BG3498U1 - Power supply module for nanosatellite systems - Google Patents
Power supply module for nanosatellite systems Download PDFInfo
- Publication number
- BG3498U1 BG3498U1 BG4660U BG466019U BG3498U1 BG 3498 U1 BG3498 U1 BG 3498U1 BG 4660 U BG4660 U BG 4660U BG 466019 U BG466019 U BG 466019U BG 3498 U1 BG3498 U1 BG 3498U1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- power supply
- positive potential
- module
- connector
- line switch
- Prior art date
Links
Landscapes
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
Abstract
Description
Област на техникатаField of technology
Настоящият полезен модел се отнася до захранващ модул за наносателитни системи, който ще намери приложение в областта на космическата техника и сателитните комуникации, и по-специално за захранване на наноспътници.This utility model relates to a power supply module for nanosatellite systems that will find application in the field of space technology and satellite communications, and in particular for powering nanosatellites.
Предшестващо състояние на техникатаBACKGROUND OF THE INVENTION
За наносателити се смятат космически апарати, които тежат не повече от 10 kg. Сред най-популярните наносателити са моделите CubeSats, които нашумяха преди няколко години поради изключително достъпната си цена от няколко стотин хиляди долара, включваща тяхното създаване и извеждане в орбита. Концепцията за този тип апарати се базира на идеята, че човечеството може да научи много повече за космоса, ако използва мрежи от миниатюрни спътници, вместо известните ни големи орбитални апарати. Устройствата, които някога бяха помествани в огромни 10-тонни сателити, сега се побират в тези малки устройства, което дава възможност да се генерират широк набор от данни, безпрецедентен спрямо габаритите им. Наносателитите намират все по-голямо приложение за наблюдение на земната повърхност, за комуникационни цели, за пренос на информация, за научни изследвания и обучение.Nanosatellites are considered to be spacecraft that weigh no more than 10 kg. Among the most popular nanosatellites are the CubeSats models, which made a splash a few years ago due to their extremely affordable price of several hundred thousand dollars, including their creation and launch into orbit. The concept of this type of spacecraft is based on the idea that humanity can learn much more about space if it uses networks of miniature satellites instead of our known large orbiters. The devices, which were once housed in huge 10-ton satellites, now fit into these small devices, making it possible to generate a wide range of data unprecedented in size. Nanosatellites are increasingly used for earth observation, for communication purposes, for information transfer, for research and training.
Към момента наносателити използват преди всичко университетите, но не е малък броят и на частните компании, които извеждат в орбита такива машини, за да събират данни, изображения и други.Currently, nanosatellites are used primarily by universities, but not a small number of private companies are launching such machines into orbit to collect data, images and more.
Космическите изследвания и свързаната с тях инфраструктура ще стават все по-важни за съвременния свят. Космическият сектор се развива с изключителна скорост и това ще доведе до мащабни промени в много индустрии през следващите десет години. В световен мащаб в следващите десет години се очаква да бъдат изстреляни над 7 000 нови наноспътника.Space research and related infrastructure will become increasingly important in today's world. The space sector is evolving at an extraordinary rate and this will lead to large-scale changes in many industries over the next ten years. Globally, more than 7,000 new nanosatellites are expected to be launched in the next ten years.
Големите сателити разполагат с тежки литиево-йонни батерии и големи соларни панели, с които да си осигуряват необходимата енергия, докато при наносателитите не е възможно да се инсталират подобни източници с достатъчен енергиен капацитет. Малките им размери също така не позволяват да се инсталират големи и мощни антени.Large satellites have heavy lithium-ion batteries and large solar panels to provide the necessary energy, while nanosatellites do not have the ability to install such sources with sufficient energy capacity. Their small size also does not allow the installation of large and powerful antennas.
Техническа същност на полезния моделTechnical essence of the utility model
Задача на полезния модел е да се създаде захранващ модул за наносателитни системи, който да е автономен, високоефективен и да осигурява сигурност и непрекъснато захранване на наносателити.The task of the utility model is to create a power supply module for nanosatellite systems, which is autonomous, highly efficient and provides security and uninterrupted power supply to nanosatellites.
