entry ban work;

7 - нагрузка СЭП (бортовая аппаратура);7 - load BOT (onboard equipment);

8 - датчик пороговый минимального напряжения;8 - threshold threshold voltage sensor;

9 - логический элемент m из n;9 - logical element m of n;

10 - логический элемент И;10 - logical element And;

11, 121…12n, 131…13n, 141…14n - R-S триггеры;11, 12 1 ... 12 n , 13 1 ... 13 n , 14 1 ... 14 n - RS triggers;

15 - логический элемент И;15 - logical element And;

161…16n, 171…17n - логические элементы ИЛИ,16 1 ... 16 n , 17 1 ... 17 n - logical elements OR,

18 - измеритель емкости АБ и оконечное устройство (ОУ)18 - capacity meter AB and the terminal device (OU)

19 - БКУ с БПО, включая БПО СЭП.19 - BKU with BPO, including BPO BOT.

Управление автономной системой электропитания космического аппарата осуществляют следующим образом (фиг. 1). СЭП производится непрерывное управление стабилизатором напряжения, зарядными и разрядными устройствами, а также панелями солнечных батарей в зависимости от освещенности БФ, входного (напряжение БФ) и выходного напряжений СЭП. При этом зарядные устройства обеспечивают заряд АБ 51…5n, а СН и РУ обеспечивают питание бортовой аппаратуры (БА) 7. Цепи непрерывного управления (обратной связи - ОС) ЗУ подключены к шине БФ 1, а цепи непрерывного управления (ОС) СН и РУ подключены к выходной шине СЭП (на вход БА 7).Management autonomous power supply system of the spacecraft is as follows (Fig. 1). BOT is a continuous control voltage regulator, charging and discharge devices, as well as solar panels, depending on the illumination of the BF, the input (voltage BF) and the output voltage of the BOT. In this case, the chargers provide an AB 5 1 ... 5 n charge, and the SN and RU provide power to the onboard equipment (BA) 7. Continuous control circuits (feedback - OS) The charger is connected to the bus BF 1, and the continuous control circuits (OS) CH and RU connected to the output bus BOT (input BA 7).

В зависимости от степени заряженности АБ производится запрет или разрешение работы ЗУ и РУ. При достижении максимальной степени заряженности конкретной АБ сигнал с выхода "Запрет ЗУ" ее устройства контроля степени заряженности АБ (61…6n на фиг. 1), с помощью R-S триггера (121…12n) запрещает работу ее ЗУ. После разряда АБ до некоторого заданного уровня, этот запрет снимают сигналом с выхода "Разрешение ЗУ" УКЗАБ.Depending on the state of charge of the battery, a ban is made or the permission to operate the memory device and the switchgear. When the maximum state of charge of a particular AB is reached, the signal from the “Memory lock” output of its battery charge control device (6 1 ... 6n in Fig. 1), by means of RS trigger (12 1 ... 12 n ), prohibits the operation of its charger. After the discharge of the battery to a certain predetermined level, this prohibition is removed by a signal from the output "Permission of memory" UZZAB.

При достижении минимального уровня заряженности конкретной АБ сигнал с выхода "Запрет РУ" ее УКЗАБ (61…6n на чертеже), проходя через R-S триггер (141…14n) и логический элемент ИЛИ (171…17n) поступает на вход запрета работы соответствующего РУ. Эта АБ переводится в режим хранения. После заряда данной АБ до некоторого заданного уровня этот запрет снимают сигналом с выхода "Разрешение РУ" УКЗАБ (логические элементы ИЛИ 161…16n, R-S триггеры 141…14n, логические элементы ИЛИ 171…17n).When the minimum level of charge of a particular AB is reached, the signal from the output of the “Ban on RU” of its UKZAB (6 1 ... 6n in the drawing), passing through the RS trigger (14 1 ... 14 n ) and the OR gate (17 1 ... 17 n ) is fed to the prohibition of the work of the relevant RU. This AB is translated into storage mode. After charging this AB to a certain predetermined level, this prohibition is removed by the signal from the output “Resolution RU” of UKZAB (logical elements OR 16 1 ... 16 n , RS triggers 14 1 ... 14 n , logical elements OR 17 1 ... 17 n ).

