CN113725942B - 一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法，属于航天器电气设计技术领域，特别适用于航天器单器、多器在地面总装、转运以及塔架等不同情况下插接防放电保护插头可完成对多组蓄电池防放电的保护。保护的电池组可以是一次电池组、二次电池组或者是一次电池组和二次电池组的多组组合。本发明设计方法能够防止单器、多器的多组蓄电池在地面总装、转运以及塔架不加电状态下意外接通电池组放电开关而导致电池组放电的不预期后果，尤其对于不可充电的一次电池组会造成电池组容量减少或者电池组容量放空的严重故障。该保护方法保证了在航天器不加电情况下电池组的断电线包始终接通，确保电池组放电开关可靠断开。

Description

一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法
技术领域
本发明涉及一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法，属于航天器设计领域。特别适用于多器组合体在地面总装、转运或者上塔过程中电池组防放电保护的设计。
背景技术
一般航天器解决电池组不预期放电的方法有两种：一是整器没有合舱板的情况下断开电池组电缆；二是将断电指令信号接点和指令地信号接点均引到星表插座上，通过插接器表插头进行防放电。这两种方法均有一定的局限性和弊端，第一种方法在合舱板后就不能实施断开电池组电缆的操作了；第二种方法增加整器电缆网重量，目前航天器电缆网重量指标是很严苛的，因此减重对于电缆网而言非常重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种用于多器多组蓄电池防放电方法及系统，能够解决单器、多器在总装、转运或者塔架不加电等场景下电池组误放电的隐患。如果电池组放电开关误接通下，对于不可充电的一次电池组会造成电池组容量减少，不加电时间持续较长时，造成电池组容量放空的严重故障，将直接推迟型号发射乃至影响在轨任务完成。因此通过提前接通一次母线开关与插接防放电保护插头联合操作，可实现航天器多器间多组蓄电池组在地面搁置的安全性。
本发明采用的技术方案：
一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法，在于步骤如下：
步骤一、进行单器的蓄电池防放电保护，具体包括：对单器的防放电保护信号电缆进行设计；对单器的指令电源通路进行设计；对单器的防放电保护插头进行设计；
步骤二、对组合体进行蓄电池防放电保护，具体包括：对组合体的防放电保护信号电缆进行设计；对组合体的指令电源通路进行设计；对组合体的防放电保护插头进行设计。
进一步的，所述单器是指火星车或进入舱，进入舱是指：火星着陆巡视器的一个舱段，内部设置有平台分系统；所述组合体是指进入舱与火星车对接后形成的整体；平台分系统包括热控分系统、供配电分系统、测控分系统、数管分系统、控制分系统、推进分系统、工参分系统、结构与机构分系统、天线分系统。
进一步的，进行单器的蓄电池防放电保护，具体包括对火星车进行蓄电池防放电保护以及对进入舱进行蓄电池防放电保护；
对火星车进行蓄电池防放电保护包括：对火星车的防放电保护信号电缆进行设计；对火星车的指令电源通路进行设计；对火星车的防放电保护插头进行设计；
对进入舱进行蓄电池防放电保护包括：对进入舱防放电保护信号电缆进行设计；对进入舱的指令电源通路进行设计；对进入舱的防放电保护插头进行设计。
进一步的，所述对火星车上的电缆防放电保护进行设计，具体为：
器上电缆WC001为火星车电池组N11设备与电源控制器N12设备相连接的电缆，电缆WC001用于进行供电信号传输；该电缆WC001包括16根正线导线和16根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WC001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WC002为系统管理单元S01设备与火星车电池组N11设备相连接的电缆，电缆WC002进行指令电源地和火星车电池组断电指令接点连接，系统管理单元S01设备负责驱动电源控制器N12设备内部电池组断电线包，使得电池组放电开关K2为断开状态；
器上电缆WC003为电源控制器N12设备与火星车分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)相连接的电缆，电缆WC003将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)；
地面电缆WC004为分离电连接器X09F的插头端X09F(T)与火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)相连接的电缆，WC004电缆将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)。
进一步的，所述对火星车上的指令电源通路进行设计，具体为：火星车的指令电源通路包括DC/DC模块、火星车电池组、火星车防放电保护插座、火星车电池组放电开关K2、一次母线开关K4、火星车电池组断电线包；
