CN211790759U - 一种升降压一体式电源控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种升降压一体式电源控制装置，包括太阳电池板、电压调节器和配电模块；其中，太阳电池板包括至少一个第一太阳电池阵和至少一个第二太阳电池阵；第一太阳电池阵包括n片太阳电池片，第二太阳电池阵包括m片太阳电池片；其中，m＜n；电压调节器包括至少一个升压电路和至少一个降压电路；每个降压电路的输入端与一个第一太阳电池阵的输出端电连接，每个升压电路的输入端与一个第二太阳电池阵的输出端电连接；配电模块电连接于电压调节器和用电装置之间，用于将升压电路和降压电路输出的预设电压分配至用电装置，为用电装置提供供电电源。本实用新型实施例的升降压一体式电源控制装置具有较高的实用性和灵活性。

Description

一种升降压一体式电源控制装置

技术领域

本实用新型实施例涉及航天卫星技术领域，尤其涉及一种卫星用的升降压一体式电源控制装置。

背景技术

太阳电池阵通过光生伏特效应将太阳能转换为电能，为航天器的用电装置提供电能。目前，应用于航天器(例如卫星)的太阳电池板上设置有多个太阳电池阵，而每个太阳电池阵设置有相应数量的电池片，以使太阳电池阵输出的电能能够满足用电装置的用电需求。

在卫星的供电系统的配电模块和太阳电池阵列之间会设置降压电路，以使太阳电池阵输出的电能经降压电路进行降压后，达到配电模块的电能需求，并通过配电模块分配至用电装置。现有技术中，每个太阳电池阵对应一个降压电路，以对每个太阳电池阵输出的电能进行单独降压后汇总输出，并经配电模块分配至各用电装置，为各用电装置提供供电电源。

但是，现有技术的降压电路要求每个太阳电池阵中太阳电池片的数量相同，才能统一降压后输出。如此，当设置于卫星上的太阳电池板的各太阳电池阵中太阳电池片数量不同时，现有技术的降压电路将无法满足各太阳电池阵的降压需求，限制了太阳电池阵的应用。

实用新型内容

针对上述存在问题，本实用新型实施例提供一种升降压一体式电源控制装置，有利于提高太阳电池板对空间的利用率，以及提高电源控制装置的实用性和灵活性。

本实用新型实施例提供了一种升降压一体式电源控制装置，包括：

太阳电池板，包括至少一个第一太阳电池阵和至少一个第二太阳电池阵；所述第一太阳电池阵包括n片太阳电池片，所述第二太阳电池阵包括m片太阳电池片；其中，m＜n；

电压调节器，包括至少一个升压电路和至少一个降压电路；每个所述降压电路的输入端与一个所述第一太阳电池阵的输出端电连接，每个所述升压电路的输入端与一个所述第二太阳电池阵的输出端电连接；所述降压电路用于将所述第一太阳电池阵输出的电能降压至预设电压；所述升压电路用于将所述第二太阳电池阵输出的电能升压至所述预设电压；

配电模块，电连接于所述电压调节器和用电装置之间；所述配电模块用于接收所述升压电路和所述降压电路输出的预设电压的总电压，并分配至所述用电装置，为所述用电装置提供供电电源。

可选的，所述升降压一体式电源控制装置还包括：

存储电池组，包括多个存储电池；所述存储电池组与所述配电模块电连接；

配电模块用于为所述存储电池组的各存储电池分配充电电能，以及控制所述存储电池组的各存储电池进行放电，并将所述存储电池组的各存储电池的放电电能分配至所述用电装置。

可选的，所述配电模块包括处理器、电池管理单元和配电器；

所述电池管理单元分别与所述电压调节器、处理器、存储电池组以及配电器电连接；所述电池管理单元用于获取所述电压调节器输出的总电压以及获取所述存储电池组中各存储电池的电量信息，并反馈汇总信息至所述处理器；

