[go: up one dir, main page]

RU2470440C2 - Method to control autonomous system of spacecraft power supply - Google Patents

Method to control autonomous system of spacecraft power supply Download PDF

Info

Publication number
RU2470440C2
RU2470440C2 RU2010141492/07A RU2010141492A RU2470440C2 RU 2470440 C2 RU2470440 C2 RU 2470440C2 RU 2010141492/07 A RU2010141492/07 A RU 2010141492/07A RU 2010141492 A RU2010141492 A RU 2010141492A RU 2470440 C2 RU2470440 C2 RU 2470440C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
discharge
batteries
battery
voltage
devices
Prior art date
Application number
RU2010141492/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010141492A (en
Inventor
Виктор Владимирович Коротких
Сергей Григорьевич Кочура
Михаил Владленович Нестеришин
Николай Васильевич Стадухин
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" filed Critical Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева"
Priority to RU2010141492/07A priority Critical patent/RU2470440C2/en
Publication of RU2010141492A publication Critical patent/RU2010141492A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2470440C2 publication Critical patent/RU2470440C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to power supply systems (PSS) of spacecrafts (SC). According to the invention, the method for control of an autonomous SC PSS comprising a solar battery (SB) and "N" accumulator batteries, every of which comprises "n" serially joined accumulators, where "N">1, a voltage stabiliser connected between the SB and the load and "N" charging devices (CD) and discharge devices (DD), consisting in control of the voltage stabiliser and CD and DD depending on input and output PSS voltage, extent of charge and discharge of the AB, prohibition for operation of the appropriate CD in achievement of the limit level of such AB charge, removal of this prohibition whenever a certain level of such AB discharge is achieved, prohibition for operation of the appropriate DD whenever the limit value of such AB discharge is achieved, removal of this prohibition whenever a certain level of such AB charge is achieved, prohibition for operation of all DD, when capacities of DD that remained in operation are not sufficient for load supply. In process of discharge the level of AB charge is monitored by voltage, or voltage of each AB accumulators.
EFFECT: increased reliability of PSS by prevention of a failure of lithium-ion AB accumulators.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике, а именно к системам электроснабжения (СЭС) космических аппаратов (КА), с использованием в качестве первичных источников энергии солнечных батарей (СБ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторных батарей (АБ).The invention relates to electrical engineering, namely, power supply systems (SES) of spacecraft (SC), using solar batteries (SB) as primary energy sources, and storage batteries (AB) as energy storage devices.

Известен способ управления автономной системой электроснабжения (патент РФ №2059988, H02J 7/35), содержащей солнечную батарею (СБ), стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батареей и нагрузкой, n аккумуляторных батарей (n≥1) и по n (по числу АБ) зарядных и разрядных устройств, а также для каждой АБ - устройства контроля степени заряженности.A known method of controlling an autonomous power supply system (RF patent No. 2059988, H02J 7/35) containing a solar battery (SB), a voltage regulator included between the solar battery and the load, n batteries (n≥1) and n (according to the number of batteries ) charging and discharging devices, as well as for each battery - devices for monitoring the degree of charge.

В известной СЭС осуществляется непрерывное управление стабилизатором напряжения, зарядными и разрядными устройствами в зависимости от входного (напряжение СБ) и выходного напряжений СЭС. При этом зарядные устройства обеспечивают заряд АБ, а стабилизатор напряжения и разрядное устройство обеспечивают питание потребителей.In the known SES, the voltage stabilizer, charging and discharge devices are continuously controlled depending on the input (voltage of the SB) and the output voltage of the SES. At the same time, the chargers provide a charge for the battery, and the voltage stabilizer and discharge device provide power to consumers.

Цепи непрерывного управления (обратной связи) зарядного устройства подключены к шине СБ и шине нагрузки, а цепи непрерывного управления стабилизатора напряжения и разрядного устройства подключены к шине нагрузки.The continuous control (feedback) circuits of the charger are connected to the SB bus and the load bus, and the continuous control circuits of the voltage stabilizer and discharge device are connected to the load bus.

