RU2611568C1

RU2611568C1 - Method of nickel-hydrogen accumulator batteries operation in power supply system of spacecraft with large service life

Info

Publication number: RU2611568C1
Application number: RU2016100822A
Authority: RU
Inventors: Сергей Иванович Миненко; Виктор Николаевич Фомакин; Евгений Андреевич Данов; Александр Анатольевич Овчинников; Юрий Михайлович Сыгуров; Гумар Абдуразакович Сафиуллин
Original assignee: Российская Федерация, от имени которой выступает Федеральное космическое агентство; Акционерное общество "Ракетно-космический центр "Прогресс" (АО "РКЦ "Прогресс")
Priority date: 2016-01-12
Filing date: 2016-01-12
Publication date: 2017-02-28

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: use: electrical engineering during nickel-hydrogen storage batteries (SB) operation in spacecrafts (SC) autonomous power supply systems (PSS), operating at low earth orbit. According to method in case of standard onboard telemetric information system (OTIS) transmitter failure due to any of technical reasons for PSS state monitoring, including and formed SB, using information of control and operating sub-arrays of operative control information (OCI) array, generated and displayed in it by initial data, issued by OTIS to on-board control system. At that, during performance of formed SB discharge mode establishing, at least, three communication sessions with SC with removal of OCI during each communication session. Said sub-arrays, composed of analogue and signal SB parameters, are divided into separate data groups, differing from each other by combination of SB parameters, wherein one of sub-arrays groups of SB parameters, representing control and telemetric information, are generated and displayed in OCI array upon activation of either any of n SB signal pressure sensors, or by fact of any SB minimum voltage threshold sensors triggering or any storage battery minimum voltage. Other sub-array groups of SB parameters, which are operating telemetric information, are generated and displayed in OCI array in defined time sequence, wherein number of groups of SB parameters and time intervals between them are set within operating program (OP). Rate of formed SB discharge is calculated, using OCI array data, at least, from two communication sessions with SC, and according to known SB rate of discharge determining design number of orbit turn N for forced cancellation of formed SB deep discharge mode. Single commands (SCS), required for actual completion of formed SB discharge mode, are issued in communication session on turn (N+1) or (N+2), wherein in communication sessions, in which are SCS are issued by formed SB operation control modes or change in PSS configuration using emergency busbar switching equipment, performing second OCI removal. At that, parameters of SB, displayed within OCI correspond to SCS issuing moment of time for second OCI removal.

EFFECT: technical result is increase in SB charging/discharging control efficiency.

1 cl, 2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите.The present invention relates to the electrical industry and can be used in the operation of nickel-hydrogen storage batteries (AB) in autonomous power supply systems (BES) of spacecraft (SC), operating in low Earth orbit.

В течение всего активного срока существования современных КА на низкой околоземной орбите производится 10000 и более зарядно-разрядных циклов АБ и подобный режим работы СЭП лучше всего обеспечивают никель-водородные аккумуляторные батареи (НВАБ).Over the entire active life of modern spacecraft in low Earth orbit, 10,000 or more charge-discharge AB cycles are performed and a similar mode of operation of the solar cells is best provided by nickel-hydrogen storage batteries (NVABs).

Особенностью НВАБ является то, что все последовательно соединенные аккумуляторы заряжаются и разряжаются одним и тем же количеством электрического заряда (А⋅ч). В идеальном случае, если начальное состояние аккумуляторов одинаково, не должно быть никаких изменений в их относительных степенях заряженности. Однако вследствие разницы в скорости саморазряда последовательно соединенные аккумуляторы приобретают различное состояние заряженности. Любое отклонение, вызванное дисперсией начальных характеристик саморазряда, градиентом температур внутри НВАБ и процессом старения, может увеличить разброс в степенях заряженности аккумуляторов, что приводит к деградации характеристик НВАБ, и более того, при отсутствии систем балансировки состояния заряда, может привести к снижению надежности работы НВАБ. Существует еще так называемый «эффект памяти», связанный с уменьшением емкости НВАБ при циклировании на небольшую глубину - (10-20) %. Причиной уменьшения емкости НВАБ является кристаллизация некоторой части материала электродов аккумуляторов в силу отчуждения ее на длительное время от токообразующей химической реакции. Именно такая глубина циклирования выбирается при эксплуатации АБ на низких околоземных орбитах. Поэтому для выравнивания аккумуляторов по емкости, устранения так называемого «эффекта памяти» и оценки состояния АБ необходимо периодически проводить восстановительные (формовочные) циклы, которые представляют собой практически полный разряд и последующий заряд АБ.A feature of NVAB is that all series-connected batteries are charged and discharged with the same amount of electric charge (Ah). In the ideal case, if the initial state of the batteries is the same, there should be no change in their relative degrees of charge. However, due to the difference in the self-discharge rate, the batteries connected in series acquire a different state of charge. Any deviation caused by the dispersion of the initial characteristics of the self-discharge, the temperature gradient inside the NVAB and the aging process can increase the spread in the degrees of charge of the batteries, which leads to the degradation of the characteristics of the NVAB, and moreover, in the absence of systems for balancing the state of charge, it can lead to a decrease in the reliability of the operation of the NVAB . There is also the so-called “memory effect” associated with a decrease in the capacity of the NVAB during cycling to a shallow depth - (10-20)%. The reason for the decrease in the capacity of NVAB is the crystallization of a certain part of the material of the electrodes of the batteries due to its alienation for a long time from the current-forming chemical reaction. It is such a depth of cycling that is selected when operating the AB in low Earth orbits. Therefore, to equalize the batteries in terms of capacity, eliminate the so-called "memory effect" and evaluate the state of the battery, it is necessary to periodically conduct recovery (molding) cycles, which are almost a complete discharge and subsequent charge of the battery.

В процессе проведения формовочных циклов (ФЦ) НВАБ необходимо вести постоянный контроль параметров СЭП, а также своевременно осуществлять изменения режимов эксплуатации НВАБ. Наиболее важным и сложным при этом является точное прогнозирование момента времени для перевода НВАБ в режим восполнения после ее глубокого разряда в режиме запрета заряда. Действительно, в случае преждевременного отключения формуемой АБ от разряда эффективность формовочного цикла снижается, поскольку параметры аккумуляторов (текущая емкость и напряжение) не выравниваются в полной мере, в то же время, заметный переразряд НВАБ, как правило, порождает побочные химические реакции (например, реакцию с выделением атомарного кислорода), вызывающие значительное тепловыделение в аккумуляторах. Кроме того, переразряд может способствовать возникновению «переполюсовки» электродов. Хотя никель-водородные аккумуляторные батареи не боятся «переполюсовки» электродов, но частые их повторения ухудшают технические характеристики отдельных аккумуляторов (B.C. Багоцкий, A.M. Скундин. Химические источники тока, М., Энергоиздат, 1981).In the process of conducting molding cycles (FC) NVAB it is necessary to constantly monitor the parameters of the EPA, as well as timely implement changes in the operating modes of NVAB. The most important and difficult in this case is the accurate prediction of the time instant for the transfer of the NVAB to the replenishment mode after its deep discharge in the charge prohibition mode. Indeed, in the case of premature shutdown of the molded AB from the discharge, the efficiency of the molding cycle decreases, since the parameters of the batteries (current capacity and voltage) do not fully equalize, at the same time, a noticeable overdischarge of NABA, as a rule, generates side chemical reactions (for example, a reaction with the release of atomic oxygen), causing significant heat in the batteries. In addition, overdischarge can contribute to the occurrence of "polarity reversal" of the electrodes. Although nickel-hydrogen storage batteries are not afraid of “polarity reversal” of the electrodes, their frequent repetition worsens the technical characteristics of individual batteries (B.C. Bagotsky, A.M. Skundin. Chemical current sources, M., Energoizdat, 1981).