Задачата е решена като е създаден захранващ модул за наносателитни системи, който е съставен от поне един батериен пакет и поне един модул за контрол и разпределение на енергия. Всеки батериен пакет включва зареждащо стъпало, свързано от една страна, по шина соларни панели с входно стъпало по X, с входно стъпало по Y и с входно стъпало по Z. От друга страна, зареждащото стъпало е свързано по системна шина с блок с батерийни клетки и със спомагателно захранване, свързано от своя страна, с първи управляващ блок. От трета страна, зареждащото стъпало е свързано по батерийна шина със спомагателното захранване. Блокът с батерийни клетки е свързан с балансиращо стъпало. Първият управляващ блок от една страна, е двупосочно свързан със зареждащото стъпало, с балансиращото стъпало, с първи конекторен блок и с първи и втори конектори за адресация. От друга страна, първият управляващ блок е еднопосочно свързан с входното стъпало по X, с входното стъпало по Y и с входното стъпало по Z.The problem is solved by creating a power supply module for nanosatellite systems, which consists of at least one battery pack and at least one module for control and distribution of energy. Each battery pack includes a charging stage connected on one side, via a busbar solar panels with an input stage on X, with an input stage on Y and with an input stage on Z. On the other hand, the charging stage is connected via a system bus to a battery cell and with an auxiliary power supply connected in turn to the first control unit. On the third side, the charging stage is connected via a battery bus to the auxiliary power supply. The battery cell unit is connected to a balancing stage. The first control unit, on the one hand, is connected in both directions to the charging stage, to the balancing stage, to the first connector unit and to the first and second addressing connectors. On the other hand, the first control unit is connected in one direction to the input stage X, to the input stage Y and to the input stage Z.
Всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва от една страна, първи ключ за линия с положителен потенциал, свързан през първи преобразувател на напрежение с първи ограничител по ток, свързан от своя страна, с първи конектор за един канал на изходното захранване. От друга страна, всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва втори ключ за линия с положителен потенциал, свързан през втори преобразувател на напрежение с втори ограничител по ток, свързан от своя страна, с втори конектор за един канал на изходното захранване. Първият ключ за линия с положителен потенциал е паралелно свързан с втория ключ за линия с положителен потенциал. Първият преобразувател на напрежение е паралелно свързан с втория преобразувател на напрежение. Първият ограничител по ток през трети ключ за линия с положителен потенциал е паралелно свързан с вторияEach power control and distribution module includes, on the one hand, a first positive potential line switch connected through a first voltage converter with a first current limiter connected in turn to a first connector for a single output power channel. On the other hand, each power control and distribution module includes a second positive potential line switch connected through a second voltage converter with a second current limiter connected in turn to a second connector for one output power channel. The first line switch with a positive potential is connected in parallel with the second line switch with a positive potential. The first voltage converter is connected in parallel with the second voltage converter. The first current limiter through a third switch for a line with a positive potential is connected in parallel with the second
5888 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 ограничител по ток. Всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва и втори управляващ блок, който е еднопосочно свързан с първия, втория и третия ключове за линия с положителен потенциал, и е двупосочно свързан с първия и с втория преобразуватели на напрежение, с първия и втория ограничители по ток и с втори конекторен блок.5888 Descriptions to certificates for registration of utility models № 03.1 / 16.03.2020 current limiter. Each control and distribution module includes a second control unit which is unidirectionally connected to the first, second and third positive potential line switches and is bidirectionally connected to the first and second voltage converters, to the first and second limiters according to current and with a second connector unit.
Зареждащото стъпало от батерийния пакет е свързано по системна шина с първия, с втория и с четвъртия ключ за линия с положителен потенциал. Четвъртият ключ за линия с положителен потенциал е свързан с конектор. Спомагателното захранване е свързано както с втория управляващ блок, така и с конектор за спомагателно захранване от модула за контрол и разпределение на енергия.The charging stage of the battery pack is connected via a system bus to the first, second and fourth line switches with positive potential. The fourth switch for a line with a positive potential is connected to a connector. The auxiliary power supply is connected to both the second control unit and an auxiliary power connector from the energy control and distribution module.
Предимство на захранващия модул за наносателитни системи е, че осигурява максимална ефективност при дадена осветеност, чрез настройка на работното изходно напрежение на входното стъпало, спрямо осветеността на панелите. Освен това, всички възли в модула са дублирани, с което се постига пълна редундантност на модула, която се активира след като даден основен възел е дефектирал, или когато натовареността е по-голяма от тази, която може да понесе този основен възел. Използването на силови шини от друга страна, води до понижен пад на напрежението върху съответната линия, както и до по-малки температурни загуби. Входните канали за соларните панели са пренесени в батерийния пакет и е налице възможност да бъдат свързани паралелно, когато са повече от един.An advantage of the power supply module for nanosatellite systems is that it provides maximum efficiency in a given light, by adjusting the operating output voltage of the input stage, according to the brightness of the panels. In addition, all nodes in the module are duplicated, which achieves complete redundancy of the module, which is activated after a main node is defective, or when the load is greater than that which can withstand this main node. The use of power rails, on the other hand, leads to a reduced voltage drop on the respective line, as well as to smaller temperature losses. The input channels for the solar panels are transferred to the battery pack and it is possible to be connected in parallel when there is more than one.