在总装或运输过程中，一次母线开关K4置于电源控制器设备内部，直接连接在母线上且一次母线开关K4处于闭合状态；如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外接通，火星车母线带电，母线28V在系统管理单元S01设备内部通过DC/DC变换为指令电源30V，直接驱动火星车电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到火星车防放电保护插座上，通过对应的火星车防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得电池组断电线包指令始终执行，即火星车电池组放电开关K2始终处于断开状态，实现火星车电池组防放电保护。
进一步的，所述对火星车上的防放电保护插头进行设计，具体为：根据火星车防放电保护插座端的信号，设计火星车防放电保护插头，将断电指令信号接点和指令地信号接点在火星车防放电保护插头实现两点短接，进行火星车电池组防放电保护。
进一步的，所述对进入舱的防放电保护信号电缆进行设计，具体为：
器上电缆WJ001为进入舱电池组N01设备与数据接口单元S02设备相连接的电缆，电缆WJ001进行供电信号传输；电缆WJ001包括18根正线导线、18根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WJ001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WJ002-1为数据接口单元S02设备与第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ002-2为数据接口单元S02设备与第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)和第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ003-1为第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ003-2为第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ004为舱外分离电连接器X01 F(外)与进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座相连接的电缆，WJ004电缆将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座端；
舱内分离电连接器X01 F(内)与舱外分离电连接器X01 F(外)配套使用，分别设置在进入舱的内部和外部。
进一步的，所述对进入舱上的防放电保护插座进行设计，具体为：根据进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)插座端的信号，设计对应的进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)，将断电指令信号接点和指令地信号接点在进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)实现两点短接，进行进入舱电池组防放电保护。
进一步的，所述对进入舱上的指令电源通路进行设计，具体为：进入舱上的指令电源通路包括DC/DC电源模块、进入舱电池组、进入舱防放电保护插座、进入舱防放电保护插头、进入舱放电开关K1、K1断电线包；
在总装或运输过程中，如果进入舱放电开关K1在不加电情况下意外接通，进入舱母线带电，母线28V通过DC/DC模块变换为指令电源30V，直接驱动进入舱电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到进入舱防放电保护插座上，通过对应的进入舱防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得进入舱电池组断电线包指令始终执行，即进入舱放电开关K1始终处于断开状态，实现进入舱电池组防放电保护。
进一步的，所述对组合体的防放电保护信号电缆进行设计，具体为：组合体的防放电保护信号电缆设计保留火星车上的电缆设计以及进入舱上的电缆设计，同时组合体的电缆设计还包括器上电缆WJ005-1、WJ005-2、WJ006-1、WJ006-2和地面电缆WJ007；
器上电缆WJ005-1将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ005-2将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第二背罩分离电连接器X06F插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F和第二背罩分离电连接器X06F为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ006-1将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ006-2将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ007为舱外分离电连接器X01 F(外)与火星车防放电保护插座以及进入舱防放电保护插座相连接的电缆；WJ007电缆将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点、火星车电池组断电指令信号接点和火星车指令地信号接点同时引到组合体防放电保护插座的插座端X03B(Z)(K1/K2)。