При наличии телеметрической информации (ТМИ) и достаточно большого количества сеансов связи с КА проведение ФЦ НВАБ не представляет особой сложности. Однако на практике количество сеансов связи минимизируют по объективным причинам, а бортовая система телеметрической информации (БСТИ) используется, как правило, только в сутки профилактического контроля КА (например, одни сутки в течение месяца). Для КА с большим сроком активного существования (более пяти лет) часто возникают случаи функционирования бортовой аппаратуры (БА) с отклонением от штатного режима. К числу такого функционирования БСТИ следует отнести режим, когда ТМИ формируется на борту, но не может быть использована потребителями в штатном режиме, например, из-за отказа передающего устройства. Тогда проведение ФЦ НВАБ значительно усложняется, особенно при выполнении формовочных циклов с задействованием аварийной шины СЭП (Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Сторож А.Д., Аншаков Г.П. Космическое аппаратостроение, Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара, 2011 г., разд. 8).In the presence of telemetric information (TMI) and a sufficiently large number of communication sessions with the spacecraft, carrying out the FC NVAB is not particularly difficult. However, in practice, the number of communication sessions is minimized for objective reasons, and the onboard telemetry information system (BSTI) is used, as a rule, only on the day of preventive monitoring of the spacecraft (for example, one day for a month). For spacecraft with a long active life (more than five years), there are often cases of functioning of onboard equipment (BA) with a deviation from the normal mode. Among such functioning of the BSI should include the mode when the TMI is formed on board, but cannot be used by consumers in the normal mode, for example, due to a failure of the transmitting device. Then, the conduct of the FTIR NVAB is much more complicated, especially when performing molding cycles with the emergency bus SEP (Kirilin A.N., Akhmetov R.N., Storozh A.D., Anshakov G.P. Space apparatus engineering, State scientific-production rocket Space Center “TsSKB-Progress”, Samara, 2011, Section 8).

Известен способ эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата по патенту RU №2399122 (аналог), заключающийся в том, что две или более аккумуляторные батареи циклируют в режиме заряда-разряда, задаваемом бортовой автоматикой системы электропитания; степень заряда АБ ограничивают по уровню срабатывания сигнальных датчиков давления, размещенных в отдельных аккумуляторах каждой АБ; контролируют параметры каждой АБ, например текущую электрическую емкость, напряжение, температуру; периодически проводят формовочные циклы АБ путем глубокого их разряда; оценивают состояние АБ; периодически, например один раз в 6-9 месяцев, вводят запрет заряда для одной из АБ; в качестве разрядной нагрузки используют бортовую аппаратуру космического аппарата; критерием ограничения глубины разряда выбирают величину напряжения АБ, причем значение граничного уровня напряжения устанавливают в вольтах равным числу n либо (n+1) аккумуляторов в АБ, при достижении которого снимают запрет заряда АБ, включая тем самым ее в штатную работу; значения зарядной емкости срабатывания сигнального датчика давления и максимального напряжения АБ при заряде, определяемые в процессе завершения формовочного цикла, используют для оценки состояния АБ и прогнозирования ее деградации; аналогичную последовательность операций повторяют для последующей АБ; при этом промежуток времени от завершения формовочного цикла одной АБ до начала формовочного цикла другой АБ выбирают, исходя из температурного режима отформованной АБ.A known method of operating nickel-hydrogen storage batteries of the power supply system of a spacecraft according to patent RU No. 2399122 (analogue), which consists in the fact that two or more batteries are cycled in a charge-discharge mode specified by the on-board automation of the power supply system; the degree of charge of the batteries is limited by the level of response of the signal pressure sensors located in separate batteries of each battery; control the parameters of each battery, for example, the current electric capacitance, voltage, temperature; periodically carry out AB molding cycles by deep discharge; assess the status of AB; periodically, for example, once every 6-9 months, a charge ban is introduced for one of the batteries; as a discharge load, the onboard equipment of the spacecraft is used; as a criterion for limiting the depth of a discharge, the voltage value of the battery is selected, and the value of the boundary voltage level is set in volts to the number n or (n + 1) of batteries in the battery, upon reaching which the battery charge ban is lifted, including thereby its normal operation; the values of the charging capacity of the alarm pressure sensor and the maximum voltage of the battery when charging, determined during the completion of the molding cycle, are used to assess the status of the battery and predict its degradation; a similar sequence of operations is repeated for subsequent AB; the time interval from the completion of the molding cycle of one AB to the beginning of the molding cycle of another AB is selected based on the temperature regime of the molded AB.

Недостатком аналога является относительно низкая надежность СЭП в частности и живучесть КА в целом при возникновении нештатных ситуаций, связанных с аномальной работой одного зарядно-разрядного устройства (ЗРУ), поскольку данный способ не предусматривает проведения в этом случае ФЦ АБ из подсистемы с неисправным ЗРУ.The disadvantage of the analogue is the relatively low reliability of the SES in particular, and the survivability of the spacecraft as a whole in case of emergency situations associated with the abnormal operation of one charge-discharge device (ZRU), since this method does not provide for carrying out an AB battery from a subsystem with a faulty ZRU.

К аномальной работе ЗРУ относится режим его функционирования (не функционирования) при отказе его зарядного устройства (ЗУ) или разрядного устройства (РУ). При этом в случае отказа ЗУ СЭП в режиме разряда функционирует штатно, аналогично, в случае отказа РУ в режиме заряда СЭП также функционирует штатно.Anomalous operation of the switchgear includes the mode of its functioning (non-functioning) in case of failure of its charging device (charger) or discharge device (RU). In this case, in the event of a failure of the storage battery, the BOT in the discharge mode functions normally, similarly, in the event of a failure of the reactor in the charge mode, the BOT also functions normally.

Известен способ эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи системы электропитания космического аппарата (варианты) по патенту RU №2483400 (прототип), заключающийся в том, что две или более аккумуляторные батареи (АБ) циклируют в режиме заряда-разряда, задаваемом бортовой автоматикой системы электропитания; степень заряда АБ ограничивают по уровню срабатывания сигнальных датчиков давления, размещенных в отдельных аккумуляторах каждой АБ; контролируют параметры каждой АБ, например текущую электрическую емкость, напряжение, температуру; периодически один раз в 6-9 месяцев вводят запрет заряда для одной из АБ для выполнения формовочного цикла; в качестве разрядной нагрузки используют бортовую аппаратуру космического аппарата; критерием ограничения глубины разряда выбирают величину напряжения АБ равной n либо (n+1) В, где n - число аккумуляторов в АБ; значения зарядной емкости срабатывания сигнального датчика давления и максимального напряжения АБ при заряде, определяемые в процессе завершения формовочного цикла, используют для оценки состояния АБ и прогнозирования ее деградации; аналогичную последовательность операций повторяют для последующей АБ, а при аномальной работе зарядно-разрядного устройства (ЗРУ), связанной с отказом только зарядного устройства (или разрядного устройства), для проведения формовочного цикла АБ используют аварийную шину коммутационной аппаратуры, управляемой по разовым командам из наземного комплекса управления; заряд (разряд) формуемой АБ проводят путем подключения ее к любому зарядному устройству работоспособного ЗРУ, образующего с «собственной» АБ подсистему, при этом отключают от данной подсистемы «собственную» АБ с переводом ее в режим «саморазряда» на время восполнения (разряда) формуемой АБ до срабатывания сигнального датчика давления, а после восполнения формуемую АБ подсоединяют коммутационной аппаратурой аварийной шины к одному из работоспособных ЗРУ параллельно АБ этой подсистемы для дальнейшего функционирования системы электропитания.A known method of operating a nickel-hydrogen storage battery of the spacecraft’s power supply system (options) according to RU patent No. 2483400 (prototype), which consists in the fact that two or more rechargeable batteries (AB) are cycled in a charge-discharge mode specified by the on-board automation of the power supply system; the degree of charge of the batteries is limited by the level of response of the signal pressure sensors located in separate batteries of each battery; control the parameters of each battery, for example, the current electric capacitance, voltage, temperature; periodically once every 6-9 months, a charge ban is introduced for one of the batteries to perform the molding cycle; as a discharge load, the onboard equipment of the spacecraft is used; the criterion for limiting the depth of the discharge is the value of the battery voltage equal to n or (n + 1) V, where n is the number of batteries in the battery; the values of the charging capacity of the alarm pressure sensor and the maximum voltage of the battery when charging, determined during the completion of the molding cycle, are used to assess the status of the battery and predict its degradation; the same sequence of operations is repeated for the subsequent AB, and in case of an abnormal operation of the charge-discharge device (ZRU) associated with the failure of only the charger (or discharge device), an emergency bus of switching equipment controlled by one-time commands from the ground complex is used to conduct the molding cycle of the battery management; the charge (discharge) of the AB formable is carried out by connecting it to any charger of a functioning switchgear, forming a subsystem with the “own” AB, and the “own” AB is disconnected from this subsystem with its transfer to the “self-discharge” mode for the time of completion of the formable (discharge) form AB before the alarm of the pressure sensor is triggered, and after replenishment, the moldable AB is connected by the emergency bus switching equipment to one of the operational switchgear parallel to the AB of this subsystem for further functioning of the electric system itania.