Пояснение на приложената фигураExplanation of the attached figure
Настоящият полезен модел е илюстриран на приложената фигура 1, която представлява принципна схема на захранващия модул за наносателитни системи, съгласно полезния модел.The present utility model is illustrated in the attached figure 1, which is a schematic diagram of the power supply module for nanosatellite systems according to the utility model.
Примери за изпълнение на полезния моделExamples of implementation of the utility model
Създаденият захранващ модул за наносателитни системи, показан на фигура 1, е съставен от поне един батериен пакет и поне един модул за контрол и разпределение на енергия. Всеки батериен пакет включва зареждащо стъпало 2.1, свързано от една страна, по шина соларни панели с входно стъпало по X 1.1, с входно стъпало по Y 1.2 и с входно стъпало по Z 1.3. От друга страна, зареждащото стъпало 2.1 е свързано по системна шина с блок с батерийни клетки 4.1 и със спомагателно захранване 5.1, свързано от своя страна, с първи управляващ блок 6.1. От трета страна, зареждащото стъпало 2.1 е свързано по батерийна шина със спомагателното захранване 5.1. Блокът с батерийни клетки 4.1 е свързан с балансиращо стъпало 3.1. Първият управляващ блок 6.1 от една страна, е двупосочно свързан със зареждащото стъпало 2.1, с балансиращото стъпало 3.1, с конекторен блок 7.1 и с първи и втори конектори за адресация 7.2 и 7.3. От друга страна, първият управляващ блок 6.1 е еднопосочно свързан с входното стъпало по X 1.1, с входното стъпало по Y 1.2 и с входното стъпало по Z 1.3.The created power supply module for nanosatellite systems, shown in Figure 1, consists of at least one battery pack and at least one power control and distribution module. Each battery pack includes a charging stage 2.1, connected on one side, by bus solar panels with an input stage according to X 1.1, with an input stage according to Y 1.2 and with an input stage according to Z 1.3. On the other hand, the charging stage 2.1 is connected via a system bus to a battery cell unit 4.1 and to an auxiliary power supply 5.1 connected in turn to a first control unit 6.1. On the third side, the charging stage 2.1 is connected via a battery bus to the auxiliary power supply 5.1. The battery cell unit 4.1 is connected to a balancing stage 3.1. The first control unit 6.1, on the one hand, is connected in both directions to the charging stage 2.1, to the balancing stage 3.1, to the connector unit 7.1 and to the first and second addressing connectors 7.2 and 7.3. On the other hand, the first control unit 6.1 is connected in one direction to the input stage according to X 1.1, to the input stage according to Y 1.2 and to the input stage according to Z 1.3.
Всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва от една страна, първи ключ за линия с положителен потенциал 8.1, свързан през първи преобразувател на напрежение 9.1 с първи ограничител по ток 10.1, свързан от своя страна, с първи конектор за един канал на изходното захранване 7.6. От друга страна, всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва втори ключ за линия с положителен потенциал 8.2, свързан през втори преобразувател на напрежение 9.2 с втори ограничител по ток 10.2, свързан от своя страна, с втори конектор за един канал на изходното захранване 7.7. Първият ключ за линия с положителен потенциал 8.1 е паралелно свързан с втория ключ за линия с положителен потенциал 8.2. Първият преобразувател на напрежение 9.1 е паралелно свързан с втория преобразувател на напрежение 9.2. Първият ограничител по ток 10.1 през трети ключ за линия с положителен потенциал 8.3 е паралелно свързан с втория ограничител по ток 10.2. Всеки модул за контрол и разпределение на енергия включва и втори управляващ блок 6.2, който е еднопосочно свързан с първия, втория и третия ключове за линия с положителен потенциал 8.1, 8.2 и 8.3, и е двупосочно свързан с първия и с втория преобразуватели на напрежение 9.1 и 9.2, с първия и втория ограничители по ток 10.1 и 10.2 и с втори конекторен блок 7.5.Each power control and distribution module includes, on the one hand, a first positive potential line switch 8.1 connected via a first voltage converter 9.1 to a first current limiter 10.1 connected in turn to a first connector for a single output power channel. 7.6. On the other hand, each power control and distribution module includes a second positive potential line switch 8.2 connected via a second voltage converter 9.2 to a second current limiter 10.2 connected in turn to a second connector for one output power channel 7.7. The first line switch with positive potential 8.1 is connected in parallel with the second line switch with positive potential 8.2. The first voltage converter 9.1 is connected in parallel with the second voltage converter 9.2. The first current limiter 10.1 is connected in parallel to the second current limiter 10.2 via a third switch for a line with a positive potential of 8.3. Each energy control and distribution module also includes a second control unit 6.2, which is unidirectionally connected to the first, second and third positive potential line switches 8.1, 8.2 and 8.3, and is bidirectionally connected to the first and second voltage converters 9.1 and 9.2, with the first and second current limiters 10.1 and 10.2 and with the second connector block 7.5.