В случае нештатной ориентации солнечных батарей КА на Солнце происходит нарушение энергобаланса в СЭП. Сигналы с выходов "Запрет РУ" всех УКЗАБ поступают на входы логических элементов 9 (m из n) и 10 (логический элемент И).In the case of an abnormal orientation of the solar cells of a spacecraft on the Sun, there is a violation of the energy balance in the EPS. The signals from the outputs "Ban RU" of all UKZAB are fed to the inputs of logic elements 9 (m from n) and 10 (logical element I).

При аварийном разряде нескольких m (m≤n) аккумуляторных батарей до минимального уровня заряженности на выходе логического элемента 9 формируется управляющий сигнал аварийной нагрузки («АН»), который выдается в бортовой комплекс управления для отключения части БА. Этот сигнал запоминается на R-S триггере 11. Запоминание снимается по внешней разовой команде (РК). При отключении БКУ части БА снижается скорость расходования энергии АБ. Остается подключенной часть БА - приборы систем терморегулирования, телеметрии и других необходимых систем. Эти приборы обеспечивают температурные режимы и контроль параметров БА 7. Появляется возможность более длительное время питать нагрузку и продолжать работы по выводу КА из нештатной ситуации. Таким образом, обеспечивается возможность использования средств бортового комплекса управления для адаптивного изменения схемы питания БА 7 в зависимости от текущего состояния энергетических возможностей СЭП.When an emergency discharge of several m (m≤n) batteries to the minimum level of charge at the output of the logic element 9, an emergency load control signal (“AN”) is generated, which is output to the onboard control complex to disable part of the BA. This signal is stored on the R-S trigger 11. Memorization is removed by an external one-time command (RC). When the ACU part of the BA is disconnected, the rate of energy consumption of the AB decreases. A part of the BA remains connected — devices of thermal control systems, telemetry, and other necessary systems. These devices provide temperature regimes and control of BA 7 parameters. It becomes possible to power the load for a longer time and to continue work on the decommissioning of the spacecraft from an abnormal situation. Thus, it is possible to use means of the onboard control complex for adaptive change of the BA power supply circuit 7 depending on the current state of the energy capabilities of the EPS.

При аварийном разряде всех n работающих АБ 51…5n до минимального уровня заряженности на выходе логического элемента 10 появляется сигнал, который проходя через логические элементы ИЛИ 161…16n, R-S триггеры 141…14n, логические элементы ИЛИ 171…17n снимает запрет на работу всех разрядных устройств. Далее, если аварийная ситуация продолжается, происходит синхронный разряд на оставшуюся часть нагрузки всех АБ 51…5n. Имеющаяся емкость АБ используется полностью.When the emergency discharge of n working AB 5 1 ... 5 n to the minimum level of charge at the output of NAND gate 10 receive a signal which passes through OR gates 16 1 ... 16 n, RS flip-flops 14 1 ... 14 n, the logical elements or 17 1 ... 17 n removes a ban on the operation of all bit devices. Further, if the emergency situation continues, a synchronous discharge occurs for the remainder of the load of all AB 5 1 ... 5 n . The available capacity of AB is fully utilized.

При дальнейшем аварийном разряде выходное напряжение системы снижается до заданного порогового значения, срабатывает датчик пороговый минимального напряжения 8, а поскольку этому предшествовало запоминание управляющего сигнала «АН» на R-S триггере 11, то его сигнал пройдя через логический элемент И 15 и R-S триггеры (131…13n) и логические элементы ИЛИ (171…17n) запрещает работу всех разрядных устройств и логическим уровнем на входах элементов ИЛИ (171…17n) блокирует прохождение управляющих сигналов, разрешающих работу разрядным устройствам по сигналам об уровне заряженности от УКЗАБ 61…6n.Запоминание управляющего сигнала «АН» обеспечивает защиту от обесточивания БА 7 при ложном срабатывании датчика порогового минимального напряжения 8, или при его срабатывании в случае перегрузки по выходным шинам СЭП, не связанной с нарушением ориентации БФ 1 и аварийным разрядом АБ.Upon further emergency discharge, the output voltage of the system decreases to a predetermined threshold value, the threshold sensor of the minimum voltage 8 is triggered, and since this was preceded by storing the control signal “AN” on RS trigger 11, its signal passing through the AND 15 and RS triggers (13 1 ... 13 n) and OR gates (17 1 ... 17 n) prohibits operation of all bit devices and the logic level at the inputs OR (17 1 ... 17 n) blocks the passage of control signals enables the discharge unit n signals from the level of charge UKZAB 6 1 ... 6 n .Zapominanie control signal "AN" provides protection against power failure BA 7, with a false positive threshold sensor undervoltage 8, or when it is triggered in case of an overload on the output buses SEP unrelated to the orientation of the violation BF 1 and emergency discharge of AB.