Данное техническое решение предусматривает использование штатной ТМИ. Однако контроль технического состояния и эксплуатация АБ в случае отсутствия штатной ТМИ, особенно при аномальной работе одного из ЗРУ, значительно затрудняется ввиду увеличения сеансов связи, что ведет к снижению эффективности заявленного способа.This technical solution involves the use of a standard TMI. However, monitoring the technical condition and operation of the battery in the absence of a standard TMI, especially during the abnormal operation of one of the switchgear, is significantly more difficult due to the increase in communication sessions, which leads to a decrease in the efficiency of the claimed method.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности способа.The task of the invention is to increase the efficiency of the method.

Поставленная задача достигается тем, что в способе эксплуатации НВАБ системы электропитания КА с большим сроком активного существования, заключающемся в циклировании двух или более аккумуляторных батарей (АБ) в режиме заряда-разряда, задаваемом бортовой автоматикой системы электропитания; ограничении степени заряда АБ по уровню срабатывания сигнальных датчиков давления, размещенных в отдельных аккумуляторах каждой АБ; контроле параметров каждой АБ, например текущей электрической емкости, напряжения, температуры; введении периодически один раз в каждые 6-9 месяцев запрета заряда для одной из АБ для выполнения формовочного цикла (ФЦ); использовании в качестве разрядной нагрузки для формуемой АБ бортовой аппаратуры КА; выборе критерия для ограничении глубины разряда величины напряжения АБ, равной n либо (n+1) В, где n - число аккумуляторов в АБ; использовании значений зарядной емкости срабатывания сигнального датчика давления и максимального напряжения АБ при заряде, определяемых в процессе завершения формовочного цикла, для оценки состояния АБ и прогнозирования ее деградации; повторении аналогичной последовательности операций для последующей АБ; использовании при аномальной работе зарядно-разрядного устройства (ЗРУ), связанной с отказом только зарядного устройства (или разрядного устройства), для проведения формовочного цикла АБ аварийной шины коммутационной аппаратуры, управляемой по разовым командам из наземного комплекса управления; проведении заряда (разряда) формуемой АБ путем подключения ее к любому зарядному устройству работоспособного ЗРУ, образующего с «собственной» АБ подсистему; отключении при этом от данной подсистемы «собственной» АБ с переводом ее в режим «саморазряда» на время восполнения (разряда) формуемой АБ до срабатывания сигнального датчика давления; подсоединении после восполнения формуемой АБ коммутационной аппаратурой аварийной шины к одному из работоспособных ЗРУ параллельно АБ этой подсистемы для дальнейшего функционирования системы электропитания, что в случае отказа передающего устройства штатной бортовой системы телеметрической информации (БСТИ) в силу каких-либо технических причин для контроля состояния СЭП, в том числе и формуемой АБ, используют информацию контрольного и рабочего подмассивов из состава массива информации оперативного контроля (ИОК), формируемых и отображаемых в нем по исходным данным, выдаваемым бортовой системой телеметрической информации в бортовой комплекс управления; при этом в процессе проведения режима разряда формуемой АБ организуют не менее трех сеансов связи с КА со съемом ИОК на каждом сеансе связи; указанные подмассивы, составленные из аналоговых и сигнальных параметров АБ, разбивают на отдельные информационные группы, отличающиеся друг от друга комбинацией параметров АБ; причем группы параметров АБ одного из подмассивов, представляющего собой контрольную телеметрическую информацию, формируют и отображают в составе массива ИОК по факту срабатывания либо сигнальных датчиков давления любой из n АБ, либо по факту срабатывания пороговых датчиков минимального напряжения любой АБ или минимального напряжения любого аккумулятора; при этом группы параметров АБ другого подмассива, представляющего собой рабочую телеметрическую информацию, формируют и отображают в составе массива ИОК в определенной временной последовательности, причем количество групп параметров АБ и временные промежутки между ними задают в составе рабочей программы (РП); скорость разряда формуемой АБ вычисляют, используя данные массива ИОК, как минимум, с двух сеансов связи с КА, а по известной скорости разряда формуемой АБ определяют расчетный номер витка орбиты N для принудительной отмены режима глубокого разряда формуемой АБ; при этом разовые команды (РК), необходимые для фактического завершения режима разряда формуемой АБ, выдают в сеансе связи на витке (N+1) либо (N+2); причем в сеансах связи, в которых выдаются РК по управлению режимами функционирования формуемой АБ или изменению конфигурации СЭП с использованием коммутационной аппаратуры аварийной шины, осуществляют второй съем ИОК; при этом параметры АБ, отображаемые в составе ИОК, соответствуют моменту времени выдачи РК для второго съема ИОК.The problem is achieved in that in the method of operating the NVAB spacecraft power system with a long active life, consisting in the cycling of two or more rechargeable batteries (AB) in charge-discharge mode, set by the on-board automation of the power system; limiting the degree of charge of the battery according to the level of response of the signal pressure sensors located in separate batteries of each battery; monitoring the parameters of each battery, for example, current electric capacity, voltage, temperature; introducing periodically once every 6-9 months a charge ban for one of the batteries to perform the molding cycle (FC); the use of spacecraft onboard equipment as a discharge load for formable AB; choosing a criterion for limiting the depth of discharge of the voltage of the battery, equal to n or (n + 1) V, where n is the number of batteries in the battery; using the values of the charging capacity of the response of the signal pressure sensor and the maximum voltage of the battery when charging, determined during the completion of the molding cycle, to assess the status of the battery and predict its degradation; repeating a similar sequence of operations for subsequent AB; the use of a charge-discharge device (ZRU) during abnormal operation, associated with the failure of only the charger (or discharge device), for conducting the AB molding cycle of the emergency bus of switching equipment controlled by one-time commands from the ground control complex; carrying out a charge (discharge) by a formable battery by connecting it to any charger of a functioning switchgear, which forms a subsystem with its “own” battery; at the same time disconnecting from this subsystem the “own” battery with its transfer to the “self-discharge” mode for the time of replenishment (discharge) by the formable battery until the alarm pressure sensor is triggered; after connecting the emergency bus with the formable AB switching equipment to one of the operational switchgear in parallel with the AB of this subsystem for further functioning of the power supply system, which in case of failure of the transmitting device of the standard onboard telemetry information system (BSTI) due to any technical reasons for monitoring the state of the EPP, including formed by AB, use the information of the control and working subarrays from the composition of the array of information of operational control (IOC), formed and selected expressed in it according to the initial data issued by the onboard telemetry information system to the onboard control complex; at the same time, in the process of discharge mode being formed, the AB will organize at least three communication sessions with the spacecraft with the removal of the IOC at each communication session; these subarrays composed of analog and signal parameters of the battery are divided into separate information groups that differ from each other in a combination of parameters of the battery; moreover, the groups of AB parameters of one of the subarrays, which is a control telemetry information, are generated and displayed as part of the PKI array upon the occurrence of either alarm pressure sensors of any of the n AB, or upon the actuation of threshold sensors of the minimum voltage of any AB or the minimum voltage of any battery; at the same time, the groups of AB parameters of another subarray, which is working telemetric information, are formed and displayed as part of the PKI array in a certain time sequence, and the number of groups of AB parameters and the time intervals between them are set as part of the work program (RP); the discharge rate of the formable AB is calculated using the data of the IOK array from at least two communication sessions with the spacecraft, and the calculated number of the orbit orbit N is determined from the known discharge speed of the formable AB to forcefully cancel the deep discharge mode of the formable AB; at the same time, one-time commands (RC) necessary for the actual completion of the discharge mode by the formable AB are issued in a communication session on a turn (N + 1) or (N + 2); moreover, in communication sessions in which RKs are issued to control the operating modes of the formable battery or to change the configuration of the EPA using the emergency bus switching equipment, they carry out the second IOK; in this case, the AB parameters displayed as part of the PKI correspond to the time of issue of the PK for the second PKI removal.