Зареждащото стъпало 2.1 от батерийния пакет е свързано по системна шина с първия, с втория и с четвъртия ключ за линия с положителен потенциал 8.1, 8.2 и 8.4. Четвъртият ключ за линия с положителен потенциал 8.4 е свързан с конектор 7.8. Спомагателното захранване 5.1 е свързано както с втория управляващ блок 6.2, така и с конектор за спомагателно захранване 7.4 от модула за контрол иThe charging stage 2.1 of the battery pack is connected via a system bus to the first, second and fourth line switches with a positive potential of 8.1, 8.2 and 8.4. The fourth switch for a line with a positive potential 8.4 is connected to connector 7.8. Auxiliary power supply 5.1 is connected to both the second control unit 6.2 and the auxiliary power connector 7.4 of the control module and
5889 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 разпределение на енергия.5889 Descriptions to utility model registration certificates № 03.1 / 16.03.2020 energy distribution.
Използваните шина соларни панели, системна шина и батерийна шина в захранващия модул, са силови шини, предназначени да осигуряват ток към товари, изискващи голяма мощност. Освен това, силовите шини осигуряват много по-ниско съпротивление, както и по-малки температурни загуби, като по този начин чрез захранващия модул може да се пренесе до 1 kW енергия от входовете за соларните панели до батериите и товарите.The solar panel busbar used, the system busbar and the battery busbar in the power supply module are power busbars designed to provide current to loads requiring high power. In addition, the power busbars provide much lower resistance as well as lower temperature losses, thus transmitting up to 1 kW of energy from the solar panel inputs to the batteries and loads via the power supply module.
Входното стъпало по X 1.1, входното стъпало по Y 1.2 и входното стъпало по Z 1.3 включват конектор за соларни панели и импулсен преобразувател на напрежение, който е напълно дублиран, т.е. когато единият преобразувател дефектира вторият му поема функциите. Входните стъпала осъществяват връзка между създадения захранващ модул и соларните панели. Те преобразуват нивата на напреженията от соларните панели към подходящо ниво за избран вариант на батерийния пакет. Работното изходно напрежение на всяко входно стъпало, което взема енергия от соларните панели, се настройва спрямо осветеността на панелите така, че ефективността да бъде максимална при дадена осветеност.The input stage according to X 1.1, the input stage according to Y 1.2 and the input stage according to Z 1.3 include a connector for solar panels and a pulse voltage converter, which is completely duplicated, ie. when one converter fails, the other takes over its functions. The input stages make a connection between the created power supply module and the solar panels. They convert the voltage levels from the solar panels to the appropriate level for a selected version of the battery pack. The operating output voltage of each input stage, which takes energy from the solar panels, is adjusted to the illumination of the panels so that the efficiency is maximum at a given illumination.
Функциите на зареждащото стъпало 2.1 са да осигурява необходимото ниво на зареждащо напрежение, да осигурява и да управлява тока на зареждане, който се подава към батериите и да следи и/или да променя режима на зареждане в зависимост от това до колко е заредена батерията. Зареждащото стъпало 2.1 е вид зареждащо устройство, което поддържа няколко типа батерийни клетки, а именно Li-PO, Li-FePO, Li-Ion и Lead-Acid (оловни акумулатори). Тези батерии могат да бъдат вътре в самия батериен пакет (първите 3 типа батерии) или извън батерийния пакет, в случая е оловни акумулатори. Това зареждащо устройство също е изцяло дублирано, така че когато едното зареждащо устройство дефектира, другото му поема функциите.The functions of the charging stage 2.1 are to provide the required level of charging voltage, to provide and control the charging current supplied to the batteries and to monitor and / or change the charging mode depending on how much the battery is charged. Charging stage 2.1 is a type of charger that supports several types of battery cells, namely Li-PO, Li-FePO, Li-Ion and Lead-Acid (lead-acid batteries). These batteries can be inside the battery pack itself (the first 3 types of batteries) or outside the battery pack, in this case lead-acid batteries. This charger is also completely duplicated, so that when one charger fails, the other takes over its functions.
