CN112670946A - 供电系统、供电系统的控制方法及电气设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电气系统设计领域，具体涉及供电系统、供电系统的控制方法及电气设备，所述供电系统包括至少一个辅助电源控制单元，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源；所述主电源控制单元，用于接收各个所述辅助电源控制单元的工作状态，并基于所述工作状态控制与所述主电源控制单元连接的负载的电源。各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制。

Description

供电系统、供电系统的控制方法及电气设备

技术领域

本发明涉及电气系统设计技术领域，具体涉及供电系统、供电系统的控制方法及电气设备。

背景技术

供电系统用于向电气设备提供电源，以保证电气设备的正常工作。在出现异常情况下，供电系统需要能够及时切断电源，以保证电子设备的安全性。现有的供电系统一般通过主控单元对各个电源开关进行控制，在主控单元接收到紧急断电信号时，主控单元控制各个电源开关的关闭，以切断电气设备的电源信号。

以运载火箭箭上供电系统为例，在紧急断电功能启用时，直接通过主控单元分别控制各个电源开关进行紧急断电。然而，在这种供电系统中，当主控单元出现故障时就难以保证各个电源开关的成功断电，供电系统的可靠性较低，可能会造成该电气设备损坏，安全性差，不利于箭上供电系统的控制的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种供电系统、供电系统的控制方法及电气设备，以解决由于供电系统可靠性较低所导致的电子设备安全性差的问题。

根据第一方面，本发明实施例提供了一种供电系统，所述供电系统包括：

至少一个辅助电源控制单元，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源；

所述主电源控制单元，用于接收各个所述辅助电源控制单元的工作状态，并基于所述工作状态控制与所述主电源控制单元连接的负载的电源。

本发明实施例提供的供电系统，各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制，在单路故障时也能够保证供电系统的成功断电，保证了供电系统的可靠性，进一步地，保证了利用该供电系统的电气设备的安全性。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述辅助电源控制单元，包括：

至少一个母线电源开关，各个所述母线电源开关与电源连接；

第一控制器，与所述至少一个母线电源开关连接，所述第一控制器用于接收断电信号，并基于所述断电信号控制所述至少一个母线电源开关的动作。

本发明实施例提供的供电系统，在辅助电源控制单元中设置与电源连接的母线电源开关，在需要断电时第一控制器断开至少一个母线电源开关，就可以实现后续负载的电源，简化了供电系统的电路结构，减小了该供电系统的体积。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第二实施方式中，所述供电系统包括：

至少一个所述母线支路，所述母线支路与所述母线电源开关对应且所述母线支路与所述电源连接。

本发明实施例提供的供电系统，在供电系统中设置至少一个母线支路，且母线电源开关与母线支路对应设置，在辅助电源控制单元正常工作的情况下，通过对母线电源开关的控制就可以成功断开与各个母线支路的电源，从而实现负载电源的断电，简化了供电系统的电路结构。

结合第一方面第一实施方式，在第一方面第三实施方式中，所述第一控制器还用于接收其他所述辅助电源控制单元的第一控制器的工作状态，并基于其他所述第一控制器的工作状态唤醒所述主电源控制单元的动作。

本发明实施例提供的供电系统，利用第一控制器的工作状态唤醒主电源控制单元的动作，可以减小供电系统的功耗，保证续航时间。

结合第一方面，或第一方面第一实施方式至第三实施方式中任一项，在第一方面第四实施方式中，所述主电源控制单元包括：

至少一个支路开关，所述支路开关与所述负载对应；

第二控制器，与所述至少一个支路开关连接，所述第二控制器用于在接收到所述辅助电源控制单元工作异常时，控制所述至少一个支路开关的动作。

本发明实施例提供的供电系统，在主电源控制单元中设置至少一个支路开关以及第二控制器，其中支路开关与负载对应设置，在辅助电源控制单元工作异常时，利用第二控制器断开至少一个支路开关的动作，即可断开负载的电源，保证了该供电系统的可靠性。

根据第二方面，本发明实施例还提供了一种供电系统的控制方法，用于主电源控制单元中，所述控制方法包括：

获取至少一个辅助电源控制单元的工作状态，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与所述主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源；