所述处理器用于根据所述电池管理单元反馈的汇总信息，控制所述电池管理单元管理所述存储电池组中各存储电池的充放电模式，并控制所述电池管理单元将所述存储电池组中存储电池的放电电能分配至配电器；

所述配电器还与所述用电装置电连接；所述配电器用于将接收的电能转换至所述用电装置的供电电源。

可选的，所述存储电池包括锂电池。

可选的，所述升降压一体式电源控制装置还包括：电连接于所述存储电池组与所述配电模块之间的开关模块；

所述开关模块用于导通或断开所述存储电池组与所述配电模块的连接。

可选的，所述开关模块包括晶体管和分离开关；

所述分离开关电连接于所述存储电池组和所述晶体管的栅极之间；所述分离开关用于控制所述存储电池组的电能传输至所述晶体管的栅极；

所述晶体管的第一电极与所述配电模块电连接，所述晶体管的第二电极与所述存储电池组电连接。

可选的，所述太阳电池板包括八个所述第一太阳电池阵和一个所述第二太阳电池阵。

可选的，所述第一太阳电池阵中太阳电池片的数量n的取值为：5≤n≤8；

所述第二太阳电池阵中太阳电池片的数量m的取值为：1≤m＜5。

可选的，所述升降压一体式电源控制装置还包括：通讯模块；

所述通讯模块用于连接配电模块和外部控制装置。

可选的，所述通讯模块包括无线驱动器。

本实用新型实施例提供了一种升降压一体式电源控制装置，通过在太阳电池板设置所包含的太阳电池片的数量不同的第一太阳电池阵和第二太阳电池阵，能够提高太阳电池板对空间的利用率，使得太阳电池板的产能最大化；同时，通过在电压调节器中设置与第一太阳电池阵电连接的降压电路，以及设置与第二太阳电池阵电连接的升压电路，以满足用电需求，从而提高升降压一体式电源控制装置的灵活性和实用性。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种太阳电池板的结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型实施例提供一种升降压一体式电源控制装置，该升降压一体式电源控制装置能够向相应的用电装置提供供电电源，可应用于对航体器，例如卫星中。图1是本实用新型实施例提供的一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。如图1所示，该升降压一体式电源控制装置100包括太阳电池板10、电压调节器20和配电模块30。太阳电池板10包括至少一个第一太阳电池阵110 和至少一个第二太阳电池阵120；该第一太阳电池阵110包括n片太阳电池片，该第二太阳电池阵120包括m片太阳电池片，且m＜n；电压调节器20包括至少一个升压电路220和至少一个降压电路210；每个降压电路210的输入端与一个第一太阳电池阵110的输出端电连接，降压电路210用于将第一太阳电池阵110输出的电能降压至预设电压；每个升压电路220的输入端与一个第二太阳电池阵120的输出端电连接，升压电路220用于将第二太阳电池阵120输出的电能升压至预设电压；配电模块30电连接于电压调节器20和用电装置200 之间，该配电模块用于接收升压电路220和降压电路210输出的预设电压的总电压，并分配至用电装置200，为用电装置200提供供电电源。

同时，每个降压电路210电连接一个第一太阳电池阵110，每个升压电路 220电连接一个第二太阳电池阵120，即电压调节器20中的降压电路210的数量可与太阳电池板10中的第一太阳电池阵110的数量相同，以及电压调节器20 中的升压电路220的数量可与太阳电池板10中的第二太阳电池阵120的数量相同，使得各降压电路210的输入端与各第一太阳电池板110的输出端一一对应电连接，各升压电路220的输入端与各第二太阳电池板120的输出端一一对应电连接。