Балансиращото стъпало 3.1 включва температурни сензори и схема за балансиране на заряда между отделните клетки на батерийния пакет. Функциите на балансиращото стъпало 3.1 са да осигурява еднакъв заряд на всяка една клетка на батерийния пакет както по време на зареждане, така и по време на разреждане на батериите, да осигурява защита на батериите от външно късо съединение, при повреда на някоя клетка в батерийния пакет да я откачи от захранваща шина на устройството и да следи температурата на батерийния пакет и при необходимост да го откачи от захранващата шина на модула като защита по температура.Balancing step 3.1 includes temperature sensors and a circuit for balancing the charge between the individual cells of the battery pack. The functions of the balancing step 3.1 are to ensure equal charge of each cell of the battery pack both during charging and during discharge of the batteries, to provide protection of the batteries from external short circuit in case of damage of any cell in the battery pack. disconnect it from the power bus of the device and monitor the temperature of the battery pack and, if necessary, disconnect it from the power bus of the module as a temperature protection.
Блокът е батерийни клетки 4.1 включва четири, шест или осем батерийни клетки, които са свързани последователно помежду си. Блокът е батерийните клетки 4.1 включва нагревател, който обвива всяка една клетка за равномерно нагряване, температурни сензори (по два за всяка клетка) и самите батерийни клетки. Функциите на блока е батерийни клетки 4.1 са да поддържа температурата на батерийните клетки в необходим температурен диапазон, осигуряващ техния оптимален режим на работа и дълъг живот и да предоставя информация за температурата на всяка една клетка на първия управляващ блок 6.1.The battery cell unit 4.1 includes four, six or eight battery cells that are connected in series with each other. The battery cell unit 4.1 includes a heater that envelops each cell for even heating, temperature sensors (two for each cell) and the battery cells themselves. The functions of the battery cell unit 4.1 are to maintain the temperature of the battery cells in the required temperature range, ensuring their optimal mode of operation and long life and to provide information about the temperature of each cell of the first control unit 6.1.
Спомагателното захранване 5.1 съдържа импулсен преобразувател на напрежение е два входа. Функциите на спомагателното захранване 5.1 са да осигурява енергия на управляващите блокове в модула, докато има енергия в батериите или слънчевите панели преобразуват такава и да поддържа необходимото ниво на напрежението.Auxiliary power supply 5.1 contains a switching voltage converter is two inputs. The functions of the auxiliary power supply 5.1 are to provide energy to the control units in the module, while there is energy in the batteries or the solar panels convert it and to maintain the required voltage level.
Първият управляващ блок 6.1 включва микроконтролер, датчик за радиация и феромагнитна RAM. Първият управляващ блок 6.1 събира информация от всичките сензори; предоставя събрана информация в суров и/или преработен вид към компютъра, намиращ се в сателита посредством двата канала за връзка RS-485; изпълнява алгоритми за освобождаване на антена или соларен панел по заявка от компютъра, намиращ се в сателита; предава данни за цялостното състояние на модула към графичен интерфейс, намиращ се на отдалечен персонален компютър посредством връзка през USB конектор и задава програмиращите параметри на модула със стойностите, поискани от ползвателя посредством графичния интерфейс.The first control unit 6.1 includes a microcontroller, a radiation sensor and ferromagnetic RAM. The first control unit 6.1 collects information from all sensors; provides collected information in raw and / or processed form to the computer located in the satellite via the two RS-485 communication channels; executes algorithms for releasing an antenna or solar panel on request from the computer located in the satellite; transmits data on the overall state of the module to a graphical interface located on a remote personal computer via a connection via a USB connector and sets the programming parameters of the module with the values requested by the user via the graphical interface.
Конекторният блок 7.1 включва конектор за освобождаване на антена или соларен панел, конектор за комуникация е компютър е USB и два конектора за комуникация е останалите управляващи устройства в сателита RS-485 основен и RS-485 резервен. Конекторният блок 7.1 осъществява физическа връзка между модула и антена или слънчев панел, осъществява физическа връзка между създадения захранващConnector block 7.1 includes a connector for releasing an antenna or solar panel, a connector for communication is a computer is USB and two connectors for communication is the other control devices in the satellite RS-485 main and RS-485 backup. The connector unit 7.1 makes a physical connection between the module and an antenna or a solar panel, makes a physical connection between the created power supply
5890 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 модул и друг модул на сателита и осъществява физическа връзка между създадения захранващ модул и компютъра на ползвателя.5890 Descriptions to utility registration certificates № 03.1 / 16.03.2020 module and another satellite module and provides a physical connection between the created power supply module and the user's computer.