На фиг. 1 показаны идеализированные циклограммы изменения текущей емкости для формуемой АБ и АБ, функционирующей штатно. Формуемая АБ циклично разряжается, достигая в конечном итоге состояния глубокого разряда (режим разряда формуемой АБ); затем она заряжается в зависимости от освещенности солнечной батареи и потребляемой бортовой аппаратурой мощности (режим восполнения формуемой АБ). Функционирующая штатно АБ имеет периодически изменяющуюся циклограмму.In FIG. Figure 1 shows idealized cyclograms of changes in the current capacity for the formable AB and AB functioning normally. Formable AB discharges cyclically, ultimately reaching a deep discharge state (discharge mode of moldable AB); then it is charged depending on the illumination of the solar battery and the power consumed by the on-board equipment (replenishment mode formed by AB). A properly functioning battery has a periodically changing cyclogram.

На фиг. 2 показана упрощенная блок-схема работы СЭП, в том числе и в процессе проведения формовочного цикла АБ.In FIG. 2 shows a simplified block diagram of the operation of the EPA, including during the molding cycle of AB.

Аккумуляторные батареи циклируют в режиме заряда-разряда в соответствии с логикой функционирования СЭП в составе n подсистем, образованных путем последовательного включения между собой одной аккумуляторной батареи и одного зарядно-разрядного устройства (3РУ). Система электропитания состоит из n аккумуляторных батарей АБ (АБ1, АБ2, …, АБn) 1, оснащенных сигнальными датчиками давления для отключения АБ от заряда, батареи фотоэлектрической (БФ) 2, комплекса автоматики и стабилизации напряжения (КАС), включающего в себя разрядные устройства РУ (РУ1, РУ2, …, РУm) 3, зарядные устройства ЗУ (3У1, 3У2, …, 3Уm) 4, стабилизатор напряжения и автоматику (СНА) 5. Бортовая аппаратура (БА) 6 может быть запитана от РУ (РУ1, РУ2, …, РУm) 3 или СНА 5, а также в процессе испытаний от наземного источника питания Е_наз через дистанционный переключатель 7. Аккумуляторные батареи АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1 перед стартом КА заряжаются вспомогательным зарядным устройством Е_зар.Rechargeable batteries are cycled in a charge-discharge mode in accordance with the logic of the BOT operation as part of n subsystems formed by sequentially switching on one battery and one charge-discharge device (3RU). The power supply system consists of n rechargeable batteries АБ (АБ1, АБ2, ..., АБn) 1 equipped with alarm pressure sensors to disconnect the AB from the charge, a photoelectric (BF) 2 battery, a complex of automation and voltage stabilization (CAS), which includes discharge devices RU (RU1, RU2, ..., RUm) 3, chargers ЗУ (3У1, 3У2, ..., 3Уm) 4, voltage stabilizer and automatics (СНА) 5. On-board equipment (BA) 6 can be powered from the RU (РУ1, РУ2 , ..., RUm) CHA 3 or 5, and also during the test from a ground power source E _called via a remote p reklyuchatel 7. Accumulator battery AB (AB1, AB2, ..., ABm) SC 1 before the start of the charged auxiliary battery charger _charge E.

В отдельных режимах работы СЭП РУ (РУ1, РУ2, …, РУm) 3 и СНА 5 могут питать электрической энергией совместно нагрузку, каковой является БА 6. При аномальной работе какого-либо ЗУ (ЗУ1, ЗУ2, …, ЗУm) 4 для изменения конфигурации СЭП может быть использована аварийная шина 8 с коммутационной аппаратурой 9.In separate operating modes, the SEP RU (RU1, RU2, ..., RUm) 3 and SNA 5 can supply electrical energy together with the load, which is BA 6. In the case of abnormal operation of any charger (ЗУ1, ЗУ2, ..., ЗУm) 4 to change configuration SES can be used emergency bus 8 with switching equipment 9.

Используя бортовой комплекс управления (БКУ) 10, можно формировать информацию оперативного контроля, а при необходимости выдавать разовые команды (РК) для изменения режимов работы СЭП, в том числе такие РК, как «Запрет заряда A5i», «Восстановление КАС», «Отключение АБi», «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины». Кроме того, с помощью БКУ 10 на каждом сеансе связи с КА осуществляется передача на наземные приемные пункты (НПП) 12 ИОК, содержащей в основном сведения об изменении технического состояния отдельных бортовых систем и КА в целом с фиксированием времени возникновения и завершения каждого события. Бортовая система телеметрической информации 11 осуществляет сбор, обработку и передачу информации на НПП 12 и далее в центр управления полетами (ЦУП) 13 для анализа состояния бортовых систем, причем ТМИ может быть записана в дискретном или непрерывном режимах. Особая ценность ТМИ заключается в том, что телеметрические параметры БА 6 могут быть представлены при необходимости в виде графических зависимостей от времени. Ограниченная часть телеметрической информации в виде дискретных подмассивов контрольной и рабочей телеметрической информации отображается в составе массива ИОК. Информационный обмен между БКУ 10 и БСТИ 11 осуществляется через бортовую вычислительную машину (БВС) КА с использованием специального алгоритма (на фиг. 2 БВС не показана). Подробное описание устройства и принципа взаимодействия БКУ с БВС и БСТИ здесь не приводится, их можно найти в других источниках (Кирилин А.Н., Ахметов Р.Н., Сторож А.Д., Аншаков Г.П. Космическое аппаратостроение, Государственный научно-производственный ракетно-космический центр «ЦСКБ-Прогресс», г. Самара, 2011 г.).Using the onboard control system (BCC) 10, it is possible to generate operational control information and, if necessary, issue one-time commands (RK) to change the operation modes of the electronic control devices, including such RK as “A5i charge bar”, “CAS recovery”, “Shutdown” ABi ”,“ Switching off ZRU1 from the emergency bus ”. In addition, with the help of BKU 10, at each communication session with the spacecraft, IOCs are transmitted to the ground receiving points (NPP) 12 of the IOC, which mainly contains information on the change in the technical condition of individual onboard systems and the spacecraft as a whole, with recording the time of occurrence and completion of each event. The on-board telemetry information system 11 collects, processes, and transmits information to the RPE 12 and further to the flight control center (MCC) 13 to analyze the state of the on-board systems, and the TMI can be recorded in discrete or continuous modes. The special value of TMI is that the telemetric parameters of BA 6 can be represented, if necessary, in the form of graphical time dependencies. A limited part of telemetric information in the form of discrete subarrays of control and working telemetric information is displayed as part of the PKI array. Information exchange between BKU 10 and BSTI 11 is carried out through the on-board computer (BVS) of the spacecraft using a special algorithm (in Fig. 2 BVS is not shown). A detailed description of the device and the principle of interaction between the BCC with the BVS and the BSTI is not given here, they can be found in other sources (Kirilin A.N., Akhmetov R.N., Storozh A.D., Anshakov G.P. Space apparatus engineering, State Scientific - Production rocket and space center "TsSKB-Progress", Samara, 2011).

