CN107302262A - 空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法 - Google Patents

空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，本采用了基于1553B总线、RS422串口的技术进行信息系统的组网，简化了电源系统的信息接口关系，大大优化了电源系统的接口连接，减轻了电源系统的重量，系统的可扩展性得到了加强，可靠性也得到了提高。同时，利用总线组网，实现了在轨对锂离子蓄电池的充放电管理，提高了锂离子蓄电池的使用寿命。

Description

空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法
技术领域
本发明涉及一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法。
背景技术
根据我国载人航天发展三步走的战略规划，在第三阶段，我国将建造长期有人驻留的空间站，空间站不同于以往的任何在轨飞行器，是一个长寿命、高可靠、可维修、高压大功率的载人飞行器，其中电源系统作为整个空间站的“心脏”，负责对整个空间站的电子设备供电。空间站电源系统采用的是多功率通道、多机组的架构，除了常规的数据采集下行和遥控指令的上行之外，系统长寿命、可维修性以及在轨系统管理所产生的系统信息量非常庞大，采用传统的信息管理方式已不能满足使用要求。传统的飞行器电源系统由于功率小、系统较为简单，系统的数据量规模较小，一般采用的是通过线缆将相关的参数、指令等信息拉给飞行器的数据管理分系统解决，由于空间站电源系统功率大、机组多，以及在轨的系统管理，系统的信息数更为庞大，为确保空间站电源系统在轨的有效管理，需要将单舱内各机组的信息采集、信息处理、信息传递、信息组网等综合考虑，优化系统的信息架构，以最经济最可靠的方式达到电源系统信息管理的目标。
空间站不同于以往小功率短期飞行的载人飞船和中小功率量级的空间实验室，具备大功率、长寿命、高可靠、可维修的新技术要求。空间站电源系统相对于以往的载人飞船和空间实验室，在系统规模上更为庞大，设备间电气连接更为复杂，尤其是高压锂离子蓄电池的使用，为满足15年的工作寿命要求需要进行电池管理和信息管理等工作。
发明内容
本发明的目的在于提供一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，能够简化电源系统的信息接口关系，大大优化电源系统的接口连接，减轻电源系统的重量。
为解决上述问题，本发明提供一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，包括：
以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网包括：
每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，电源管理器作为总线控制器，负责功率通道所有总线参数、总线指令的中转收发，对电源系统内网进行系统管理，并对锂离子蓄电池进行充放电控制，同时作为电源系统与数管分系统、GNC分系统等外部系统的接口设备，完成系统内外之间的数据交换；
舱外设备通过串口通信进行数据交换，设置综合控制器作为舱外设备的信息管理设备，完成舱外设备的参数采集、指令转发，同时作为舱内总线的远程终端，完成舱外与舱内设备之间的数据交换；
采用1553B总线穿舱，采用1553B总线支线穿舱。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，包括：
以功率通道为单位，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述电源系统功率通道内网包括舱内设备内网和舱外设备内网。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述舱内设备内网由电源管理器、充放电调节器、舱内驱动控制器、舱内控温仪组构成，采用1553B总线，其中，电源管理器作为总线控制器，负责收集电源分系统其余设备的总线参数，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；充放电调节器、舱内驱动控制器、舱内控温仪作为远程终端，将本设备采集的参数传输给电源管理器，同时接收并执行电源管理器转发的总线指令。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述舱外设备外网由分流调节器、展收控制器、综合控制器、舱外驱动控制器和太敏信号变换器、舱外控温仪组成，采用1553B总线和RS422总线，其中，综合控制器作为远程终端收集舱外设备及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；舱外驱动控制器作为远程终端收集对日定向装置及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时接收数管分系统上行的总线指令；展收控制器、分流调节器、舱外控温仪通过RS422总线与综合控制器通讯，进行参数和指令的交换；太敏信号变换器通过RS422总线与综合控制器通讯，进行太敏信号的传输。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述方法还包括：
与所述电源系统功率通道内网相对，所述电源系统功率通道内网以外的通讯网络作为外网，其中，电源管理器作为远程终端，与1553B总线外网相连，同数管分系统进行参数和指令的交换。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述电源管理器作为远程终端，与GNC分系统1553B局部总线相连，进行对日定向指令、参数交换，同时通过硬线将综合控制器与数管或测控分系统直接连接，进行对日定向控制，作为总线指令的备份。
进一步的，在上述空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法中，所述电源管理器将表征电源系统工作状态的关键参数通过1553B总线外网送数管分系统，数管分系统将其转发给仪表与照明分系统进行显示。