Първият и вторият конектори за адресация 7.2 и 7.3 задават уникален адрес на всеки батериен пакет, който се връзва към захранващия модул, като целта е абсолютно идентични батерийни пакети да получават различни адреси в зависимост от тяхното местоположение в наредения стълб е пакети.The first and second addressing connectors 7.2 and 7.3 assign a unique address to each battery packet that connects to the power supply, with the goal of completely identical battery packets receiving different addresses depending on their location in the ordered pole.
Конекторът за спомагателно захранване 7.4 предоставя физическата връзка между всеки един модул в сателита и спомагателното захранване 5.1, като целта е конекторът 7.4 да замени малка резервна батерия и така да се отстрани необходимостта във всеки модул да се слага такава.The auxiliary power connector 7.4 provides the physical connection between each module in the satellite and the auxiliary power supply 5.1, the purpose of which is to replace the small backup battery 7.4 and thus eliminate the need to install one in each module.
Вторият конекторен блок 7.5 включва два конектора за комуникация е останалите управляващи устройства в сателита: RS-485 основен и RS-485 резервен и два конектора за комуникация е полезен товар на сателита също RS-485 основен за полезен товар и RS-485 резервен за полезен товар.The second connector block 7.5 includes two communication connectors is the other control devices in the satellite: RS-485 main and RS-485 spare and two communication connectors is a payload of the satellite also RS-485 basic for payload and RS-485 spare for payload cargo.
Първият и вторият конектори за един канал на изходното захранване 7.6 и 7.7 предоставят физическа връзка между изходното напрежение от модула към който и да било друг модул в сателита.The first and second connectors for one channel of the output power supply 7.6 and 7.7 provide a physical connection between the output voltage from the module to any other module in the satellite.
Конекторът 7.8 предоставя физическа връзка между изходното напрежение (батерийната шина) от модула към полезния товар на сателита (Payload).Connector 7.8 provides a physical connection between the output voltage (battery bus) from the module to the payload of the satellite (Payload).
Първият и вторият ключ за линия е положителен потенциал 8.1 и 8.2 свързват или прекъсват съответно първия и втория преобразуватели на напрежение 9.1 и 9.2 от общата системна шина. Вторият ключ за линия е положителен потенциал 8.2 е дублиране на първия ключ за линия е положителен потенциал 8.1.The first and second line switches are positive potentials 8.1 and 8.2 connect or disconnect the first and second voltage converters 9.1 and 9.2 of the common system bus, respectively. The second line switch has a positive potential of 8.2 is a duplication of the first line switch has a positive potential of 8.1.
Третият ключ за линия е положителен потенциал 8.3 дава възможност на ползвателя да избира между двата варианта на използване на наличните канали е импулсните преобразуватели на напрежение 9.1 и 9.2, като свързва или прекъсва изходите на двата изходни независими канала. Вариантите са: дублираният канал да бъде резервен на основния, което води до по-висока сигурност, но по-малко на брой независими канали, или и двата канала (основният и дублираният) да бъдат независими канали, което води до по-ниска сигурност, но по - голям брой на независими канали.The third line switch is positive potential 8.3 allows the user to choose between the two options of using the available channels is the pulse voltage converters 9.1 and 9.2 by connecting or interrupting the outputs of the two output independent channels. The options are: the duplicate channel to be backed up to the main channel, which leads to higher security, but fewer independent channels, or both channels (main and duplicate) to be independent channels, which leads to lower security, but a larger number of independent channels.
Четвъртият ключ за линия е положителен потенциал 8.4 свързва или прекъсва конектора 7.8 от общата системна шина.The fourth line switch is a positive potential 8.4 connects or disconnects connector 7.8 from the common system bus.
Първият и вторият преобразуватели на напрежение 9.1 и 9.2 са импулсни преобразуватели на напрежение, които преобразуват нивото на напрежение в системната шина към по-ниско ниво в диапазона между 1 V и 12 V. Вторият преобразувател на напрежение 9.2 може да дублира първия преобразувател на напрежение 9.1, в зависимост от зададеното състояние на ключа 8.3.The first and second voltage converters 9.1 and 9.2 are pulse voltage converters that convert the voltage level in the system bus to a lower level in the range between 1 V and 12 V. The second voltage converter 9.2 can duplicate the first voltage converter 9.1 , depending on the set state of the switch 8.3.
Първият и вторият ограничители по ток 10.1 и 10.2 включват схема за ограничение на ток е програмируемо ниво на задействане, за да не се пропуска по-голям ток от предварително зададения. Ограничителите по ток 10.1 и 10.2 служат като защита от претоварване на самия захранващ модул, както и да предпазват товара, свързан към даден изход. В зависимост на състоянието на ключа 8.3, вторият ограничител 10.2 може да дублира функцията на първия ограничител 10.1 или и двата изхода да бъдат независими.The first and second current limiters 10.1 and 10.2 include a current limiting circuit and a programmable actuation level so that no more current than the preset current is passed. Current limiters 10.1 and 10.2 serve as overload protection of the power supply module itself, as well as to protect the load connected to an output. Depending on the state of the switch 8.3, the second limiter 10.2 may duplicate the function of the first limiter 10.1 or both outputs may be independent.