При штатной работе СЭП аккумуляторные батареи АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1 заряжаются на световом участке орбиты КА, а на теневом участке АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1 питают БА 6 стабилизированным РУ (РУ1, РУ2, …, РУm) 3 напряжением. Батарея фотоэлектрическая 2 на световом участке обеспечивает стабилизированным СНА 5 напряжением БА 6 и одновременно заряжает АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1. Из фиг. 2 видно, что «минусовые» шины АБ не коммутируются и гальванически связаны между собой, поэтому коммутационная аппаратура 8 аварийной шины обеспечивает изменение конфигурации СЭП только по «плюсовой» шине.During normal operation of the solar cell, the batteries (AB1, AB2, ..., ABm) 1 are charged in the light portion of the spacecraft orbit, and in the shadow portion of the batteries (AB1, AB2, ..., ABm) 1 they feed the BA 6 with stabilized RP (RU1, RU2, ... , RUm) 3 voltage. Photovoltaic battery 2 in the light section provides stabilized SNA 5 with voltage BA 6 and at the same time charges AB (AB1, AB2, ..., ABm) 1. From FIG. 2 it can be seen that the “negative” AB buses are not switched and are galvanically connected to each other, therefore, the emergency bus switching equipment 8 provides for the change of the SES configuration only on the “positive” bus.

Так как существенная разбежка параметров аккумуляторов АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1 происходит через 6-9 месяцев, то периодичность проведения формовочных циклов выбирается один раз в 6-9 месяцев. При этом конкретный срок их проведения в пределах 6-9 месяцев может быть установлен, исходя из других требований, например, в период минимальных длительностей теневых участков орбиты КА и т.д.Since a significant variation in the parameters of AB batteries (AB1, AB2, ..., ABm) 1 occurs after 6–9 months, the frequency of molding cycles is selected once every 6–9 months. At the same time, a specific period of their holding within 6–9 months can be established based on other requirements, for example, during the period of minimum durations of shadow sections of the spacecraft’s orbit, etc.

Формовочные циклы проводят по очереди на одной из АБ (АБ1, АБ2, …, АБm) 1 в произвольном порядке, используя зарядно-разрядное устройство (ЗРУ) 10, состоящее из РУ (РУ1, РУ2, …, РУm) 3 и ЗУ (ЗУ1, ЗУ2, …, ЗУm) 4, и аварийную шину 8 с коммутационной аппаратурой 9 при необходимости. За сутки до проведения формовочного цикла при штатной работе СЭП осуществляют съем информации (на фиг. 2 система телеметрического контроля КА показана) о работе формуемой АБ (максимальное напряжение на заряде, минимальное напряжение при разряде, максимальную текущую емкость при срабатывании датчика давления, максимальную температуру).Molding cycles are carried out in turn on one of the batteries (AB1, AB2, ..., ABm) 1 in an arbitrary order, using a charge-discharge device (ZRU) 10, consisting of RU (RU1, RU2, ..., RUm) 3 and memory (ZU1 , ЗУ2, ..., ЗУm) 4, and emergency bus 8 with switching equipment 9, if necessary. A day before the molding cycle during normal operation of the BOT, information is collected (in FIG. 2 the spacecraft telemetry control system is shown) about the operation of the AB formable (maximum charge voltage, minimum discharge voltage, maximum current capacity when the pressure sensor is triggered, maximum temperature) .

Запрет заряда формуемой АБ вводят путем выдачи из наземного комплекса управления (НКУ) через БКУ 10 РК «Запрет заряда АБ» с указанием номера АБ. В этом случае происходит разряд формуемой АБ на нагрузку (на бортовую аппаратуру 6) на теневых участках орбиты. Таким образом, запасенную в АБ энергию используют по прямому назначению. Разряд формуемой АБ происходит циклично (фиг. 1), так как действие РК «Запрет заряда АБ» не снимается до достижения заданного минимального напряжения на АБ. В этом случае происходит полное выравнивание характеристик аккумуляторов формуемой АБ. Признак глубокого разряда формуемой АБ может быть определен не только по заданному снижению напряжения АБ, но и по минимально допустимой глубине ее разряда.Prohibition of charge by AB formable is introduced by issuing from the ground control complex (GCC) through BKU 10 RK “AB charge prohibition" with the indication of the number of AB. In this case, there is a discharge of the formable AB to the load (on-board equipment 6) in the shadow areas of the orbit. Thus, the energy stored in the battery is used for its intended purpose. The discharge of the formable AB occurs cyclically (Fig. 1), since the action of the RK “Prohibition of the charge of AB” is not removed until the specified minimum voltage on the AB is reached. In this case, there is a complete alignment of the characteristics of the batteries formed AB. The sign of a deep discharge by a formable battery can be determined not only by a given decrease in battery voltage, but also by the minimum allowable depth of its discharge.

После выполнения необходимого глубокого разряда запрет заряда АБ снимают путем выдачи РК «Восстановление КАС» и формуемую АБ заряжают на фоне штатного функционирования СЭП на солнечных участках орбиты. Формовочный цикл считают завершенным, если формуемая АБ будет заряжена полностью до срабатывания сигнального датчика давления (на фиг. 2 сигнальный датчик давления не показан).After the necessary deep discharge has been performed, the AB charge ban is lifted by issuing the “CAS Recovery” RK and the molded AB is charged against the background of the regular operation of the solar cells in the solar orbit. The molding cycle is considered complete if the moldable battery is fully charged before the alarm pressure sensor is triggered (the signal pressure sensor is not shown in Fig. 2).

Качественно эффективность формовочного цикла оценивают путем сравнения характеристик АБ, полученных до и после проведения формовочных циклов. Формовочные циклы считают эффективными, если после их проведения значения максимального напряжения при заряде и текущей емкости, при которой происходит срабатывание сигнального датчика давления, увеличились при прочих равных условиях. Изменение указанных параметров в сторону их увеличения свидетельствует о выравнивании напряжений аккумуляторов и, как следствие, увеличении величины текущей емкости, при которой срабатывает сигнальный датчик давления. Снижение уровня срабатывания сигнального датчика давления по сравнению с аналогичным параметром предыдущего формовочного цикла указывает о деградации электродвижущей силы (ЭДС) отдельных аккумуляторов и АБ в целом.Qualitatively, the efficiency of the molding cycle is assessed by comparing the characteristics of AB obtained before and after molding cycles. Forming cycles are considered effective if, after they have been carried out, the values of the maximum voltage during the charge and the current capacity at which the alarm pressure sensor is triggered increase, all other things being equal. Changing these parameters in the direction of their increase indicates the equalization of the voltage of the batteries and, as a result, an increase in the value of the current capacity at which the alarm pressure sensor is triggered. A decrease in the level of response of the signal pressure sensor compared to the same parameter of the previous molding cycle indicates the degradation of the electromotive force (EMF) of individual batteries and the battery as a whole.