进一步的，对组合体上的指令电源通路进行设计，具体为：组合体上的指令电源通路包括火星车上的指令电源通路、进入舱上的指令电源通路以及一次母线开关K4；
由于断电指令需要指令电源才能被驱动，因此需要将一次母线开关K4在转运前设置为接通状态，此状态下，如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外闭合，则系统管理单元S01设备、电源控制器N12设备均加电，指令电源有输出，驱动火星车电池组断电线包动作，将火星车电池组放电开关K2断开，实现火星车电池组防放电保护；
如果进入舱电池组放电开关K1发生意外接通，通过数据接口单元S02驱动进入舱电池组断电线包动作，使得进入舱电池组放电开关K1始终断开。
进一步的，对组合体的防放电保护插头进行设计，具体为：
当火星车与进入舱对接成为组合体后，在转运过程中需要插接组合体防放电保护插头对两组电池组进行防放电保护；根据组合体防放电保护插座X03B(Z)(K1/K2)插座端的信号，设计对应的组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)，将火星车断电指令信号接点、火星车指令地信号接点、进入舱断电指令信号接点和进入舱指令地信号接点在组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)分别实现两点短接，进行两组电池防放电保护。
本发明与现有技术相比的优点在于：
(1)本发明提出一种航天器多器多组蓄电池组防放电保护方法，分别通过对单器进行器上电缆设计、指令电源30V通路设计、防放电保护插头设计。对组合体进行器上电缆设计、指令电源30V通路设计、防放电保护插头设计。实现航天器多器多组蓄电池组防放电保护。
(2)本发明首次解决了单器、组合体在总装、转运和塔架不加电情况下，通过提前设置母线开关接通状态以及防放电保护插头插接的方式，可以有效实现对多组蓄电池防放电保护的功能。该方法可根据航天器不同组合状态，不同地面总装状态，插接防放电保护插头。该保护方法合理可行、使用方便、安全。
(3)本发明首次解决了母线上具有开关控制的防放电保护，该防护方法即适用于电池断电线包直接引入电池电源电压，也适用于电池断电线包间接引入电池电源电压。该保护方法全面、覆盖多器间蓄电池组接入母线的不同设计方式。
(4)本发明防放电保护的电池组可以是一次电池组和二次电池组的多组组合。蓄电池组防放电保护通过供电母线开关和防放电保护插头联合设计，属于航天器电气设计技术领域。本发明方法能够防止单器、多器的多组蓄电池在地面总装、转运以及塔架不加电状态下意外接通电池组放电开关而导致电池组放电的以外后果，尤其对于不可充电的一次电池组会造成电池组容量减少或者电池组容量放空的严重故障。该保护设计保证了在航天器不加电情况下电池组的断电线包始终接通，确保电池组接通开关可靠断开。
(5)本发明方法为通过分离电连接器引到地面进行电池组防护，既可以满足在总装、转运和塔架等不加电情况下电池组防放电的要求，又可以满足器上电缆网重量不增加的效果。
附图说明
图1为航天器单器、多器组合体的多组蓄电防放电保护设计示意图；
图2为单器电池组防放电设计示意图；
图3为组合体电池组防放电设计示意图；
图4为单器电池组断电指令通路设计示例图。
具体实施方式
由于航天器在总装最后阶段已经完成合舱板的工作，此阶段不能断开电池组供电电缆，因此在总装、转运和塔架等不加电情况下要避免电池组放电的隐患，尤其对于一次电池组，如果电池组容量减少，将直接推迟型号发射乃至影响在轨任务完成。因此需要提供指令电源驱动电池断电线包的通路，通过插接防放电保护插头可解决电池组在地面不加电情况下可能存在的电池组放电故障。
本发明提出的一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法，分别通过对单器进行器上电缆设计、指令电源30V通路设计、防放电保护插头设计。对组合体进行器上电缆设计、指令电源30V通路设计、防放电保护插头设计。实现航天器多器多组蓄电池组防放电保护。具体步骤如下：
步骤一、进行单器的蓄电池防放电保护，具体包括：
1、对单器上的电缆防放电保护进行设计；
2、对单器上的指令电源通路进行设计；
3、对单器上的防放电保护插头进行设计；
步骤二、对组合体进行蓄电池防放电保护，具体包括：
1、对组合体上的电缆防放电保护进行设计；
2、对组合体上的指令电源通路进行设计；
3、对组合体上的防放电保护插头进行设计。
所述单器是指火星车或进入舱，进入舱是指：火星着陆巡视器的一个舱段，内部设置有平台分系统；所述组合体是指进入舱与火星车对接后形成的整体；平台分系统包括热控分系统、供配电分系统、测控分系统、数管分系统、控制分系统、推进分系统、工参分系统、结构与机构分系统、天线分系统等等，上述各种分系统统称为平台分系统，在航天领域属于公知技术。
进行单器的蓄电池防放电保护，具体包括对火星车进行蓄电池防放电保护以及对进入舱进行蓄电池防放电保护；
对火星车进行蓄电池防放电保护包括：对火星车上的防放电保护信号电缆进行设计；对火星车上的指令电源通路进行设计；对火星车上的防放电保护插头进行设计；
对进入舱进行蓄电池防放电保护包括：对进入舱上的防放电保护信号电缆进行设计；对进入舱上的指令电源通路进行设计；对进入舱上的防放电保护插头进行设计。
以某火星探测器为例，进行单器(进入舱、火星车)、组合体(进入舱与火星车对接后)的多组电池防放电保护的设计。
一、单器电池组防放电保护
(a)对火星车上的防放电保护信号电缆进行设计，如图1所示。