После восстановления ориентации БФ 1 на Солнце производят питание оставшейся включенной части БА 7 от БФ 1 через стабилизатор напряжения. Напряжение на выходе СЭП, обеспечиваемое СН, определяется соотношением мощности нагрузки 7, подключенной к выходным шинам СЭП, и мощности, генерируемой БФ 1 и определяемой степенью ее освещенности. Напряжение БФ 1 и, следовательно, напряжение БА 7 может произвольно меняться в течение неопределенного времени, до полного восстановления ориентации, в пределах от 0 до номинального значения. Включенные приборы, естественно, при этом должны сохранять свою работоспособность. Избыток мощности БФ 1 идет на заряд АБ 51…5n.After restoring the orientation of BF 1 to the Sun, the remaining included part of BA 7 is powered from BF 1 through a voltage stabilizer. The voltage at the output of the BOT, provided by the SN, is determined by the ratio of the power of the load 7 connected to the output buses of the BOT, and the power generated by BF 1 and determined by the degree of its illumination. Voltage BF 1 and, therefore, the voltage BA 7 can vary arbitrarily for an indefinite time, until the orientation is fully restored, from 0 to the nominal value. Included devices, of course, while maintaining their performance. Excess power BF 1 is on charge of the AB 5 1 ... 5 n .

Поскольку цепи непрерывного управления (обратной связи - ОС) ЗУ подключены к шине БФ, а цепи непрерывного управления (ОС) СН подключены к выходной шине СЭП, в первую очередь будет обеспечиваться питание БА 7, то есть включенные приборы системы терморегулирования, систем телеметрии, и других необходимых систем, которые обеспечат необходимые температурные режимы зарядных устройств и аккумуляторных батарей, а также контроль параметров. При нарушении ориентации БФ 1 на Солнце или уходе КА в тень питание всей БА 7 и заряд АБ 51…5n прекращается. Разряд АБ 51…5n не производится, так как сигнал «Запрет разряда» не снят.Since the continuous control circuits (feedback - OS) of the charger are connected to the BF bus, and the continuous control circuits (OS) of the SN are connected to the output bus of the EPF, the power supply of the BA 7, that is, the included instruments of the thermal control system, telemetry systems, and other necessary systems that will provide the necessary temperature regimes of chargers and batteries, as well as control parameters. In case of violation of the orientation of BF 1 on the Sun or the departure of the spacecraft into the shadow, the power supply of the entire BA 7 and the charge of the AB 5 1 ... 5 n stops. Discharge AB 5 1 ... 5 n is not performed, because the signal "Discharge prohibition" is not removed.

При заряде какой-либо из аккумуляторных батарей 51…5n до некоторого значения емкости сигнал с выхода УКЗАБ «АБ заряжена», пройдя через R-S триггер (131…13n) и логический элемент ИЛИ (171…17n) снимает запрет на работу своего разрядного устройства и блокировку прохождение управляющих сигналов, разрешающих работу разрядным устройствам по сигналам об уровне заряженности от УКЗАБ 61…6n. СЭП переходит в штатный режим работы после заряда всех АБ 51…5n или по РК.When charging any of the batteries 5 1 ... 5 n up to a certain capacitance value, the signal from the output of the UKZAB AB is charged, passing through RS a trigger (13 1 ... 13 n ) and a logical element OR (17 1 ... 17 n ) removes the prohibition for the operation of their discharge device and blocking the passage of control signals that permit the operation of the discharge devices by signals about the level of charge from UKZAB 6 1 ... 6 n . BOT enters normal operation after charging all AB 5 1 ... 5 n or RK.