基于所述工作状态控制负载的电源。

本发明实施例提供的供电系统的控制方法，各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制，在单路故障时也能够保证供电系统的成功断电，保证了供电系统的可靠性，进一步地，保证了利用该供电系统的电气设备的安全性。

结合第二方面，在第二方面第一实施方式中，所述基于所述工作状态控制负载的电源，包括：

判断所述至少一个辅助电源控制单元中是否存在工作异常的辅助电源控制单元；

当所述至少一个辅助电源控制单元中存在工作异常的辅助电源控制单元时，控制至少一个支路开关的动作，所述至少一个支路开关与负载对应。

本发明实施例提供的供电系统的控制方法，在辅助电源控制单元工作异常时，利用主电源控制单元断开至少一个支路开关的动作，即可断开负载的电源，保证了该供电系统的可靠性。

结合第二方面第一实施方式，在第二方面第三实施方式中，所述基于所述工作状态控制负载的电源，还包括：

接收所述辅助电源控制单元发送的唤醒信号；

基于所述唤醒信号启动所述主电源控制单元。

本发明实施例提供的供电系统的控制方法，利用辅助电源控制单元唤醒主电源控制单元，减小了供电系统的功耗，保证续航时间。

根据第三方面，本发明实施例还提供了一种电气设备，包括：

电气设备本体；

本发明第一方面，或第一方面任一项实施方式中所述的供电系统，所述供电系统与所述电气设备本体连接。

本发明实施例提供的电气设备，各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制，在单路故障时也能够保证供电系统的成功断电，保证了供电系统的可靠性，进一步地，保证了利用该电气设备的安全性。

结合第三方面，在第三方面第一实施方式中，所述电气设备本体为飞行器设备本体。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例中供电系统的结构框图；

图2示出了本发明实施例中供电系统的结构框图；

图3示出了本发明实施例中供电系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明实施例中所述的供电系统可以应用在运载火箭中，也可以应用在其他飞行器中，在此对其具体应用领域或场景并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行相应的设置。

本发明实施例中所述的供电系统，采用冗余设置的方式，其中，辅助电源控制单元用于对母线支路的电源进行控制，主电源控制单元用于对负载支路的电源进行控制。辅助电源控制单元与主电源控制单元相互配合，实现对供电系统的冗余控制。

本发明实施例提供了一种供电系统，如图1所示，该供电系统包括至少一个辅助电源控制单元10以及主电源控制单元20。其中，各个辅助电源控制单元10之间相互通信连接，且各个辅助电源控制单元10与主电源控制单元20连接。

具体地，辅助电源控制单元10用于控制母线支路的电源。例如，在供电系统中可以设置多个母线支路，可以利用一个母线电源开关控制所有母线支路的电源通断，也可以利用多个母线电源开关控制各个母线支路的电源通断，在此对辅助电源控制单元10控制母线支路的方式并不做任何限制，具体可以根据实际情况进行相应的设置。

其中，各个辅助电源控制单元10之间相互通信连接，若其中一个辅助电源控制单元10接收到断电信号之后，将断电信号也可以发送给其他辅助电源控制单元10，以保证所有辅助电源控制单元10均能够接收到断电信号。其中，需要说明的是，若接收到的断电信号是紧急断电信号时，需要将该紧急断电信号发送给其他辅助电源控制单元10；若接收到的断电信号是正常控制中的断电信号时，就不需要发送给其他辅助电源控制单元10，仅仅是接收到该断电信号的辅助电源控制单元10根据断电信号控制相应的母线电源。所述的紧急断电信号以及正常控制中的断电信号可以通过信号中的关键字进行区分，也可以利用信号中的标识符进行区分等等，在此对区分方式并不做任何限制，只需保证能够将紧急断电信号与正常控制中的断电信号进行区分即可。