В зависимости от степени заряженности или разряженности АБ производится запрет или разрешение работы зарядного устройства и разрядного устройства.Depending on the degree of charge or discharge of the battery, a prohibition or authorization of the operation of the charger and the discharge device is carried out.

Такое управление обеспечивает длительную автономную работу СЭС. Однако оно не обеспечивает сохранение работоспособности СЭС при нештатных или аварийных ситуациях на КА. В случае нештатного, незапланированного нарушения ориентации солнечных батарей КА на Солнце происходит нарушение энергобаланса в СЭС. Если потеря ориентации будет достаточно длительной, может произойти полный разряд всех АБ. Питание бортовых потребителей после этого прекратится. В случае применения литий-ионных аккумуляторных батарей, полный их разряд приведет к необратимому отказу аккумуляторов.Such management provides long-term autonomous operation of the SES. However, it does not ensure the preservation of the performance of SES in case of emergency or emergency situations on the spacecraft. In the event of an abnormal, unplanned violation of the orientation of the solar cells of the spacecraft to the sun, a violation of the energy balance in the SES occurs. If the loss of orientation is long enough, a complete discharge of all batteries may occur. Food on-board consumers will then stop. In the case of lithium-ion batteries, their full discharge will lead to irreversible battery failure.

Известен способ управления автономной системой электроснабжения (патент РФ №2168828, H01J 7/36), содержащей солнечную батарею и n аккумуляторных батарей, где n≥1, стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батарей и нагрузкой и по n зарядных и разрядных устройств, заключающийся в управлении стабилизатором напряжения и зарядно-разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжения системы, контроле степени заряженности и разряженности аккумуляторных батарей, запрете на работу соответствующего зарядного устройства при достижении предельного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, запрете на работу соответствующего разрядного устройства при достижении предельного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, отличающийся тем, что в случае потери ориентации солнечных батарей на Солнце, аварийном разряде аккумуляторных батарей и отключении части разрядных устройств, когда мощности оставшихся в работе разрядных устройств недостаточно для питания нагрузки, запрещают работу всех разрядных устройств и стабилизатора напряжения, а также прекращают управление разрядными устройствами по сигналам об уровне заряженности, после этого при опасности переполюсовки аккумуляторов какой-либо аккумуляторной батареи к ней подключают устройство защиты аккумуляторов от переполюсовки, после восстановления ориентации солнечных батарей на Солнце сначала производят заряд аккумуляторных батарей до некоторого значения емкости, а затем разрешают работу стабилизатора напряжения и возобновляют управление разрядными устройствами по сигналам об уровне заряженности, устройство защиты аккумуляторов от переполюсовки отключают после начала заряда аккумуляторной батареи.A known method of controlling an autonomous power supply system (RF patent No. 2168828, H01J 7/36) containing a solar battery and n rechargeable batteries, where n≥1 is a voltage regulator connected between the solar battery and the load and n charge and discharge devices, which consists in control the voltage stabilizer and charge-discharge devices depending on the input and output voltage of the system, control the degree of charge and discharged batteries, prohibit the operation of the corresponding charger p Upon reaching the maximum charge level of a given battery, removing this prohibition upon reaching a certain level of discharging a given battery, prohibiting the operation of a corresponding discharge device when reaching a maximum level of discharging a given battery, lifting this prohibition upon reaching a certain charge level of a given battery, characterized in that in the case of a loss of orientation of solar panels in the sun, emergency discharge of battery batteries it and disconnecting part of the discharge devices, when the power of the remaining discharge devices is not enough to power the load, prohibit the operation of all discharge devices and the voltage regulator, and also stop the management of discharge devices by signals about the level of charge, after which, if there is a danger of battery reversal of some battery batteries connect a battery protection device against reverse polarity to it, after restoring the orientation of solar batteries to the Sun, first produce a charge and battery; to a capacitance value, and then allow the voltage stabilizer job and resume control bit devices by signals on the level of charge, battery protection device against polarity disconnected after the start of the battery charge.