Для автономного контроля и управления СЭП, т.е. без вмешательства с наземного комплекса управления, в составе БКУ 19 в БПО используют алгоритмы СЭП (БПО СЭП), которые получают необходимую информацию из СЭП по дублированному мультиплексному каналу обмена. Для формирования и передачи информации о состоянии СЭП, включая значения емкостей АБ, в СЭП применяют измеритель емкости АБ и оконечное устройство (ОУ) 18. БПО СЭП периодически считывает по МКО из ОУ СЭП информацию об уровнях заряженности АБ, подготовленную измерителем емкости АБ.For autonomous monitoring and control of BOT, i.e. without interference from the ground control complex, as part of BKU 19, BOT use BOT algorithms (BEP BOT), which receive the necessary information from the BOT via a duplicated multiplex exchange channel. For the formation and transmission of information about the state of the BOT, including the values of the capacitance of the battery, in the BOT use the capacitance meter of the battery and the terminal device (OS) 18. BPO BOT periodically reads the ICE from the shelter of the EPS, information about the levels of charge of the battery.

Применение предлагаемого способа управления системой электропитания КА позволяет максимально использовать запасенную емкость АБ и обеспечить питание бортового комплекса управления для прекращения или сдерживания процесса развития аварийной ситуации, а также не допустить необратимого разряда АБ 51…5n в случае нарушения энергобаланса. Таким образом, применение предлагаемого способа управления электропитания КА повышенной живучести позволяет существенно уменьшить вероятность возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса.The application of the proposed method of controlling the power supply system of the spacecraft allows maximum use of the accumulated AB capacity and provide power to the onboard control complex to halt or restrain the development of an emergency situation, as well as prevent irreversible discharge of the AB 5 1 ... 5 n in the event of an energy balance violation. Thus, the application of the proposed method of controlling power supply to spacecraft of increased survivability can significantly reduce the likelihood of an emergency due to a violation of the energy balance.

Повышение надежности и живучести СЭП КА осуществляется путем использования БПО СЭП.Improving the reliability and survivability of the EPC KA is carried out by using BPO EPD.

На фиг. 2 показан пример блок-схемы логики управления БПО СЭП с предварительной обработкой значений параметров на предмет парирования получения сбойной информации о глубинах разряда АБ из КАС.FIG. 2 shows an example of a block diagram of the control logic of the industrial control unit of EPC with preliminary processing of the parameter values in order to counter the receipt of faulty information about the depths of the discharge from the CAS.

Посредством бортовой программы СЭП из состава бортового программного обеспечения бортового комплекса управления с заданной периодичностью считывают параметры СЭП, в том числе уровни заряженности АБ (блок В). Считывание осуществляют из КАС по мультиплексному каналу обмена. Используя параметры СЭП, вычисляют Q - суммарную глубину разряда всех АБ (блок В), как разность между полным и текущим уровнями заряда АБ, и производят сравнение (блок С) вычисленной суммарной глубины разряда с заданным пороговым для формирования управляющего сигнала значением Р (по переводу КА в ОДП). При Q<Р продолжают работу алгоритма по периодическому контролю суммарной глубины разряда (блок K) с обнулением программного индикатора повторного съема αповтор (блок J) (исходное значение признака αповтор - нулевое). Если Q превышает пороговое значение Р, то с целью защиты изделия от несанкционированного перевода в ОДП или РДО из-за возможного получения алгоритмом СЭП сбойной информации о степенях заряженностей АБ осуществляют повторный съем обновленного массива через промежуток времени Δt (признак αповтор формируют единичным) (блоки Е, F, G, В). Если повторный съем подтверждает превышение глубины разряда порогового значения для перевода в ОДП (блоки В, С), то он считается достоверным, и выполняются действия по переводу изделия в ОДП или РДО (блоки D, Н); если повторный съем показал нормальные глубины разряда АБ, не превышающие порога ОДП (блок С), то этот съем считается правильным, а информация предыдущего съема считается недостоверной, и штатная работа продолжается без перевода в ОДП или РДО (блоки J, K).Through the on-board program, the BOT from the onboard software of the on-board control complex with a specified frequency read the parameters of the BOT, including the levels of charge of the battery (block B). Reading is carried out from UAN on multiplexed exchange channel. Using the parameters of the BOT, calculate Q - the total depth of discharge of all ABs (block B), as the difference between the full and current levels of the charge of the AB, and make a comparison (block C) of the calculated total depth of the discharge with the specified threshold for the formation of the control signal value P ( transfer of spacecraft to PDP). When Q <P, the algorithm continues to work by periodically monitoring the total depth of the discharge (block K) with resetting the program indicator of re-removal α repetition (block J) (the initial value of the characteristic repetition α is zero). If Q exceeds the threshold value P, then in order to protect the product from unauthorized transfer to ODP or RDO due to the possible receipt of faulty information about the state of charge of the battery by the BOT algorithm, the updated array is repeated after the time Δt (the sign of repetition is formed as a single) ( blocks E, F, G, B). If the second removal confirms that the depth of discharge of the threshold value is exceeded for transferring to the MTO (blocks B, C), then it is considered reliable, and actions are taken to transfer the product to the MTO or RDO (blocks D, H); if the second removal showed normal depths of discharge of the battery not exceeding the EIR threshold (block C), then this removal is considered correct, and the information of the previous removal is considered unreliable, and regular work continues without translation into EDP or RDO (blocks J, K).