主电源控制单元20用于接收各个辅助电源控制单元的工作状态，并基于工状态控制与主电源控制单元连接的负载的电源。具体地，各个辅助电源控制单元可以向主电源控制单元20发送心跳包，以使得主电源控制单元20知晓各个辅助电源控制单元的工作状态，即其是否工作异常。各个辅助电源控制单元之间也可以发送心跳包，以相互知晓彼此的工作状态，若监测到某一个辅助电源控制单元出现异常时，将异常信号发送给主电源控制单元20。当然，主电源控制单元20也可以通过其他方式获知各个辅助电源控制单元的工作状态，在此对其并不做任何限制，具体根据实际情况进行相应的设置即可。

主电源控制单元20在获知各个辅助电源控制单元的工作状态之后，就可以基于工作状态控制负载的电源。具体地，主电源控制单元20是在辅助电源控制单元10出现异常且辅助电源控制单元10接收到紧急断电信号之后，才会对负载的电源进行控制。主电源控制单元20可以断开各个负载对应的电源开关，以对负载的电源进行控制，也可以直接与负载进行控制，以断开负载的电源。当然，与辅助电源控制单元类似的，主电源控制单元20也可以采用其他方式对负载的电源进行控制，具体可以根据实际需求进行相应的设置，在此对其并不做任何限制。

本实施例提供的供电系统，各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制，在单路故障时也能够保证供电系统的成功断电，保证了供电系统的可靠性，进一步地，保证了利用该供电系统的电气设备的安全性。

在本实施例的一些可选实施方式中，如图2所示，所述的辅助电源控制单元包括至少一个母线电源开关以及第一控制器。

具体地，母线电源开关与电源连接，所述的母线电源开关用于实现该母线支路上电源的通断。母线电源开关可以是可控开关，例如，三极管或晶闸管等等，也可以是其他开关，在此对其并不做任何限制，只需保证该母线电源开关能够在第一控制器的控制下实现相应的导通或断开的动作即可。

所述的第一控制器可以采用单片机，也可以采用FPGA，或其他控制器等等。第一控制器与至少一个母线电源开关连接，第一控制器用于接收断电信号并基于断电信号控制至少一个母线电源开关的动作。具体地，在需要紧急断电时，上位机或其他设备向第一控制器发送紧急断电信号，第一控制器在接收到紧急断电信号后，控制相应的母线电源开关的动作，以断开该目标电源开关。同时，第一控制器还可以将紧急断电信号发送给其他辅助电源控制单元的第一控制器中，以使得所有的第一控制器均能够接收到紧急断电信号，提高了紧急断电信号的可靠性。

在辅助电源控制单元中设置与电源连接的母线电源开关，在需要断电时第一控制器断开至少一个母线电源开关，就可以实现后续负载的电源，简化了供电系统的电路结构，减小了该供电系统的体积。

如图2所示，所述的供电系统还包括至少一个母线支路，所述的母线支路与母线电源开关对应且母线支路与电源连接。例如，在图2中加粗显示的线表示该供电系统中的母线，其他线表示控制信号线。相应地，图2所述的控制系统具有4条母线支路，且在每条母线支路上设置有母线电源开关，各个母线电源开关均与相应的第一控制器连接。

在供电系统中设置至少一个母线支路，且母线电源开关与母线支路对应设置，在辅助电源控制单元正常工作的情况下，通过对母线电源开关的控制就可以成功断开与各个母线支路的电源，从而实现负载电源的断电，简化了供电系统的电路结构。

在本实施例的一些可选实施方式中，所述第一控制器还用于接收其他辅助电源控制单元的第一控制器的工作状态，并基于其他第一控制器的工作状态唤醒主电源控制单元的动作。

具体地，在辅助电源控制单元正常工作时，主电源控制单元可以处于休眠状态；当存在工作异常的辅助电源控制单元时，此时就需要唤醒主电源控制单元，以利用主电源控制单元响应断电信号。

主电源控制单元的唤醒可以在辅助电源控制单元接收到紧急断电信号且存在工作异常的辅助电源控制单元的情况下，也可以在检测到存在工作异常的辅助电源控制单元的情况下。在此对唤醒主电源控制单元的时机并不做任何限制，具体可以根据实际需求进行相应的设置即可。利用第一控制器的工作状态唤醒主电源控制单元的动作，可以减小供电系统的功耗，保证续航时间。