Своевременное определение степени разбаланса аккумуляторов и проведение очередного формовочного цикла АБ в целом позволяет надежно их эксплуатировать в длительное время.Timely determination of the degree of imbalance of the batteries and the next AB molding cycle as a whole allows them to be used reliably for a long time.

Повышение надежности эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей в основном достигается за счет проведения формовочного цикла через каждые 6-9 месяцев путем глубокого разряда АБ с последующим ее восполнением. При этом живучесть системы электропитания в частности и КА в целом увеличивается за счет использования бортовой аппаратуры в качестве нагрузки для формуемой АБ, поскольку только в этом случае формуемая АБ не выводится из состава системы электропитания и поддерживает заданный уровень надежности СЭП.Improving the reliability of operation of nickel-hydrogen batteries is mainly achieved by conducting a molding cycle every 6-9 months by deep discharge of the battery with its subsequent replenishment. At the same time, the survivability of the power supply system in particular and the spacecraft as a whole increases due to the use of on-board equipment as a load for a molded battery, since only in this case the molded battery is not removed from the power supply system and maintains a given level of reliability of the solar cells.

Однако из-за увеличения срока активного существования современных КА имеется определенная вероятность отказа зарядного устройства ЗРУ. При этом важно, чтобы все работоспособные АБ были использованы в составе СЭП. Для этой цели может быть применена аварийная шина 8 с коммутационной аппаратурой 9. Наличие аварийной шины 8 с коммутационной аппаратурой 9 позволяет качественно проводить формовочный цикл АБ из состава подсистемы, содержащей аномально работающее ЗРУ, что в конечном итоге способствует повышению показателей надежности и живучести СЭП в частности и КА в целом.However, due to the increased active life of modern spacecraft, there is a certain probability of failure of the ZRU charger. At the same time, it is important that all operable batteries be used as part of the EPA. For this purpose, an emergency bus 8 with switching equipment 9 can be used. The presence of an emergency bus 8 with switching equipment 9 allows a high-quality molding cycle of the AB from a subsystem containing an abnormally operating switchgear, which ultimately helps to increase the reliability and survivability of the EPA in particular and spacecraft in general.

Допустим произошел отказ ЗУ ЗРУ подсистемы 1 (ЗРУ1+АБ1) первого модуля. После идентификации отказа ЗУ1 ЗРУ1 (аккумуляторная батарея АБ1 (A5i) подключается, например, параллельно АБ2 (ABj) к ЗРУ2. В такой конфигурации СЭП функционирует штатно. Для проведения формовочного цикла АБ1 выдают РК «Восстановление КАС», так как РУ1 ЗРУ1 работоспособно. При этом конфигурация СЭП имеет вид, показанный на фиг. 2, т.е. АБ1 подключается к ЗРУ1 и функционирует только в режиме разряда, так как имеется отказ ЗУ1 ЗРУ1. После завершения глубокого разряда АБ1 (до снижения напряжения АБ1, например, до 29 В, т.е. (n+1) В) выдают последовательно РК: «Отключение АБ1», РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины», РК «Отключение АБ2». Так как при выдаче любой РК выполняются два переключения силовых контактов, то по РК «Отключение АБ1» происходит отключение АБ1 от ЗРУ1 (размыкание контакта S1-1) и подключение ЗРУ1 к аварийной шине (замыкание контакта S1-2); по РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины» ЗРУ1 отключается от аварийной шины (размыкается контакт S1-3), а АБ1 подключается к аварийной шине (замыкается контакт S1-4); по РК «Отключение АБ2» к аварийной шине подключается ЗРУ2 (замыкается контакт S2-2), а АБ2 отключается от ЗРУ2 (размыкается контакт S2-1). Получается конфигурация СЭП, когда АБ2 переведена в режим «саморазряда», а АБ1 подключена к ЗРУ2 для штатного функционирования. В этом режиме происходит восполнение АБ1 путем штатного цитирования. Последовательность РК «Восстановление КАС», РК «Отключение АБ1», РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины» и РК «Выключение ЗРУ2 от аварийной шины», выданные после восполнения АБ1, приводит к подключению АБ1 к ЗРУ2 параллельно АБ2 для дальнейшей штатной работы.Suppose a failure occurred in the memory of the ZRU of the subsystem 1 (ZRU1 + AB1) of the first module. After identifying the failure of ZU1 ZRU1 (the battery AB1 (A5i) is connected, for example, in parallel to AB2 (ABj) to ZRU2. In this configuration, the SEP functions normally. To carry out the molding cycle AB1, the SC KAS is restored, since RU1 ZRU1 is operational. In this case, the SES configuration has the form shown in Fig. 2, that is, AB1 is connected to the switchgear and operates only in the discharge mode, since there is a failure of the switchgear ZRU1. After the deep discharge of AB1 is completed (until the voltage of AB1 drops, for example, to 29 V , i.e. (n + 1) B) give out successively RK: “Off “AB1 shutdown”, RK “Shutdown of ZRU1 from the emergency bus”, RK “Disconnection of AB2”. Since when any RK is issued, two switching of power contacts is performed, according to the RK “Disconnection of AB1”, AB1 is disconnected from ZRU1 (contact S1-1 is opened) and connecting ZRU1 to the emergency bus (closing contact S1-2); according to the Republic of Kazakhstan "Switching off ZRU1 from the emergency bus", ZRU1 is disconnected from the emergency bus (contact S1-3 opens), and AB1 is connected to the emergency bus (contact S1-4 closes); according to the Republic of Kazakhstan “Disabling AB2”, ZRU2 is connected to the emergency bus (contact S2-2 closes), and AB2 is disconnected from ZRU2 (contact S2-1 opens). The SES configuration is obtained when AB2 is switched to the “self-discharge” mode, and AB1 is connected to ZRU2 for normal operation. In this mode, AB1 is replenished by regular citation. The sequence of RK “CAS Recovery”, RK “Disconnect AB1”, RK “Disconnect ZRU1 from the emergency bus” and the RK “Disconnect ZRU2 from the emergency bus” issued after replenishing AB1 leads to the connection of AB1 to ZRU2 in parallel with AB2 for further regular operation.