器上电缆WC001为火星车电池组N11设备与电源控制器N12设备相连接的电缆，电缆WC001用于进行供电信号传输；该电缆WC001包括16根正线导线和16根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WC001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WC002为系统管理单元S01设备与火星车电池组N11设备相连接的电缆，电缆WC002进行指令电源地和火星车电池组断电指令接点连接，系统管理单元S01设备负责驱动电源控制器设备内部电池组断电线包，使得电池组放电开关K2为断开状态；
器上电缆WC003为电源控制器N12设备与火星车分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)相连接的电缆，电缆WC003将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)；
地面电缆WC004为分离电连接器X09F的插头端X09F(T)与火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)相连接的电缆，WC004电缆将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)。
(b)对火星车上的指令电源通路进行设计，如图2和3所示。
航天器在总装、转运等过程中，如果电池组放电开关K2意外接通，造成一次母线带电，那么一次母线通过DC/DC进行变换，得到30V指令电源，使得电池组断电线包始终得电。通过电池组断电线包引到防放电插座的电缆设计，引出断电线包指令线与一次地引线到防放电保护插座上，将防放电保护插头所对应的指令线接点与一次地接点进行短接设计，然后在航天器总装或转运前，将电池组防放电保护插头插接好。通过插接的防放电插头形成电池组断电回路，使得电池组处于放电开关一直呈断开状态，即保证了单器电池组不会误放电。
火星车上的指令电源通路包括DC/DC电源模块、火星车电池组、火星车防放电保护插座、火星车电池组放电开关K2、一次母线开关K4、火星车电池组断电线包；
在总装或运输过程中，一次母线开关K4置于电源控制器设备内部，直接连接在母线上且一次母线开关K4处于闭合状态；如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外接通，火星车母线带电，母线28V在系统管理单元S01设备内部通过DC/DC变换为指令电源30V，直接驱动火星车电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到火星车防放电保护插座上，通过对应的火星车防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得电池组断电线包指令始终执行，即火星车电池组放电开关K2始终处于断开状态，实现火星车电池组防放电保护。
(c)对火星车上的防放电保护插头进行设计
根据火星车防放电保护插座插座端X03B(Z)(K2)的信号，设计火星车防放电保护插头X03B(T)(K2)(G)，将断电指令信号接点和指令地信号接点在火星车防放电保护插头X03B(T)(K2)(G)实现两点短接，进行防放电短路保护。
(d)对进入舱上的电缆防放电保护进行设计，如图1所示。
器上电缆WJ001为进入舱电池组N01设备与数据接口单元S02设备相连接的电缆，电缆WJ001进行供电信号传输；电缆WJ001包括18根正线导线、18根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WJ001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WJ002-1为数据接口单元S02设备与第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ002-2为数据接口单元S02设备与第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)和第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ003-1为第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ003-2为第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ004为舱外分离电连接器X01 F(外)与进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座相连接的电缆，WJ004电缆将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座端；
舱内分离电连接器X01 F(内)与舱外分离电连接器X01 F(外)配套使用，分别设置在进入舱的内部和外部。
(e)对进入舱上的防放电保护插座进行设计。
根据进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)插座端的信号，设计对应的进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)，将断电指令信号接点和指令地信号接点在进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)实现两点短接，进行防放电短路保护。