在本实施例的另一些可选实施方式中，如图2所示，所述的主电源控制单元包括至少一个支路开关以及第二控制器。

其中，支路开关与负载对应设置，可以是每个负载支路对应于一个支路开关，也可以一个支路开关对应多个负载支路等等。第二控制器与支路开关连接，所述的第二控制器用于在接收到辅助电源控制单元工作异常时，控制至少一个支路开关的动作。

具体地，主电源控制单元参与紧急断电，提高了紧急断电的可靠性。主电源控制单元在存在工作异常的辅助电源控制单元且需要紧急断电时，主电源控制单元启动工作，并断开支路开关，从而切断各个负载的电源。

在主电源控制单元中设置至少一个支路开关以及第二控制器，其中支路开关与负载对应设置，在辅助电源控制单元工作异常时，利用第二控制器断开至少一个支路开关的动作，即可断开负载的电源，保证了该供电系统的可靠性。

结合图2对本实施例中所述的供电系统的工作原理说明如下：在任何一个辅助电源控制单元的第一控制器接收到紧急断电信号时，各个辅助电源控制单元相互通信，并分别与主电源控制单元进行通信，以告知主电源控制单元外部接收到紧急断电指令；相应地，两个辅助电源控制单元同时对其所控制的母线支路进行断电。当出现工作异常的辅助电源控制单元时，剩余一个辅助电源控制单元无法实现紧急断电，此时主电源控制单元直接参与紧急断电，切断后续所有开关电路的供电，即断开负载的电源，从而实现紧急断电功能。

所述的供电系统中，两路辅助电源控制单元相互通信，提高了获取紧急断电信号的可靠性。进一步地，两路辅助电源控制单元均与主电源控制单元通信，主电源控制单元参与紧急断电，提高了紧急断电的可靠性。该供电系统采用双余度设计，提高了采用该供电系统的电气设备的可靠性，具有可靠性高、安全性好的优势。

需要说明的是，在图2中仅输出了两个辅助电源控制单元，但是本发明的保护范围并不限于此。具体地，在本实施例中对辅助电源控制单元的设置数量并不做任何限制，例如，可以设置三个辅助电源控制单元，或者其他数量的辅助电源控制单元。在此对供电系统中辅助电源控制单元的具体设置数量并不做任何限制，具体可以根据供电系统的冗余设置需求进行相应的设置。

本发明实施例还提供了一种供电系统的控制方法，该方法用于主电源控制单元中，如图3所示，所述控制方法包括：

S11，获取至少一个辅助电源控制单元的工作状态。

其中，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与所述主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源。

关于供电系统的具体电路结构细节请参见上文实施例所述，在此不再赘述。

主电源控制单元获知各个辅助电源控制单元的工作状态，以确定是否需要对启动对负载电源的控制。如上文所述，各个辅助电源控制单元可以每隔一段时间向主电源控制单元发送心跳包，以使得主电源控制单元知晓各个辅助电源控制单元的工作状态；也可以是各个辅助电源控制单元之间相互通信，确定各个辅助电源控制单元的工作状态，并将工作状态发送给主电源控制单元。

S12，基于工作状态控制负载的电源。

主电源控制单元在接收到各个辅助电源控制单元的工作状态之后，确定出是否存在工作异常的辅助电源控制单元。在确定出存在工作异常的辅助电源控制单元时，在辅助电源控制单元接收到紧急断电指令之后，控制负载的电源，对其进行断电。

本实施例提供的供电系统的控制方法，各个辅助电源控制单元相互通信连接，以保证获取到断电信号的可靠性，且各个辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，主电源控制单元基于各个辅助电源控制单元的工作状态控制负载的电源，从而实现供电系统的冗余控制，在单路故障时也能够保证供电系统的成功断电，保证了供电系统的可靠性，进一步地，保证了利用该供电系统的电气设备的安全性。

在本实施例的一些可选实施方式中，上述S12可以包括如下步骤：

(1)判断至少一个辅助电源控制单元中是否存在工作异常的辅助电源控制单元。

主电源控制单元在获取到辅助电源控制单元的工作状态之后，工作状态可以采用标识符表示，可以采用其他形式表示，在此对其并不做任何限制。主电源控制单元利用各个辅助电源控制单元的工作状态，确定是否存在工作异常的辅助电源控制单元。