与现有技术相比，本发明采用了基于1553B总线、RS422串口的技术进行信息系统的组网，简化了电源系统的信息接口关系，大大优化了电源系统的接口连接，减轻了电源系统的重量，系统的可扩展性得到了加强，可靠性也得到了提高提。同时，利用总线组网，实现了在轨对锂离子蓄电池的充放电管理，提高了锂离子蓄电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明一实施例的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法的框架图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，包括：
以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网。
本发明一实施例中，以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网包括：
每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，电源管理器作为总线控制器(BC)，负责功率通道所有总线参数、总线指令的中转收发，对电源系统内网进行系统管理，并对锂离子蓄电池进行充放电控制，同时作为电源系统与数管分系统、GNC分系统等外部系统的接口设备，完成系统内外之间的数据交换；
舱外设备通过串口通信进行数据交换，设置综合控制器作为舱外设备的信息管理设备，完成舱外设备的参数采集、指令转发，同时作为舱内总线的远程终端(RT)，完成舱外与舱内设备之间的数据交换；
采用1553B总线穿舱，采用1553B总线支线穿舱。
本发明一实施例中，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，包括：
以功率通道为单位，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网。
本发明一实施例中，所述电源系统功率通道内网包括舱内设备内网和舱外设备内网。
本发明一实施例中，所述舱内设备内网由电源管理器、充放电调节器(4台)、舱内驱动控制器、舱内控温仪组构成，采用1553B总线，其中，电源管理器作为总线控制器(BC)，负责收集电源分系统其余设备的总线参数，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；充放电调节器(4台)、舱内驱动控制器、舱内控温仪作为远程终端(RT)，将本设备采集的参数传输给电源管理器，同时接收并执行电源管理器转发的总线指令。
本发明一实施例中，所述舱外设备外网由分流调节器、展收控制器、综合控制器、舱外驱动控制器和太敏信号变换器、舱外控温仪组成，采用1553B总线和RS422总线，其中，综合控制器作为远程终端(RT)收集舱外设备及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；舱外驱动控制器作为远程终端(RT)收集对日定向装置及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时接收数管分系统上行的总线指令；展收控制器、分流调节器、舱外控温仪通过RS422总线与综合控制器通讯，进行参数和指令的交换；太敏信号变换器通过RS422总线与综合控制器通讯，进行太敏信号的传输。
本发明一实施例中，所述方法还包括：
与所述电源系统功率通道内网相对，所述电源系统功率通道内网以外的通讯网络作为外网，其中，电源管理器作为远程终端(RT)，与1553B总线外网相连，同数管分系统进行参数和指令的交换。
本发明一实施例中，所述电源管理器作为远程终端(RT)，与GNC分系统1553B局部总线相连，进行对日定向指令、参数交换，同时通过硬线将综合控制器与数管或测控分系统直接连接，进行对日定向控制，作为总线指令的备份。
本发明一实施例中，所述电源管理器将表征电源系统工作状态的关键参数通过1553B总线外网送数管分系统，数管分系统将其转发给仪表与照明分系统进行显示。
详细的，本发明一实施例中，以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网，所述在轨信息组网方法包括：
1)内网信息管理
每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网。电源管理器作为总线控制器(BC)，负责功率通道所有总线参数、总线指令的中转收发，对电源系统内网进行系统管理，并对锂离子蓄电池进行充放电控制，同时作为电源系统与数管分系统、GNC分系统等外部系统的接口设备，完成系统内外之间的数据交换。
2)舱外信息管理
为减少舱内外的穿舱接点，舱外设备通过串口通信进行数据交换，设置综合控制器作为舱外设备的信息管理设备，完成舱外设备的参数采集、指令转发，同时作为舱内总线的远程终端(RT)，完成舱外与舱内设备之间的数据交换。
3)总线穿舱
为解决舱内、外设备的数据交换，采取1553B总线穿舱设计，为满足1553B总线通信规范要求，采取总线支线穿舱设计，满足总线阻抗匹配要求，同时满足在舱内、外传输环节故障时不会引起整个系统故障的要求，提高了系统可靠性。
下面结合空间站问天电源系统信息组网的实施实例对本技术方案进行详细说明。
图1所示为空间站问天电源系统信息组网框图。
单个舱段电源系统信息系统分为内网与外网两部分，内网又分为舱内设备内网和舱外设备内网。
内网：以功率通道为单位，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网。电源管理器作为总线控制器(BC)，负责功率通道所有总线参数、总线指令的中转收发，作为电源系统与数管分系统的接口设备。
内网包括两部分：舱内设备内网和舱外设备内网。
舱内设备内网由电源管理器、充放电调节器(4台)、舱内驱动控制器、舱内控温仪组构成，采用1553B总线。电源管理器作为总线控制器(BC)，负责收集电源分系统其余设备的总线参数，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备。充放电调节器(4台)、舱内驱动控制器、舱内控温仪作为远程终端(RT)，将本设备采集的参数传输给电源管理器，同时接收并执行电源管理器转发的总线指令。