Этот способ принят за прототип заявляемому изобретению. Известный способ решает задачу предотвращения выхода из строя аккумуляторов АБ, восстановления нормального функционирования СЭС после нештатной или аварийной ситуации. Однако он неработоспособен при применении литий-ионных аккумуляторных батарей. Так, например, устройства защиты аккумуляторов от переполюсовки проблематично (скорее невозможно) реализовать при отсутствии мощности первичного источника электроэнергии - СБ.This method is adopted as a prototype of the claimed invention. The known method solves the problem of preventing the failure of batteries AB, restore the normal functioning of the SES after an emergency or emergency. However, it is inoperative when using lithium-ion batteries. So, for example, battery protection devices against reverse polarity are problematic (rather impossible) to implement in the absence of primary power source power - SB.

Кроме того, известный способ не учитывает, что:In addition, the known method does not take into account that:

1. К АБ остаются подключенными по нерегулируемым цепям разряда, развязанным диодами в направлении протекания разрядного тока, обобщенная шина СБ-АБ, используемая для подключения наиболее ответственных узлов СЭС;1. The battery remains connected via unregulated discharge circuits, decoupled by diodes in the direction of discharge current flow, the generalized SB-AB bus used to connect the most critical SES units;

2. Наличие устройств контроля состояния АБ и прочее. Следовательно, наряду с саморазрядом АБ, присутствует и некоторый ток внешнего разряда АБ. Полное же отключение устройств контроля от АБ чаще всего нецелесообразно.2. The presence of devices for monitoring the status of the battery and so on. Therefore, along with the self-discharge of the battery, there is also a certain current of the external discharge of the battery. Complete disconnection of control devices from the battery is most often impractical.

Задачей заявляемого изобретения является повышение надежности СЭС путем предотвращения выхода из строя аккумуляторов литий-ионной АБ и восстановления нормального функционирования СЭС в процессе и после нештатной или аварийной ситуации.The objective of the invention is to increase the reliability of SES by preventing the failure of lithium-ion batteries and restore the normal functioning of SES during and after an emergency or emergency.

Поставленная задача решается тем, что, при использовании в качестве аккумуляторных батарей - литий-ионных аккумуляторных батарей, в процессе разряда уровень заряженности контролируют по их напряжению, либо напряжению аккумуляторов каждой аккумуляторной батареи, кроме того, нагрузка разделена на дежурную и сеансную составляющие, при этом, в случае потери ориентации солнечных батарей на Солнце, аварийном разряде аккумуляторных батарей и отключении части разрядных устройств, когда мощности оставшихся в работе разрядных устройств недостаточно для питания нагрузки, вначале формируют сигнал на отключение сеансной нагрузки, после чего запрещают работу всех разрядных устройств, дополнительно блокируют потребление по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей, а после восстановления ориентации солнечных батарей на Солнце и заряда аккумуляторных батарей до заданного значения напряжения снимают запрет на работу разрядных устройств и блокировку по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей. Кроме того, запрещают работу всех разрядных устройств при достижении напряжения на аккумуляторной батарее величины не менее (2,7n+ΔU(n-1)), В, либо напряжения на каком-либо аккумуляторе не менее 2,7 В, где ΔU - максимально допустимый разбаланс аккумуляторов по напряжению, В.The problem is solved in that, when using lithium-ion batteries as batteries, during the discharge, the charge level is controlled by their voltage or the voltage of the batteries of each battery, in addition, the load is divided into standby and session components, while , in the event of a loss of orientation of the solar batteries in the Sun, an emergency discharge of the batteries and disconnection of part of the discharge devices, when the capacities of the remaining discharge devices are insufficient precisely to power the load, first they generate a signal to disconnect the session load, then prohibit the operation of all discharge devices, additionally block consumption by unregulated discharge circuits of the batteries, and after restoring the orientation of the solar batteries to the Sun and charging the batteries to a predetermined voltage value, the ban on operation of discharge devices and locking by unregulated discharge circuits of batteries. In addition, the operation of all discharge devices is prohibited when the voltage on the battery reaches at least (2.7n + ΔU (n-1)), V, or the voltage on any battery is at least 2.7 V, where ΔU is the maximum allowable imbalance of batteries by voltage, V.