在本实用新型实施例中，太阳电池板10的第一太阳电池阵110中太阳电池片的数量与第二太阳电池阵120中太阳电池片的数量不同，使得太阳电池板10 的尺寸能够根据实际的设计空间灵活变化，达到太阳电池板10的产能最大化的要求。示例性的，图2是本实用新型实施例提供的一种太阳电池板的结构示意图。如图2所示，太阳电池板10的第一太阳电池阵110中可包括6片太阳电池片101，第二太阳电池阵120中可包括2片太阳电池片101，第二太阳电池阵 120中太阳电池片101的数量小于第一太阳电池阵110中太阳电池片101的数量。如此，当在太阳电池板10中设置相应数量的第一太阳电池阵110后，该太阳电池板10的剩余空间不足以设置一个完整的第一太阳电池阵110时，可通过在剩余的空间中设置第二太阳电池阵120，以提高空间利用率，同时能够提高太阳电池板10的产能。

由于第一太阳电池阵110中太阳电池片的数量较多，使得第一太阳电池阵 110输出的电能较高，而第二太阳电池阵120中太阳电池阵120中太阳电池片的数量较少，使得第二太阳电池阵120输出的电能较低。通过在电压调节器20中设置与第一太阳电池阵110的数量相当的降压电路210，以及设置与第二太阳电池阵120的数量相当的升压电路220，能够使第一太阳电池阵110输出的电能降低至预设电压，以及使第二太阳电池阵120输出的电能升高至预设电压，从而能够在经配电模块对各预设电压的总电压进行分配后，满足用电装置200的供电需求。

本实用新型实施例例通过在太阳电池板设置所包含的太阳电池片的数量不同的第一太阳电池阵和第二太阳电池阵，能够提高太阳电池板对空间的利用率，使得太阳电池板的产能最大化；同时，通过在电压调节器中设置与第一太阳电池阵电连接的降压电路，以及设置与第二太阳电池阵电连接的升压电路，以满足用电需求，从而提高升降压一体式电源控制装置的灵活性和实用性。

需要说明的是，图1仅为本实用新型实施例示例性的附图，图1中仅示例性的示出了太阳电池板10包括一个第一太阳电池阵110和一个第二太阳电池阵 120，而在本实用新型实施例中太阳电池板10中可以包括至少一个第一太阳电池阵和至少一个第二太阳电池阵，即第一太阳电池阵的数量可以为一个、两个、三个或多个，同样的，第二太阳电池阵的数量可以为一个，两个、三个或多个，且第一太阳电池阵的数量与第二太阳电池阵的数量可以相同或不同。在能够实现本实用新型核心实用新型思路的前提下，本实用新型实施例对太阳电池板中第一太阳电池阵和第二太阳电池阵的数量不做具体限定，以及对每个第一太阳电电池阵中太阳电池片的数量和每个第二太阳电池阵中太阳电池片的数量不做具体限定。

相应的，每一第一太阳电池阵对应一个降压电路，每一第二太阳电池阵对应一个升压电路，即电压调节器中降压电路的数量可与第一太阳电池阵的数量相同，升压电路的数量可与第二太阳电池阵的数量相同，当第一太阳电池阵和第二太阳电池阵的数量不做具体限定时，本实用新型实施例对升压电路和降压电路的数量也不做具体限定。

示例性的，太阳电池板可以包括八个第一太阳电池阵和一个第二太阳电池阵，且每个第一太阳电池阵中太阳电池片的数量n的取值可以为5≤n≤8；而每个第二太阳电池阵中太阳电池片的数量m的取值可以为1≤m＜5。

可选的，图3是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。如图3所示，该升降压一体式电源控制装置100还包括存储电池组40，该存储电池组40中包括多个存储电池410，该存储电池410例如可以为锂电池，且存储电池组40的各存储电池40可以相互并联和/或串联；同时，该存储电池组40与配电模块30电连接。相应的，配电模块30能够用于为存储电池组40的各存储电池410分配充电电能，以及控制存储电池组40的各存储电池410进行放电，并将存储电池组40的各存储电池410的放电电能分配至用电装置200。如此，在升降压一体式电源控制装置100中设置存储电池组40能够实现能量的存储，以能够保证用电装置200的运行安全。