Именно поэтому, в случае превышения порогового значения глубины разряда через временную уставку Δt, повторяют считывание параметров СЭП. Для отражения сбойной информации продолжительность уставки Δt выбирают, сравнимую с периодом обновления массивов данных о параметрах СЭП в регистрах КАС. Только в этом случае сбойная информация в массиве параметров СЭП не будет к моменту повторного (контрольного) съема фигурировать. После повторного вычисления суммарной глубины разряда АБ выполняют вновь сравнение ее с пороговыми значениями суммарной глубины разряда и в зависимости от полученного их соотношения с помощью алгоритма СЭП формируют/не формируют управляющий сигнал в БКУ по смене режима работы КА.That is why, in case of exceeding the threshold value of the discharge depth through the time setpoint Δt, the readout of the BOT parameters is repeated. To reflect the faulty information, the duration of the setpoint Δt is chosen, comparable to the period of updating the data sets on the BOT parameters in the CAS registers. Only in this case, the faulty information will not appear in the array of BOT parameters by the time of the repeated (control) removal. After re-calculating the total depth of the discharge, the ABs are again compared with threshold values of the total depth of the discharge and, depending on their ratio obtained, use the EPC algorithm to generate / not generate a control signal in the control unit for changing the operating mode of the spacecraft.

Условием для проверки значений емкостей АБ на достоверность принимается появление факта превышения вычисленной программой СЭП суммарной глубины разряда АБ порогового значения перевода в ОДП. Глубину разряда АБ достаточно сравнивать только с порогом перевода в ОДП, т.к. порог РДО находится ниже и поэтому в случае превышения порога РДО порог ОДП также будет превышен (с точки зрения электропотребления, штатная работа (ШР), ОДП, РДО изделия идут по убыванию, т.е. при ШР - самое большое потребление, при РДО - наименьшее среди ШР, ОДП, РДО; поэтому порог глубины разряда для перевода изделия в ОДП меньше, чем для перевода в РДО).The condition for checking the values of the capacitance of the battery for reliability is the appearance of the fact that the total depth of the discharge, calculated by the BOT program, exceeds the threshold value of the transfer to the DCT. It is enough to compare the depth of the discharge of the battery only with the threshold of transfer to the MDP, since RDO threshold is lower and therefore if the RDO threshold is exceeded, the EIR threshold will also be exceeded (from the point of view of power consumption, full-time work (SR), RPD, RDO, the products go in descending order, that is, when SR is the largest consumption, at RDO - the smallest among the SR, ODP, RDO; therefore, the threshold of the discharge depth for transferring the product to ODP is less than for transfer to the ODS).