Допустим произошел отказ РУ ЗРУ подсистемы 1 (ЗРУ1+АБ1). После идентификации отказа РУ1 ЗРУ1 аккумуляторная батарея АБ1 подключается, например, параллельно АБ2 к ЗРУ2. В такой конфигурации СЭП функционирует штатно. Для проведения ФЦ АБ1 выдают последовательно РК: «Отключение АБ1», РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины», РК «Отключение АБ2». По РК «Отключение АБ1» происходит отключение АБ1 от ЗРУ1 (размыкание контакта S1-1) и подключение ЗРУ1 к аварийной шине (замыкание контакта S1-2), по РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины» ЗРУ1 отключается от аварийной шины (размыкается контакт S1-3), а АБ1 подключается к аварийной шине (замыкается контакт S1-4), по РК «Отключение АБ2» к аварийной шине подключается ЗРУ2 (замыкается контакт S2-2), а АБ2 отключается от ЗРУ2 (размыкается контакт S2-1). Получается конфигурация СЭП, когда АБ2 переведена в режим «саморазряда», а АБ1 подключена к ЗРУ2 для штатного функционирования. При этом АБ1 через ЗРУ2 разряжается до напряжения 29 В, т.е. происходит формовочный цикл АБ1. После завершения глубокого разряда выдают РК «Восстановление КАС». При этом происходит только заряд АБ1, так как РУ1 неработоспособно, а АБ2 подключается к ЗРУ2 и функционирует штатно. После восполнения АБ1 выдают последовательно РК «Отключение АБ1», РК «Выключение ЗРУ1 от аварийной шины» и РК «Выключение ЗРУ2 от аварийной шины», что приводит к подключению АБ1 к ЗРУ2 параллельно АБ2 для дальнейшей штатной работы.Suppose there was a failure of the switchgear switchgear of the switchgear subsystem 1 (switchgear 1 + AB1). After identifying the failure of RU1 ZRU1, the battery AB1 is connected, for example, in parallel with AB2 to ZRU2. In this configuration, the EPA operates normally. To carry out the FC AB1, the following are issued sequentially to the RK: "Disconnect AB1", RK "Disconnect ZRU1 from the emergency bus", RK "Disconnect AB2". According to RK “Disconnecting AB1”, AB1 is disconnected from ZRU1 (opening S1-1 contact) and ZRU1 is connected to the emergency bus (closing S1-2), according to RK “Disconnecting ZRU1 from the emergency bus” ZRU1 is disconnected from the emergency bus (contact S1 opens -3), and AB1 is connected to the emergency bus (contact S1-4 closes), according to the RK “Disabling AB2”, ZRU2 is connected to the emergency bus (contact S2-2 closes), and AB2 is disconnected from ZRU2 (contact S2-1 opens). The SES configuration is obtained when AB2 is switched to the “self-discharge” mode, and AB1 is connected to ZRU2 for normal operation. In this case, AB1 is discharged through ZRU2 to a voltage of 29 V, i.e. molding cycle AB1 takes place. After completion of the deep discharge, the RK “UAN Recovery” is issued. In this case, only AB1 charge occurs, since RU1 is inoperative, and AB2 is connected to the switchgear and operates normally. After replenishment of the AB1, the RK “Disconnect AB1”, the RK “Disconnect ZRU1 from the emergency bus” and the RK “Disconnect ZRU2 from the emergency bus” sequentially are issued, which leads to the connection of AB1 to the ZRU2 in parallel with AB2 for further regular operation.

В случае отсутствия штатной ТМИ для выполнения качественного ФЦ АБ необходимо иметь минимум следующей информации: значения емкости и напряжения АБ с заданной периодичностью, в том числе на начало ФЦ; среднюю скорость разряда формуемой АБ; расчетный номер витка для завершения режима разряда формуемой АБ; значения тока разряда, напряжения, температуры, текущей емкости формуемой АБ в момент снятия запрета заряда; длительность режима разряда формуемой АБ; длительность режима восполнения формуемой АБ до срабатывания сигнального датчика давления; значения емкости, напряжения и температуры АБ в момент срабатывания сигнального датчика давления. Располагая такой информацией в полном объеме, можно постоянно контролировать техническое состояние СЭП и качественно проводить плановые формовочные циклы АБ, следовательно, повысить (поддерживать на заданном уровне) надежность функционирования НВАБ и живучесть СЭП в целом без ухудшения ее других технических характеристик. Применение предлагаемого технического решения позволяет решить эту сложную задачу.In the absence of a standard TMI, in order to perform a high-quality FC AB, it is necessary to have a minimum of the following information: values of the capacitance and voltage of the AB with a given frequency, including at the beginning of the FC; average discharge rate formable AB; design number of a turn for completion of the discharge mode formed by AB; values of discharge current, voltage, temperature, current capacity of the formable battery at the time of lifting the charge ban; the duration of the discharge mode formable AB; the duration of the replenishment mode molded by AB until the alarm pressure sensor; values of capacitance, voltage and temperature of the battery at the moment the alarm pressure sensor is triggered. Having such information in its entirety, it is possible to constantly monitor the technical condition of the BOT and to conduct quality scheduled molding cycles of the AB, therefore, to increase (maintain at a given level) the reliability of the functioning of the NSA and the survivability of the BOT as a whole without impairing its other technical characteristics. The application of the proposed technical solution allows us to solve this complex problem.

Пример реализации способа эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей при отсутствии штатной ТМИ.An example of the implementation of a method of operating nickel-hydrogen storage batteries in the absence of a standard TMI.

При отсутствии штатной телеметрической информации в силу каких-либо технических причин для контроля состояния СЭП используют массив ИОК, содержащий в своем составе большое количество подмассивов различного назначения, в том числе и два подмассива телеметрических параметров СЭП. Первый подмассив параметров СЭП (подмассив контрольной телеметрической информации) формируют и отображают в ИОК только в случае срабатывания любого сигнального датчика давления АБi («CДВБi»), либо любого сигнального датчика минимального напряжения АБi («ДМНБi») или сигнального датчика минимального напряжения аккумулятора («ДМНАi»). При штатной работе СЭП этот подмассив при срабатывании сигнального датчика давления любой АБi отображает в ИОК информацию о текущей емкости АБi, состоянии сигнальных датчиков ДМНБi и ДМНAi, а также конфигурации СЭП (состояние коммутаторов АБi и аварийной шины). При срабатывании любого из датчиков минимального напряжения дополнительно выводится информация о напряжении и температуре АБi. Такой алгоритм формирования подмассива контрольной ТМИ позволяет судить о техническом состоянии всех АБ в случае изменения режима функционирования любой АБi.In the absence of regular telemetric information, due to any technical reasons, an IED array is used to monitor the state of the BOT, which contains a large number of subarrays for various purposes, including two subarrays of telemetric BOT parameters. The first subarray of SES parameters (a subarray of telemetry monitoring information) is formed and displayed in the IOC only if any alarm pressure sensor ABi (“SDVBi”), or any signal sensor of minimum voltage ABi (“DMNBi”) or signal sensor of minimum battery voltage (“ DMNAi ”). During normal operation of the BOT, this subarray, when the pressure sensor of any ABi is triggered, displays information on the current capacity of the ABi, the status of the DMNBi and DMNAi signal sensors, and the BOT configuration (status of the ABi switches and the emergency bus) in the PKI. When any of the undervoltage sensors is triggered, information on the voltage and temperature ABi is additionally displayed. Such an algorithm for the formation of a subarray of control TMI allows one to judge the technical condition of all batteries in the event of a change in the functioning mode of any battery.