可选的，继续参考图3，配电模块30可以包括处理器310、电池管理单元 320和配电器330；该电池管理单元320分别与电压调节器20、处理器210、存储电池组40以及配电器330电连接，该电池管理单元能够获取电压调节器20 输出的总电压以及获取存储电池组40中各存储电池410的电量信息，并反馈汇总信息至处理器310；该处理器310能够根据电池管理单元320反馈的汇总信息，控制电池管理单元320管理存储电池组40中各存储电池410的充放电模式，并控制电池管理单元40将存储电池组40中存储电池410的放电电能分配至配电器330；该配电器330与用电装置200电连接，能够将所述接收的电能转换至用电装置200的供电电源。

具体的，配电模块30例如可以为一单片机，而配电模块30的处理器310 可以为单片机中的微控制器(Micro Controller Unit，MCU)。如此，电池管理单元320在接受到电压调节器20输出的总电能后，会将该总电能的信息反馈至处理器310中；同时，电池管理单元320还会实时获取存储电池组40中各存储电池410的剩余电量和温度等信息，以确定出各存储电池410所需的充电电量，以及当前存储电池组40所能够提供的电能，并将存储电池组40中各存储电池 410的信息反馈至处理器310中；此时，处理器310能够根据电池管理单元320反馈的信息控制电池管理单元320以最大功率模式为存储电池组40进行充电；同时，若有用电装置需要供电电源，处理器310也能够通过电池管理单元320 控制存储电池组40中各存储电池410进行放电，以使存储电池组40中各存储电池410的放电电能经配电器330进行转换后提供至用电装置200，使得用电装置200能够正常运行。

其中，当用电装置200包括多个用电模块，且每个用电模块所需供电电源的电压不同时，该配电模块30中可以包括与用电模块数量相当的配电器330，以使各配电器330输出的供电电源能够满足各用电模块的用电需求。示例性的，用电装置200例如可以为小型卫星中的用电系统，此时，配电器330输出的电能可以通过卫星母线传输至小型卫星的用电系统中，以使小型卫星正常运行。

可选的，图4是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。如图4所示，该升降压一体式电源控制装置100还可以包括电连接于存储电池组40与配电模块30之间的开关模块50；该开关模块50用于导通或断开存储电池组40与配电模块30的连接。如此，当该升降压一体式电源控制装置100为卫星的电源控制装置时，能够在发射卫星前使卫星整体断电，而在卫星与发射卫星用的火箭分离后，再对卫星的用电系统进行供电。

其中，当配电模块30包括电池管理单元320时，该开关模块50可电连接于电池管理单元320和存储电池组40之间。该开关模块50例如可以由一分离开关和一晶体管组成。

示例性的，图5是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。如图5所示，开关模块50包括分离开关K和晶体管T。该分离开关K电连接于存储电池组40与晶体管T的栅极之间，晶体管T第一电极与配电模块30的电池管理单元320电连接，晶体管T的第二电极与存储电池组40电连接；该分离开关能够控制存储电池组40的电能传输至晶体管T的栅极；并能够在存储电池组40的电能传输至晶体管T的栅极时，晶体管T导通，配电模块30的电池管理单元320与存储电池组40的电连接，而在存储电池组 40的电能未传输至晶体管T的栅极时，晶体管T断开。其中，分离开关K例如可以为一机械开关，以使卫星与火箭分离前，分离开关K处于断开状态，存储电池组40的电能不会传输至晶体管T的栅极，而在卫星与火箭分离后，分离开关K能够自动处于导通状态，使得存储电池组40的电能传输至晶体管T的栅极。

可选的，图6是本实用新型实施例提供的又一种升降压一体式电源控制装置的结构示意图。如图6所示，升降压一体式电源控制装置100还可以包括通讯模块60。该通讯模块60能够连接配电模块30和外部控制装置300。其中，当配电模块30包括处理器310和电池管理单元320时，该通讯模块60用于连接配电模块30的处理器310和外部控制装置300。