(f)对进入舱上的指令电源通路进行设计，如图2、图3所示。
进入舱上的指令电源通路包括DC/DC模块、进入舱电池组、进入舱防放电保护插座、进入舱防放电保护插头、进入舱放电开关K1、K1断电线包；
在总装或运输过程中，如果进入舱放电开关K1在不加电情况下意外接通，进入舱母线带电，母线28V通过DC/DC模块变换为指令电源30V，直接驱动进入舱电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到进入舱防放电保护插座上，通过对应的进入舱防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得进入舱电池组断电线包指令始终执行，即进入舱放电开关K1始终处于断开状态，实现进入舱电池组防放电保护。
本发明首次解决了母线上具有开关控制的防放电保护，该防护方法即适用于电池断电线包直接引入电池电源电压，也适用于电池断电线包间接引入电池电源电压。该保护方法全面、覆盖多器间蓄电池组接入母线的不同设计方式。
二、组合体电池组防放电保护
(a)对组合体上的电缆防放电保护进行设计
组合体上的电缆防放电保护设计保留火星车上的电缆设计以及进入舱上的电缆设计，同时组合体上的电缆设计还包括器上电缆WJ005-1、WJ005-2、WJ006-1、WJ006-2和地面电缆WJ007；
器上电缆WJ005-1将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ005-2将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第二背罩分离电连接器X06F插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F和第二背罩分离电连接器X06F为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ006-1将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ006-2将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ007为舱外分离电连接器X01 F(外)与火星车防放电保护插座以及进入舱防放电保护插座相连接的电缆；WJ007电缆将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点、火星车电池组断电指令信号接点和火星车指令地信号接点同时引到组合体防放电保护插座的插座端X03B(Z)(K1/K2)。
(b)对组合体上的指令电源通路进行设计
组合体上的指令电源通路包括火星车上的指令电源通路、进入舱上的指令电源通路以及一次母线开关K4；
将一次母线开关K4在转运前设置为接通状态，此状态下，如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外闭合，则系统管理单元S01、电源控制器N12均加电，指令电源有输出，驱动火星车电池组断电线包动作，将火星车电池组放电开关K2断开，实现火星车电池组防放电保护；
如果进入舱电池组放电开关K1发生意外接通，通过数据接口单元S02驱动进入舱电池组断电线包动作，使得进入舱电池组放电开关K1始终断开。
(c)对组合体上的防放电保护插头进行设计
当火星车与进入舱对接成为组合体后，在转运过程中需要插接组合体防放电保护插头对两组电池组进行防放电保护；根据组合体防放电保护插座X03B(Z)(K1/K2)插座端的信号，设计对应的组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)，将火星车断电指令信号接点、火星车指令地信号接点、进入舱断电指令信号接点和进入舱指令地信号接点在组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)分别实现两点短接，进行两组电池防放电保护。
上述蓄电池防放电保护方法同样适用于航天器组合体在总装、转运以及塔架等不同情况下多组电池组防放电保护设计。其中需要提前接通一次母线开关以及穿过多舱段间的若干个分离面的分离电连接器电缆设计。需要将不同器内多组电池组断电线包接点和一次地接点均引到器上的防放电保护插座上。将器表插头所对应的指令线接点与一次地接点进行短接设计。然后在航天器总装、转运或塔架前，将电池组防放电保护防放电保护插头插接好。通过插接的防放电保护插头形成电池组断电回路，使得电池组处于放电开关一直呈断开状态，即保证了多组蓄电池不会误放电。
本发明首次解决了单器、组合体等在总装、转运和塔架不加电情况下，通过提前设置母线开关接通状态以及器表插头插接的方式，可以有效实现对多组蓄电池防放电保护的功能。该方法可根据航天器不同组合状态，不同地面总装状态，插接器表插头。该保护方法合理可行、使用方便、安全。
实施例
本发明给出如图4所示单器电池组断电指令通路设计示例，图中以数据接口单元S02为设计示例，驱动断电线包的指令电源30V由进入舱数据接口单元S02提供，也可以由地面指令电源提供，通过2只62Ω并联电阻进行指令电源母线保护，进入舱电池组断电线包使用了2只EL215-1继电器并联设计，考虑其中1只失效的冗余设计方案。电池组断电指令与指令电源一样，也具有两条路径发送，在设备内部两条指令接点并联，最后将断电指令接点指令地接点均引到防放电保护插头上进行短接，形成电池组断电线包回路，使得电池组放电开关始终呈断开状态，对电池组防放电起到保护作用。