舱外设备外网由分流调节器、展收控制器、综合控制器、舱外驱动控制器和太敏信号变换器、舱外控温仪组成，采用1553B总线和RS422总线。综合控制器作为远程终端(RT)收集舱外设备及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备。舱外驱动控制器作为远程终端(RT)收集对日定向装置及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时接收数管分系统上行的总线指令。展收控制器、分流调节器、舱外控温仪通过RS422总线与综合控制器通讯，进行参数和指令的交换。
太敏信号变换器通过RS422总线与综合控制器通讯，进行太敏信号的传输。
外网：与所述电源系统功率通道内网相对，所述电源系统功率通道内网以外的通讯网络称为外网。
电源管理器作为RT，与1553B总线外网相连，同数管分系统进行参数和指令的交换。
电源系统及各设备关键参数通过硬线传递给测控分系统或数管分系统，并通过硬线接收测控分系统或数管分系统的下行指令，作为总线传输的备份。
电源管理器作为RT，与GNC分系统1553B局部总线相连，进行对日定向指令、参数交换。同时通过硬线(P令或K令)将综合控制器与数管或测控分系统直接连接，进行对日定向控制，作为总线指令的备份。
将表征电源系统工作状态的关键参数通过1553B总线外网送数管分系统，数管分系统将其转发给仪表与照明分系统进行显示。
综上所述，本发明采用了基于1553B总线、RS422串口的技术进行信息系统的组网，简化了电源系统的信息接口关系，大大优化了电源系统的接口连接，减轻了电源系统的重量，系统的可扩展性得到了加强，可靠性也得到了提高提。同时，利用总线组网，实现了在轨对锂离子蓄电池的充放电管理，提高了锂离子蓄电池的使用寿命。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，包括：
以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网。
2.如权利要求1所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，以功率通道为单位进行信息组网，舱内设备设置1553B总线组网，舱外设备设置RS422串口组网包括：
每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，电源管理器作为总线控制器，负责功率通道所有总线参数、总线指令的中转收发，对电源系统内网进行系统管理，并对锂离子蓄电池进行充放电控制，同时作为电源系统与数管分系统、GNC分系统等外部系统的接口设备，完成系统内外之间的数据交换；
舱外设备通过串口通信进行数据交换，设置综合控制器作为舱外设备的信息管理设备，完成舱外设备的参数采集、指令转发，同时作为舱内总线的远程终端，完成舱外与舱内设备之间的数据交换；
采用1553B总线穿舱，采用1553B总线支线穿舱。
3.如权利要求2所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网，包括：
以功率通道为单位，每个功率通道组成一个电源系统功率通道内网。
4.如权利要求3所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述电源系统功率通道内网包括舱内设备内网和舱外设备内网。
5.如权利要求4所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述舱内设备内网由电源管理器、充放电调节器、舱内驱动控制器、舱内控温仪组构成，采用1553B总线，其中，电源管理器作为总线控制器，负责收集电源分系统其余设备的总线参数，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；充放电调节器、舱内驱动控制器、舱内控温仪作为远程终端，将本设备采集的参数传输给电源管理器，同时接收并执行电源管理器转发的总线指令。
6.如权利要求5所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述舱外设备外网由分流调节器、展收控制器、综合控制器、舱外驱动控制器和太敏信号变换器、舱外控温仪组成，采用1553B总线和RS422总线，其中，综合控制器作为远程终端收集舱外设备及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时将数管分系统上行的总线指令转发给相应设备；舱外驱动控制器作为远程终端收集对日定向装置及自身的总线参数，经1553B总线下行数管分系统，同时接收数管分系统上行的总线指令；展收控制器、分流调节器、舱外控温仪通过RS422总线与综合控制器通讯，进行参数和指令的交换；太敏信号变换器通过RS422总线与综合控制器通讯，进行太敏信号的传输。
7.如权利要求6所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述方法还包括：
与所述电源系统功率通道内网相对，所述电源系统功率通道内网以外的通讯网络作为外网，其中，电源管理器作为远程终端，与1553B总线外网相连，同数管分系统进行参数和指令的交换。
8.如权利要求7所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述电源管理器作为远程终端，与GNC分系统1553B局部总线相连，进行对日定向指令、参数交换，同时通过硬线将综合控制器与数管或测控分系统直接连接，进行对日定向控制，作为总线指令的备份。
9.如权利要求7所述的空间用高压大功率电源系统的在轨信息组网方法，其特征在于，所述电源管理器将表征电源系统工作状态的关键参数通过1553B总线外网送数管分系统，数管分系统将其转发给仪表与照明分系统进行显示。
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