Проверке на достоверность («очистке») подвергаются только те уровни заряженности АБ, которые приводят к управляющим воздействиям на КА. Возможный сбой значений параметров в другой диапазон, например, в случае «зашкала» по верхним значениям емкостей АБ, перепроверке не подвергается. Предполагается, что сбои являются единичными и самоустранимыми, т.е. следующий опрос после выдержки достаточной паузы, необходимой для обновления массивов в КАС, должен показывать достоверную информацию.Only those battery levels that lead to control actions on the spacecraft are subject to validity testing (“cleaning”). A possible failure of the parameter values to another range, for example, in the case of a “over-scale” on the upper values of the AB capacitances, is not subjected to a recheck. It is assumed that failures are single and self-eliminating, i.e. The following survey after the exposure of a sufficient pause required for updating the arrays in the CAS should show reliable information.

Таким образом, применение предлагаемого способа управления системой электропитания КА позволяет повысить надежность и живучесть СЭП и КА в целом, так как исключаются случаи неправильного перевода изделия в режим ОДП или РДО с вытекающими негативными последствиями.Thus, the application of the proposed method of controlling the power supply system of the spacecraft allows to increase the reliability and survivability of the EPS and the spacecraft as a whole, since it excludes cases of incorrect transfer of the product to the EIR or RDO mode with consequent negative consequences.

Claims (1)

Способ управления системой электропитания космического аппарата повышенной живучести, содержащей фотоэлектрическую батарею (БФ), n аккумуляторных батарей (АБ) и по n зарядных и разрядных устройств, заключающийся в том, что управляют зарядными и разрядными устройствами в зависимости от освещенности БФ, степени заряженности всех АБ, входного и выходного напряжения системы электропитания (СЭП); вводят запрет на работу соответствующего зарядного устройства при достижении максимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при снижении уровня заряженности данной АБ; вводят запрет на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной АБ и снимают этот запрет при повышении уровня заряженности данной АБ; формируют управляющий сигнал в бортовой комплекс управления (БКУ) космического аппарата (КА) для отключения части бортовой аппаратуры при аварийном разряде нескольких m (m≤n) АБ до минимального уровня заряженности; запрещают работу всех разрядных устройств, если выходное напряжение СЭП снижается до заданного порогового значения; производят сброс запоминания управляющего сигнала по запрету всех разрядных устройств после заряда всех АБ до заданного уровня заряженности, отличающийся тем, что посредством бортовой программы СЭП из состава бортового программного обеспечения (БПО) бортового комплекса управления с заданной периодичностью считывают параметры СЭП, в том числе уровни заряженности АБ; при этом считывание осуществляют из комплекса автоматики и стабилизации напряжения по мультиплексному каналу обмена; используя параметры СЭП, вычисляют суммарную глубину разряда всех АБ и производят сравнение вычисленной суммарной глубины разряда с заданными в бортовой программе СЭП пороговыми значениями для формирования в бортовом комплексе управления управляющего сигнала; в случае превышения порогового значения глубины разряда через временную уставку повторяют считывание параметров СЭП, причем продолжительность уставки выбирают сравнимую с периодом обновления информации о параметрах СЭП; после повторного вычисления суммарной глубины разряда АБ выполняют вновь сравнение ее с пороговыми значениями суммарной глубины разряда и в зависимости от полученного их соотношения с помощью алгоритма СЭП формируют/не формируют управляющий сигнал в бортовом комплексе управления по смене режима функционирования КА.The method of controlling the power supply system of a spacecraft of increased survivability, containing a photovoltaic battery (BF), n batteries (AB) and n charging and discharging devices, consisting in controlling charging and discharging devices depending on the illumination of the BF, the degree of charge of all AB , input and output voltage of the power supply system (EPS); impose a ban on the operation of the corresponding charger when the maximum charge level of a given battery is reached and lifts this ban while reducing the level of charge of a given battery; impose a ban on the operation of the corresponding discharge device when the prescribed minimum level of charge of this battery is reached and remove this ban when the level of charge of this battery is increased; form a control signal to the onboard control complex (BCU) of the spacecraft (SC) to turn off part of the onboard equipment during emergency discharge of several m (m≤n) AB to the minimum charge level; prohibit the operation of all bit devices, if the output voltage of the BOT is reduced to a predetermined threshold value; make a reset of the control signal for the prohibition of all bit devices after charging all ABs to a given level of charge, characterized in that through the on-board program BOT from the on-board software (BPO) of the on-board control complex with a given periodicity, the parameters of BOT are read, including charge levels AB; however, the reading is carried out from the complex of automation and voltage stabilization through a multiplex exchange channel; using the parameters of the BOT, calculate the total depth of discharge of all AB and make a comparison of the calculated total depth of the discharge with specified in the onboard program of the BOT threshold values for the formation in the on-board control complex control signal; in case of exceeding the threshold value of the discharge depth through the time setpoint, the readout of the BOT parameters is repeated, and the set time duration is chosen comparable to the update time of the BOT parameters; after re-calculating the total depth of the discharge, the AB is again compared with threshold values of the total depth of the discharge and, depending on their ratio obtained, use the EPS algorithm to generate / not generate a control signal in the onboard control complex for changing the operating mode of the spacecraft.
RU2018113898A 2018-04-16 2018-04-16 Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability RU2692301C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113898A RU2692301C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018113898A RU2692301C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2692301C1 true RU2692301C1 (en) 2019-06-24