Създаденият захранващ модул за наносателитни системи се използва по следния начин.The created power supply module for nanosatellite systems is used as follows.
Към конекторите във входните стъпала 1.1 и/или 1.2 и/или 1.3 се свързват слънчевите панели, намиращи се на сателита. Енергията, която се генерира от тези панели чрез преобразувателя на напрежение във входните стъпала 1.1 и/или 1.2 и/или 1.3 се преобразува в напрежение е потенциал, оптимален за най-ефективното зареждане на батерийния пакет, свързан към този захранващ модул. Тази енергия се подава към входа на зареждащото стъпало 2.1. Оттам основната част на тази енергия се насочва към батерийните клетки 4.1 и е помощта на балансиращо стъпало 3.1 се зарежда в тях. Една по-малка част на тази енергия се подава към единия вход на спомагателното захранване 5.1, което служи като непрекъсваемо захранване на управляващите блокове 6.1 и 6.2 на захранващия модул. Когато клетките са заредени, тогава по-голямата част от енергията от 2.1 се подава към модула за разпределение на енергия и контрол, като това се осъществява чрез ключовете за линия е положителен потенциал 8.1 или 8.2 към съответния преобразувател на напрежение 9.1 или 9.2. Такива преобразуватели на напрежение в модула могат да бъдат повече от един, като най-често са десет. Всеки един преобразувател на напрежение служи да преобразува входното напрежение към изходно напрежение е различно ниво, споредThe solar panels located on the satellite are connected to the connectors in the input stages 1.1 and / or 1.2 and / or 1.3. The energy generated by these panels through the voltage converter in the input stages 1.1 and / or 1.2 and / or 1.3 is converted into voltage is the potential optimal for the most efficient charging of the battery pack connected to this power supply module. This energy is supplied to the input of the charging stage 2.1. From there the main part of this energy is directed to the battery cells 4.1 and is by means of a balancing step 3.1 is charged in them. A smaller part of this energy is fed to one input of the auxiliary power supply 5.1, which serves as an uninterruptible power supply to the control units 6.1 and 6.2 of the power supply module. When the cells are charged, then most of the energy of 2.1 is fed to the energy distribution and control module, and this is done by the line switches having a positive potential of 8.1 or 8.2 to the respective voltage converter 9.1 or 9.2. There can be more than one such voltage converter in the module, most often ten. Each voltage converter serves to convert the input voltage to the output voltage is a different level, according to
5891 Описания към свидетелства за регистрация на полезни модели № 03.1/16.03.2020 изискванията на полезния товар и на подсистемите, които се използват в даден сателит. Това изходно напрежение се подава към конектора 7.6 или 7.7, за да бъде достъпно от всеки модул, който използва захранване с такъв потенциал. Между първия преобразувател на напрежение 9.1 или съответно втория преобразувател 9.2 и конекторите 7.6 или 7.7 е свързан съответния ограничител по ток 10.1 или 10.2, за ограничаване на тока, който може да бъде консумиран от външно устройство, свързано към този изход. Нивото на задействане на защитата може да бъде задавано от клиента директно от компютъра чрез USB.5891 Descriptions to utility registration certificates № 03.1 / 16.03.2020 payload requirements and subsystems used in a satellite. This output voltage is applied to connector 7.6 or 7.7 to be accessible by any module that uses a power supply with such a potential. A respective current limiter 10.1 or 10.2 is connected between the first voltage converter 9.1 or the second converter 9.2 and the connectors 7.6 or 7.7, respectively, to limit the current that can be consumed by an external device connected to this output. The level of protection activation can be set by the customer directly from the computer via USB.
В зависимост от необходимостта, в захранващия модул могат да се свържат между един и осем батерийни пакети. Чрез конекторите за адресация 7.2 и 7.3, захранващият модул може да разпознае колко идентични батерийни пакети са свързани и колко от тях са активни в даден момент. Тази информация е важна защото, знаейки с какъв капацитет на енергия разполага системата, е възможно по-ефективно управление на енергията и нейното разпределение между консуматорите.Depending on the need, between one and eight battery packs can be connected in the power supply module. Through addressing connectors 7.2 and 7.3, the power supply module can recognize how many identical battery packs are connected and how many of them are active at a time. This information is important because, knowing the energy capacity of the system, it is possible to manage energy more efficiently and distribute it among consumers.