本发明防放电保护的电池组可以是一次电池组和二次电池组的多组组合。蓄电池组防放电保护通过供电母线开关和器表插头联合设计，属于航天器电气设计技术领域。本发明方法能够防止单器、多器的多组蓄电池在地面总装、转运以及塔架不加电状态下意外接通电池组放电开关而导致电池组放电的以外后果，尤其对于不可充电的一次电池组会造成电池组容量减少或者电池组容量放空的严重故障。该保护设计保证了在航天器不加电情况下电池组的断电线包始终接通，确保电池组放电开关可靠断开。

Claims (1)

1.一种航天器多器间多组蓄电池防放电保护方法，其特征在于步骤如下：
步骤一、对单器进行蓄电池防放电保护，具体包括：对单器防放电保护信号电缆进行设计；对单器的指令电源通路进行设计；对单器的防放电保护插头进行设计；
步骤二、对组合体进行蓄电池防放电保护，具体包括：对组合体防放电保护信号电缆进行设计；对组合体的指令电源通路进行设计；对组合体的防放电保护插头进行设计；
所述单器是指火星车或进入舱，进入舱是指：火星着陆巡视器的一个舱段，内部设置有平台分系统；平台分系统包括热控分系统、供配电分系统、测控分系统、数管分系统、控制分系统、推进分系统、工参分系统、天线分系统、结构与机构分系统；所述组合体是指进入舱与火星车对接后形成的整体；
进行单器的蓄电池防放电保护，具体包括对火星车进行蓄电池防放电保护以及对进入舱进行蓄电池防放电保护；
对火星车进行蓄电池防放电保护包括：对火星车上的防放电保护信号电缆进行设计；对火星车上的指令电源通路进行设计；对火星车上的防放电保护插头进行设计；
对进入舱进行蓄电池防放电保护包括：对进入舱上的防放电保护信号电缆进行设计；对进入舱上的指令电源通路进行设计；对进入舱上的防放电保护插头进行设计；
所述对火星车上的防放电保护信号电缆进行设计，具体为：
器上电缆WC001为火星车电池组N11设备与电源控制器N12设备相连接的电缆，电缆WC001用于进行供电信号传输；该电缆WC001包括16根正线导线和16根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WC001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WC002为系统管理单元S01设备与火星车电池组N11设备相连接的电缆，电缆WC002进行指令电源地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点连接，系统管理单元S01设备负责驱动电源控制器N12设备内部电池组断电线包，使得电池组放电开关K2为断开状态；
器上电缆WC003为电源控制器N12设备与火星车分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)相连接的电缆，电缆WC003将火星车电池组N11断电指令信号接点和指令地信号接点连接到分离电连接器X09F的插座端X09F(Z)；
地面电缆WC004为分离电连接器X09F的插头端X09F(T)与火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)相连接的电缆，WC004电缆将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给火星车防放电保护插座X03B的插座端X03B(Z)；
所述对火星车上的指令电源通路进行设计，具体为：火星车上的指令电源通路包括DC/DC电源模块、火星车电池组、火星车防放电保护插座、火星车电池组放电开关K2、一次母线开关K4、火星车电池组断电线包；
在总装或运输过程中，一次母线开关K4置于电源控制器设备内部，直接连接在母线上且一次母线开关K4处于闭合状态；如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外接通，火星车母线带电，母线28V在系统管理单元S01设备内部通过DC/DC电源模块变换为指令电源30V，直接驱动火星车电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到火星车防放电保护插座上，通过对应的火星车防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得电池组断电线包指令始终执行，即火星车电池组放电开关K2始终处于断开状态，实现火星车电池组防放电保护；
所述对火星车上的防放电保护插头进行设计，具体为：根据火星车防放电保护插座端的信号，设计火星车防放电保护插头，将断电指令信号接点和指令地信号接点在火星车防放电保护插头实现两点短接，进行防放电短路保护；
所述对进入舱上的电缆防放电保护进行设计，具体为：
器上电缆WJ001为进入舱电池组N01设备与数据接口单元S02设备相连接的电缆，电缆WJ001进行供电信号传输；电缆WJ001包括18根正线导线、18根负线导线，选用的导线规格为AWG20，WJ001电缆满足电流Ⅰ级降额设计要求；