Family

ID=67038060

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018113898A RU2692301C1 (en) 2018-04-16 2018-04-16 Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2692301C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113949117A (en) * 2021-08-26 2022-01-18 中国空间技术研究院 Remote sensing satellite storage battery autonomous undervoltage protection method

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100264656A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Flood Kerry A Orbiting power plant
US20110078092A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for controlling a battery
RU2467449C2 (en) * 2011-01-11 2012-11-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Method to control autonomous power supply system of spacecraft
US8866465B2 (en) * 2005-08-29 2014-10-21 The Aerospace Corporation Nanosatellite photovoltaic regulator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8866465B2 (en) * 2005-08-29 2014-10-21 The Aerospace Corporation Nanosatellite photovoltaic regulator
US20100264656A1 (en) * 2009-04-16 2010-10-21 Flood Kerry A Orbiting power plant
US20110078092A1 (en) * 2009-09-25 2011-03-31 Lg Electronics Inc. Apparatus and method for controlling a battery
RU2467449C2 (en) * 2011-01-11 2012-11-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Государственный научно-производственный ракетно-космический центр "ЦСКБ-Прогресс" (ФГУП "ГНПРКЦ "ЦСКБ-Прогресс") Method to control autonomous power supply system of spacecraft

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113949117A (en) * 2021-08-26 2022-01-18 中国空间技术研究院 Remote sensing satellite storage battery autonomous undervoltage protection method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2467449C2 (en) Method to control autonomous power supply system of spacecraft
US11862978B2 (en) Power supply system, control system and power control method for power supply system
RU2399122C1 (en) Method for operation of nickel-hydrogen accumulator batteries of spacecraft power supply system
EP1775792A2 (en) Battery device
DE102011088945A1 (en) Battery management and battery protection
RU2168828C1 (en) Method for controlling off-line power supply system
CN108051751A (en) A kind of lithium-ion-power cell method for separating and system
RU2692301C1 (en) Control method of power supply system of spacecraft of increased survivability
WO2013169493A1 (en) Methods and systems for battery management and charger control
CA3021301A1 (en) Door lock electrical system and method of operation
KR102064586B1 (en) Charge management method for energy storage system
RU2535301C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2483400C2 (en) Method to operate nickel-hydrogen accumulator batteries of spacecraft power supply system (versions)
RU2543487C2 (en) Operating method for nickel-hydrogen batteries in power supply system of spacecraft
CN108919132B (en) Method and device for tracking overdischarge of battery, chip, battery and aircraft
RU2621694C2 (en) Method for operating nickel-hydrogen accumulator batteries of aircraft electric power system
US20170214255A1 (en) Method for connecting the cells of a battery, and associated battery system
RU2567930C2 (en) Method of load power supply by direct current in self-contained system of power supply of space vehicle
JP6413486B2 (en) Battery control device, battery control method, and battery control program
RU2633997C1 (en) Method to control power supply system of spacecraft with large active shelf life
RU2593760C9 (en) Method of controlling spacecraft power supply system
RU2661340C1 (en) Method of operation of nickel-hydrogen accumulatory batteries of spacecraft power supply system
RU2593599C1 (en) Method of controlling autonomous power supply system of spacecraft
RU2675590C1 (en) Spacecraft power supply system control method
US9866043B2 (en) Apparatuses and methods for removing defective energy storage cells from an energy storage array

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200417

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20210302