Освен това, е възможно също и използването на повече от един модул за контрол и разпределение на енергията. Тези модули са идентични и също както и батерийните пакети, могат да бъдат между един и осем. Тази функционалност осигурява възможността за повече изходни канали, за по-голям брой независими консуматори.In addition, it is also possible to use more than one energy control and distribution module. These modules are identical and, like the battery packs, can be between one and eight. This functionality provides the possibility for more output channels, for a larger number of independent consumers.
Състоянието на захранващия модул може да бъде установено или през USB връзка с компютър, или чрез комуникационния интерфейс RS-485 на конекторите за комуникация 7.5 от компютърен модул, намиращ се на сателита. Тази информация се използва за мониторинг и диагностика на захранващия модул.The status of the power supply module can be determined either via a USB connection to a computer or via the RS-485 communication interface of the communication connectors 7.5 from a computer module located on the satellite. This information is used to monitor and diagnose the power supply module.
Също така в създадения захранващ модул има възможност за избор между двата режима на разпределение на енергията, постъпила от соларните панели. Първият режим е, Дриоригет батерийни клетки ‘ - където зареждането на батериите е е по-висок приоритет, отколкото са консуматорите, свързани към изходите на захранващия модул. Това означава, че когато енергията е по-малко, отколкото е необходима, и не е достатъчна за батериите и за консуматорите, то тя ще бъде пренасочена към батерийните клетки и само излишъка ще бъде насочен към консуматорите. Във втория режим „Приоритет консуматори“ е приоритет са консуматорите. Тогава енергията ще бъде пренасочена към консуматорите директно и ако има излишък на енергия, тогава тя ще бъде използвана за зареждането на батерийните клетки.Also in the created power supply module there is a possibility to choose between the two modes of distribution of the energy received from the solar panels. The first mode is ‘Drioriget battery cells’ - where charging the batteries is a higher priority than the consumers connected to the outputs of the power supply module. This means that when the energy is less than needed and not enough for the batteries and for the consumers, it will be redirected to the battery cells and only the excess will be directed to the consumers. In the second mode, "Consumer Priority" is a priority for consumers. Then the energy will be redirected to the consumers directly and if there is an excess of energy, then it will be used to charge the battery cells.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG4660U BG3498U1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Power supply module for nanosatellite systems |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BG4660U BG3498U1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Power supply module for nanosatellite systems |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG3498U1 true BG3498U1 (en) | 2020-02-17 |
Family
ID=74855634
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG4660U BG3498U1 (en) | 2019-12-20 | 2019-12-20 | Power supply module for nanosatellite systems |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| BG (1) | BG3498U1 (en) |
-
2019
- 2019-12-20 BG BG4660U patent/BG3498U1/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110474356B (en) | Charging and storing integrated method and system based on multiplexing bidirectional DCDC converter | |
| KR102479719B1 (en) | System and Method for Controlling Battery | |
| US8532833B2 (en) | Grid connected power storage system and integration controller thereof | |
| EP2419987B1 (en) | Battery systems and operational methods | |
| EP2075892B1 (en) | Cell balancing systems with multiple controllers | |
| KR102050993B1 (en) | Hybrid solar energy storage apparatus with charging and discharging | |
| US20130169064A1 (en) | Energy storage system and controlling method of the same | |
| US20130154569A1 (en) | Electric energy storage system and method of maintaining the same | |
| US20220209545A1 (en) | Energy storage charging system | |
| CN113193615B (en) | Energy storage system | |
| CN112803572B (en) | Satellite power supply system with fault reconstruction function | |
| CN110140275A (en) | The UPS device that rack for data center is installed | |
| US11014680B2 (en) | Power supply and distribution device for solar-powered aircraft | |
| KR20150081987A (en) | Apparatus and method for balancing of battery rack in energy storage system | |
| CN103036288B (en) | Lithium ion storage battery additional charge controlling system | |
| US10790662B2 (en) | DC bus-based electrical power router utilizing multiple configurable bidirectional AC/DC converters | |
| KR20180127771A (en) | Military microgrid system | |
| CN117081191A (en) | Reconfigurable battery system | |
| US20220416313A1 (en) | Power supply module for nanosatellite systems | |
| BG3498U1 (en) | Power supply module for nanosatellite systems | |
| CN114647291A (en) | Module and power supply system for providing power for server cluster and data center | |
| CN113595221A (en) | Composite power supply module and composite power supply equalization system | |
| CN214380269U (en) | Emergency power supply | |
| EP4089876A1 (en) | Charging/discharging apparatus | |
| CN211790759U (en) | Buck-boost integrated power control device |