器上电缆WJ002-1为数据接口单元S02设备与第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ002-2为数据接口单元S02设备与第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)相连接的电缆，电缆WJ002-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F的插座端X05F(Z)和第二背罩分离电连接器X06F的插座端X06F(Z)为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ003-1为第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-1将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点连接到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ003-2为第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)与舱内分离电连接器X01 F(内)相连接的电缆，电缆WJ003-2将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ004为舱外分离电连接器X01 F(外)与进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座相连接的电缆，WJ004电缆将进入舱电池组断电指令信号接点和指令地信号接点传输给进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)的插座端；
舱内分离电连接器X01 F(内)与舱外分离电连接器X01 F(外)配套使用，分别设置在进入舱的内部和外部；
所述对进入舱上的防放电保护插座进行设计，具体为：根据进入舱防放电保护插座X03B(Z)(K1)插座端的信号，设计对应的进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)，将断电指令信号接点和指令地信号接点在进入舱防放电保护插头X03B(T)(K1)(G)实现两点短接，进行电池组防放电保护；
所述对进入舱上的指令电源通路进行设计，具体为：进入舱上的指令电源通路包括DC/DC电源模块、进入舱电池组、进入舱防放电保护插座、进入舱防放电保护插头、进入舱放电开关K1、K1断电线包；
在总装或运输过程中，如果进入舱放电开关K1在不加电情况下意外接通，进入舱母线带电，母线28V通过DC/DC电源模块变换为指令电源30V，直接驱动进入舱电池组断电线包，通过断电线包接点和指令地接点直接引到进入舱防放电保护插座上，通过对应的进入舱防放电保护插头将断电指令接点和指令地接点进行短接，使得进入舱电池组断电线包指令始终执行，即进入舱放电开关K1始终处于断开状态，实现进入舱电池组防放电保护；
所述对组合体上的防放电保护信号电缆进行设计，具体为：组合体上的电缆防放电保护设计保留火星车上的电缆设计以及进入舱上的电缆设计，同时组合体上的电缆设计还包括器上电缆WJ005-1、WJ005-2、WJ006-1、WJ006-2和地面电缆WJ007；
器上电缆WJ005-1将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第一背罩分离电连接器X05F插座端X05F(Z)；
器上电缆WJ005-2将火星车电池组断电指令信号接点和指令地信号接点从分离电连接器X09F的插头端X09F(T)连接到第二背罩分离电连接器X06F插座端X06F(Z)；
第一背罩分离电连接器X05F和第二背罩分离电连接器X06F为背罩分离电连接器冗余设计，即使任何一个背罩分离电连接器信号开路，另一个背罩分离电连接器仍可进行断电指令信号和指令地信号的传输；
器上电缆WJ006-1将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第一背罩分离电连接器X05F的插头端X05F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
器上电缆WJ006-2将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点和火星车电池组断电指令信号接点、火星车指令地信号接点从第二背罩分离电连接器X06F的插头端X06F(T)引到舱内分离电连接器X01 F(内)；
地面电缆WJ007为舱外分离电连接器X01 F(外)与火星车防放电保护插座以及进入舱防放电保护插座相连接的电缆；WJ007电缆将进入舱电池组断电指令信号接点、进入舱指令地信号接点、火星车电池组断电指令信号接点和火星车指令地信号接点同时引到组合体防放电保护插座的插座端X03B(Z)(K1/K2)；
对组合体上的指令电源通路进行设计，具体为：组合体上的指令电源通路包括火星车上的指令电源通路、进入舱上的指令电源通路以及一次母线开关K4；
将一次母线开关K4在转运前设置为接通状态，此状态下，如果火星车电池组放电开关K2在不加电情况下意外闭合，则系统管理单元S01设备、电源控制器N12设备均加电，指令电源有输出，驱动火星车电池组断电线包动作，将火星车电池组放电开关K2断开，实现火星车电池组防放电保护；
如果进入舱电池组放电开关K1发生意外接通，通过数据接口单元S02设备驱动进入舱电池组断电线包动作，使得进入舱电池组放电开关K1始终断开；
对组合体上的防放电保护插头进行设计，具体为：