示例性的，当将该升降压一体式电源控制装置100应用于卫星中时，该外部控制装置300例如可以为星务计算机。处理器310能够对电池管理单元320 反馈的信息以及卫星的其他信息，例如太阳电池板的温度、电压调节器20中各升压电路和各降压电路的输入电压和电流、输出电压和电流等进行处理后，发送至外部控制装置300中，以使外部控制装置300能够及时获知卫星上各部分的运行情况，并能够根据不同的运行情况作出相应的反应，保证卫星安全运行。示例性的，通讯模块60例如可以包括无线驱动器，以使配电模块30与外部控制装置300之间实现无线通讯。

此外，在升降压一体式电源控制装置还可以包括过压保护电路、过流保护电路、欠压保护电路以及短路保护电路等，以确保升降压一体式电源控制装置以及用电装置能够正常运行。同时，升降压一体式电源控制装置各模块之间可采用I2C总线的方式实现相互之间的信号传输。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种升降压一体式电源控制装置，其特征在于，包括：

太阳电池板，包括至少一个第一太阳电池阵和至少一个第二太阳电池阵；所述第一太阳电池阵包括n片太阳电池片，所述第二太阳电池阵包括m片太阳电池片；其中，m＜n；

电压调节器，包括至少一个升压电路和至少一个降压电路；每个所述降压电路的输入端与一个所述第一太阳电池阵的输出端电连接，每个所述升压电路的输入端与一个所述第二太阳电池阵的输出端电连接；所述降压电路用于将所述第一太阳电池阵输出的电能降压至预设电压；所述升压电路用于将所述第二太阳电池阵输出的电能升压至所述预设电压；

配电模块，电连接于所述电压调节器和用电装置之间；所述配电模块用于接收所述升压电路和所述降压电路输出的预设电压的总电压，并分配至所述用电装置，为所述用电装置提供供电电源。

2.根据权利要求1所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，还包括：

存储电池组，包括多个存储电池；所述存储电池组与所述配电模块电连接；

配电模块用于为所述存储电池组的各存储电池分配充电电能，以及控制所述存储电池组的各存储电池进行放电，并将所述存储电池组的各存储电池的放电电能分配至所述用电装置。

3.根据权利要求2所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述配电模块包括处理器、电池管理单元和配电器；

所述电池管理单元分别与所述电压调节器、处理器、存储电池组以及配电器电连接；所述电池管理单元用于获取所述电压调节器输出的总电压以及获取所述存储电池组中各存储电池的电量信息，并反馈汇总信息至所述处理器；

所述处理器用于根据所述电池管理单元反馈的汇总信息，控制所述电池管理单元管理所述存储电池组中各存储电池的充放电模式，并控制所述电池管理单元将所述存储电池组中存储电池的放电电能分配至配电器；

所述配电器还与所述用电装置电连接；所述配电器用于将接收的电能转换至所述用电装置的供电电源。

4.根据权利要求2所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述存储电池包括锂电池。

5.根据权利要求2所述升降压一体式电源控制装置，其特征在于，还包括：电连接于所述存储电池组与所述配电模块之间的开关模块；

所述开关模块用于导通或断开所述存储电池组与所述配电模块的连接。

6.根据权利要求5所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述开关模块包括晶体管和分离开关；

所述分离开关电连接于所述存储电池组和所述晶体管的栅极之间；所述分离开关用于控制所述存储电池组的电能传输至所述晶体管的栅极；

所述晶体管的第一电极与所述配电模块电连接，所述晶体管的第二电极与所述存储电池组电连接。

7.根据权利要求1所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述太阳电池板包括八个所述第一太阳电池阵和一个所述第二太阳电池阵。

8.根据权利要求1所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述第一太阳电池阵中太阳电池片的数量n的取值为：5≤n≤8；

所述第二太阳电池阵中太阳电池片的数量m的取值为：1≤m＜5。

9.根据权利要求1所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，还包括：通讯模块；

所述通讯模块用于连接配电模块和外部控制装置。

10.根据权利要求9所述的升降压一体式电源控制装置，其特征在于，所述通讯模块包括无线驱动器。

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