Второй подмассив параметров СЭП (подмассив рабочей телеметрической информации) формируется и отображается автоматически в ИОК хотя бы один раз между двумя сеансами связи, а именно перед началом второго сеанса связи. Однако при необходимости через рабочую программу (РП) можно через заданные временные промежутки задавать нужную конфигурацию (состав и количество групп параметров АБ) этого подмассива и выводить его информацию принудительно. Это обстоятельство используют в процессе проведения ФЦ АБ. В режиме разряда формуемой АБ организуют не менее трех сеансов связи со съемом ИОК на каждом сеансе связи. Первый сеанс связи необходим для оценки исходного состояния формуемой АБ. Второй сеанс используют для определения средней скорости разряда формуемой АБ за один виток. Скорость разряда вычисляют как разность значений текущей емкости между двумя сеансами связи, поделенная на количество витков между этими сеансами связи. Третий сеанс связи служит для завершения режима разряда формуемой АБ. Зная среднюю скорость разряда формуемой АБ, прогнозируют длительность режима разряда и определяють номер витка N орбиты КА для фактического завершения глубокого разряда формуемой АБ. Однако РК для снятия запрета заряда формуемой АБ (завершения режима разряда) выдают на витке (N+1) либо на витке (N+2). Это позволяет глубоко разрядить формуемую АБ и достичь хороших результатов по выравниванию параметров ее аккумуляторов. При этом признаками гарантированного глубокого разряда являются следующие показатели: текущая емкость не превышает (5-10) % от номинального значения, ток разряда существенно меньше номинального значения и в идеальном случае равен нулю, напряжение формуемой АБ приблизительно равно (n+1) В, где n - количество аккумуляторов АБ. Эти сведения содержатся в составе ИОК в различных группах параметров АБ, но самая ценная информация отображается во втором съеме ИОК, поскольку она отражает состояние формуемой АБ на время завершения режима глубокого разряда. Второй съем ИОК осуществляют и после завершения режима восполнения формуемой АБ, если при этом производится изменение конфигурации СЭП.The second subarray of BOT parameters (a subarray of working telemetric information) is generated and displayed automatically in the PKI at least once between two communication sessions, namely, before the start of the second communication session. However, if necessary, through the work program (RP), at specified time intervals, you can set the desired configuration (composition and number of groups of AB parameters) of this subarray and force its information to be output. This circumstance is used in the process of conducting FC AB. In discharge mode, formable batteries organize at least three communication sessions with the removal of the PKI at each communication session. The first communication session is necessary to assess the initial state of the moldable AB. The second session is used to determine the average discharge rate formed by AB for one revolution. The discharge rate is calculated as the difference between the values of the current capacitance between two communication sessions, divided by the number of turns between these communication sessions. The third communication session is used to complete the discharge mode formable AB. Knowing the average discharge rate of the formable AB, the duration of the discharge mode is predicted and the number of orbit N of the spacecraft orbit is determined to actually complete the deep discharge of the formable AB. However, the RC to remove the charge ban by the formable AB (completion of the discharge mode) is issued on the coil (N + 1) or on the coil (N + 2). This allows you to deeply discharge molded battery and achieve good results in aligning the parameters of its batteries. At the same time, the following indicators are signs of a guaranteed deep discharge: the current capacity does not exceed (5-10)% of the nominal value, the discharge current is significantly less than the nominal value and, in the ideal case, is zero, the voltage of the formed AB is approximately (n + 1) V, where n is the number of batteries AA. This information is contained in the PKI in various groups of AB parameters, but the most valuable information is displayed in the second PKI sample, since it reflects the state of the AB formed at the time of completion of the deep discharge mode. The second IOK removal is also carried out after completion of the replenishment mode of the formable AB, if at the same time the configuration of the EPA is changed.

Информация, содержащая во втором съеме ИОК, достаточна для контроля исполнения всех разовых команд в ходе проведения ФЦ АБ. Для этого используют группу информации, содержащую параметры конфигурации СЭП (состояние коммутаторов АБi и аварийной шины, отсутствие признака запрета заряда формуемой АБ). При таком способе эксплуатации НВАБ отпадает необходимость проведения дополнительного сеанса связи для контроля прохождения и исполнения РК, что очень важно с точки зрения экономии затрат на проведение сеансов связи.The information contained in the second PKI is sufficient to control the execution of all one-time teams during the FC AB. To do this, use a group of information containing the configuration parameters of the BOT (the state of the ABi switches and the emergency bus, the absence of a sign of the prohibition of charge by the formed AB). With this method of operation, the NWAB eliminates the need for an additional communication session to control the passage and execution of the Republic of Kazakhstan, which is very important from the point of view of saving costs for conducting communication sessions.

Для оценки эффективности проведенного ФЦ АБ используют информацию, содержащую в составе подмассива контрольной ТМИ. При этом сравнивают максимальные значения текущей емкости и зарядного напряжения формуемой АБ, зафиксированные перед началом режима разряда и после завершения режима восполнения формуемой АБ.To assess the effectiveness of the conducted FC AB, information containing the subarray of the control TMI is used. In this case, the maximum values of the current capacity and charging voltage of the molded battery are recorded, recorded before the start of the discharge mode and after completion of the replenishment mode of the molded battery.

Таким образом, применение предлагаемого способа эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания КА с большим сроком активного существования в условиях отсутствия штатной телеметрической информации позволяет повысить его эффективность, при этом обеспечивая надежность эксплуатации НВАБ в частности и живучесть СЭП в целом как при штатной работе всех ЗРУ, так и при аномальной работе одного зарядно-разрядного устройства системы электропитания.Thus, the application of the proposed method of operating nickel-hydrogen storage batteries of a spacecraft power supply system with a long active life in the absence of regular telemetry information can increase its efficiency, while ensuring the reliability of the operation of the NSAF in particular and the survivability of the EPA as a whole as with the standard operation of all switchgear , and during abnormal operation of one charge-discharge device of the power supply system.

Claims

The method of operation of nickel-hydrogen storage batteries of the power supply system (BOT) of a spacecraft (SC) with a long lifetime, which consists in the fact that two or more storage batteries (AB) are cycled in a charge-discharge mode specified by the on-board automation of the power supply system; the degree of charge of the batteries is limited by the level of response of the signal pressure sensors located in separate batteries of each battery; control the parameters of each battery, for example, the current electric capacitance, voltage, temperature; periodically once every 6-9 months, a charge ban is introduced for one of the batteries to perform the molding cycle; as a discharge load, the onboard equipment of the spacecraft is used; the criterion for limiting the depth of the discharge is the value of the battery voltage equal to n or (n + 1) V, where n is the number of batteries in the battery; the values of the charging capacity of the alarm pressure sensor and the maximum voltage of the battery when charging, determined during the completion of the molding cycle, are used to assess the status of the battery and predict its degradation; the same sequence of operations is repeated for the subsequent AB, and in case of an abnormal operation of the charge-discharge device (ZRU) associated with the failure of only the charger (or discharge device), an emergency bus of switching equipment controlled by one-time commands from the ground complex is used to conduct the molding cycle of the battery management; the charge (discharge) of the AB formable is carried out by connecting it to any charger of a functioning switchgear, forming a subsystem with the “own” AB, and the “own” AB is disconnected from this subsystem with its transfer to the “self-discharge” mode for the time of completion of the formable (discharge) form AB before the alarm of the pressure sensor is triggered, and after replenishment, the moldable AB is connected by the emergency bus switching equipment to one of the operational switchgear parallel to the AB of this subsystem for further functioning of the electric system Italy, characterized in that in the event of a failure of the transmitting device of the on-board on-board telemetry information system (BSTI) for some technical reasons, the information of the control and operational subarrays from the composition of the operational control information array is used to monitor the condition of the BOT, including formed AB (PKI), formed and displayed in it according to the initial data issued by BSTI to the onboard control complex; at the same time, in the process of discharge mode being formed, the AB will organize at least three communication sessions with the spacecraft with the removal of the IOC at each communication session; these subarrays composed of analog and signal parameters of the battery are divided into separate information groups that differ from each other in a combination of parameters of the battery; moreover, the groups of AB parameters of one of the subarrays, which is a control telemetry information, are generated and displayed as part of the PKI array upon the occurrence of either alarm pressure sensors of any of the n AB, or upon the actuation of threshold sensors of the minimum voltage of any AB or the minimum voltage of any battery; at the same time, the groups of AB parameters of another subarray, which is working telemetric information, are formed and displayed as part of the PKI array in a certain time sequence, and the number of groups of AB parameters and the time intervals between them are set as part of the work program (RP); the discharge rate of the formable AB is calculated using the data of the IOK array from at least two communication sessions with the spacecraft, and the calculated number of the orbit orbit N is determined from the known discharge speed of the formable AB to forcefully cancel the deep discharge mode of the formable AB; at the same time, one-time commands (RC) necessary for the actual completion of the discharge mode by the formable AB are issued in a communication session on a turn (N + 1) or (N + 2); moreover, in communication sessions in which RKs are issued to control the operating modes of the formable battery or to change the configuration of the EPA using the emergency bus switching equipment, they carry out the second IOK; in this case, the AB parameters displayed as part of the PKI correspond to the time of issue of the PK for the second PKI removal.