当火星车与进入舱对接成为组合体后，在转运过程中需要插接组合体防放电保护插头对两组电池组进行防放电保护；根据组合体防放电保护插座X03B(Z)(K1/K2)插座端的信号，设计对应的组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)，将火星车断电指令信号接点、火星车指令地信号接点、进入舱断电指令信号接点和进入舱指令地信号接点在组合体防放电保护插头X03B(T)(K1/K2)(G)分别实现两点短接，进行组合体内两组电池防放电保护。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738866A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 航天东方红卫星有限公司 一种带地面应急断电保护功能的卫星蓄电池组控制电路
RU2013108293A (ru) * 2013-02-25 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решётнева" Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата
RU2572396C1 (ru) * 2014-07-03 2016-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата
CN105730718A (zh) * 2016-05-10 2016-07-06 中国人民解放军国防科学技术大学 航天器多功能结构锂电池系统电源管理单元
CN106410953A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种适用于微纳卫星的分离自上电及蓄电池保护方法
CN106787017A (zh) * 2017-03-09 2017-05-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法
RU2657795C2 (ru) * 2016-07-01 2018-06-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Способ изготовления космического аппарата
CN110943515A (zh) * 2019-12-17 2020-03-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器蓄电池在轨防断电系统与方法
CN112054569A (zh) * 2020-08-05 2020-12-08 上海空间电源研究所 一种新型航天器电源系统高可靠放电输出过压保护电路

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102738866A (zh) * 2012-06-18 2012-10-17 航天东方红卫星有限公司 一种带地面应急断电保护功能的卫星蓄电池组控制电路
RU2013108293A (ru) * 2013-02-25 2014-08-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы имени академика М.Ф. Решётнева" Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата
RU2572396C1 (ru) * 2014-07-03 2016-01-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации Способ управления автономной системой электропитания космического аппарата
CN105730718A (zh) * 2016-05-10 2016-07-06 中国人民解放军国防科学技术大学 航天器多功能结构锂电池系统电源管理单元
RU2657795C2 (ru) * 2016-07-01 2018-06-15 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" Способ изготовления космического аппарата
CN106410953A (zh) * 2016-10-26 2017-02-15 深圳航天东方红海特卫星有限公司 一种适用于微纳卫星的分离自上电及蓄电池保护方法
CN106787017A (zh) * 2017-03-09 2017-05-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器锂电池的过放保护和自主恢复供电控制方法
CN110943515A (zh) * 2019-12-17 2020-03-31 北京空间飞行器总体设计部 一种航天器蓄电池在轨防断电系统与方法
CN112054569A (zh) * 2020-08-05 2020-12-08 上海空间电源研究所 一种新型航天器电源系统高可靠放电输出过压保护电路

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
航天器低频电缆网的设计;王颖艳;黄业平;;航天器环境工程(第02期);全文 *

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