(2)当至少一个辅助电源控制单元中存在工作异常的辅助电源控制单元时，控制至少一个支路开关的动作。

其中，所述至少一个支路开关与负载对应。

主电源控制单元在确定出存在工作异常的辅助电源控制单元时，主电源控制单元基于紧急断电信号控制至少一个支路开关的动作。

本实施例提供的供电系统的控制方法，在辅助电源控制单元工作异常时，利用主电源控制单元断开至少一个支路开关的动作，即可断开负载的电源，保证了该供电系统的可靠性。

在本实施例的另一些可选实施方式中，上述S12还可以包括如下步骤：

(1)接收辅助电源控制单元发送的唤醒信号。

在辅助电源控制单元正常工作的情况下，主电源控制单元可以处于待机状态，等待辅助电源控制单元唤醒。在出现工作异常的辅助电源控制单元时，其他辅助电源控制单元就会向主电源控制单元发送唤醒信号，以激活主电源控制单元。

(2)基于唤醒信号启动主电源控制单元。

主电源控制单元在接收到唤醒信号之后，启动主电源控制单元的工作。

本实施例提供的供电系统的控制方法，利用辅助电源控制单元唤醒主电源控制单元，减小了供电系统的功耗，保证续航时间。

本发明实施例还提供了一种电气设备，所述的电气设备包括电气设备本体以及供电系统，所述的供电系统与电气设备本体连接。

其中，关于供电系统的具体结构细节请参见上文实施例所述，在此不再赘述。

在本实施例的一些可选实施方式中，所述的电气设备本体可以是飞行器设备本体，等等。电气设备本体是与电气设备的应用场景相关的，应用场景不同，其对应的电气设备本体也就不同。

虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (10)

1.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：

至少一个辅助电源控制单元，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源；

所述主电源控制单元，用于接收各个所述辅助电源控制单元的工作状态，并基于所述工作状态控制与所述主电源控制单元连接的负载的电源。

2.根据权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述辅助电源控制单元，包括：

至少一个母线电源开关，各个所述母线电源开关与电源连接；

第一控制器，与所述至少一个母线电源开关连接，所述第一控制器用于接收断电信号，并基于所述断电信号控制所述至少一个母线电源开关的动作。

3.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：

至少一个所述母线支路，所述母线支路与所述母线电源开关对应且所述母线支路与所述电源连接。

4.根据权利要求2所述的供电系统，其特征在于，所述第一控制器还用于接收其他所述辅助电源控制单元的第一控制器的工作状态，并基于其他所述第一控制器的工作状态唤醒所述主电源控制单元的动作。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的供电系统，其特征在于，所述主电源控制单元包括：

至少一个支路开关，所述支路开关与所述负载对应；

第二控制器，与所述至少一个支路开关连接，所述第二控制器用于在接收到所述辅助电源控制单元工作异常时，控制所述至少一个支路开关的动作。

6.一种供电系统的控制方法，其特征在于，用于主电源控制单元中，所述控制方法包括：

获取至少一个辅助电源控制单元的工作状态，各个所述辅助电源控制单元相互通信连接，且各个所述辅助电源控制单元与所述主电源控制单元连接，各个所述辅助电源控制单元用于控制相应母线支路的电源；

基于所述工作状态控制负载的电源。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述工作状态控制负载的电源，包括：

判断所述至少一个辅助电源控制单元中是否存在工作异常的辅助电源控制单元；

当所述至少一个辅助电源控制单元中存在工作异常的辅助电源控制单元时，控制至少一个支路开关的动作，所述至少一个支路开关与负载对应。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述基于所述工作状态控制负载的电源，还包括：

接收所述辅助电源控制单元发送的唤醒信号；

基于所述唤醒信号启动所述主电源控制单元。

9.一种电气设备，其特征在于，包括：

电气设备本体；

权利要求1-5中任一项所述的供电系统，所述供电系统与所述电气设备本体连接。

10.根据权利要求9所述的电气设备，其特征在于，所述电气设备本体为飞行器设备本体。

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