При разряде каждой АБ до нижнего установленного уровня данная АБ переводится в режим хранения.When each battery is discharged to the lower set level, this battery is put into storage mode.

После отключения соответствующего разрядного устройства питание нагрузки осуществляется оставшимися включенными разрядными устройствами от других АБ, еще не достигших установленного уровня разряженности.After disconnecting the corresponding discharge device, the load is powered by the remaining switched on discharge devices from other batteries that have not yet reached the set discharge level.

В случае если после запрета работы нескольких разрядных устройств мощности оставшихся в работе АБ и соответствующих разрядных устройств окажется недостаточно для обеспечения питания бортовых потребителей, формируют сигнал на отключение сеансной нагрузки и, если это не приводит к повышению напряжения АБ, запрещают работу всех разрядных устройств. Сигналом на переход СЭС в режим хранения может быть также снижение напряжения на выходных шинах СЭС до определенного значения (при недостатке мощности работающих разрядных устройств выходное напряжение СЭС начнет снижаться).If, after the prohibition of the operation of several discharge devices, the remaining battery power and the corresponding discharge devices is not enough to provide power to the on-board consumers, they generate a signal to disconnect the session load and, if this does not lead to an increase in the battery voltage, the operation of all discharge devices is prohibited. A signal to switch the SES to storage mode can also be a decrease in the voltage on the output buses of the SES to a certain value (with a lack of power of the working discharge devices, the output voltage of the SES will begin to decrease).

Следует отметить, что сеансная нагрузка (для связных КА это, в основном, ретранслятор) рассчитана на работу в узком диапазоне питающего напряжения, в то время как дежурная нагрузка (системы терморегулирования, ориентации, командно-измерительная и т. д.) должна сохранять работоспособность в диапазоне питающего напряжения от нуля до номинального значения и несколько выше.It should be noted that the session load (for communication spacecraft this is mainly a relay) is designed to operate in a narrow range of supply voltage, while the standby load (thermal control systems, orientation, command-measuring, etc.) should remain operational in the range of the supply voltage from zero to the rated value and slightly higher.

Таким образом, в случае нештатной или аварийной ситуации на объекте (потеря ориентации СБ на Солнце) вначале формируют сигнал на отключение сеансной нагрузки, после чего запрещают работу всех разрядных устройств, дополнительно блокируют потребление по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей, что позволяет избежать критичного разряда аккумуляторов АБ, приводящего к выходу их из строя, а также защитить сеансную нагрузку от воздействия несанкционированного напряжения питания.Thus, in the event of an abnormal or emergency situation at the facility (loss of SB orientation on the Sun), a signal is first generated to disconnect the session load, after which the operation of all discharge devices is prohibited, they additionally block consumption through unregulated discharge circuits of the batteries, which avoids critical discharge of batteries AB, leading to their failure, and also to protect the session load from the effects of unauthorized supply voltage.

При случайном появлении освещенности СБ или восстановлении ориентации СБ на Солнце начнет осуществляться заряд АБ. Через некоторое время после начала заряда напряжение на аккумуляторах возрастет выше минимально допустимого (установленного) уровня.In the event of a random appearance of the SB illumination or restoration of the SB orientation on the Sun, the AB charge will begin to be realized. Some time after the start of the charge, the voltage on the batteries will increase above the minimum acceptable (set) level.

При достижении требуемого уровня заряженности у аккумуляторных батарей снимают запрет работы всех разрядных устройств и блокировку потребления по нерегулируемым цепям разряда АБ. Питание бортовых потребителей возобновляется от стабилизатора напряжения или от разрядных устройств, в зависимости от соотношения мощности нагрузки и мощности, генерируемой СБ. Поскольку АБ заряжены, то напряжение на выходе СЭС будет равно номинальному.Upon reaching the required level of charge of the batteries, the ban on the operation of all discharge devices and the blocking of consumption through unregulated discharge circuits of the batteries are lifted. Power supply for on-board consumers is renewed from a voltage stabilizer or from discharge devices, depending on the ratio of the load power and the power generated by the power supply. Since the batteries are charged, the voltage at the output of the SES will be equal to the nominal.

На фиг.1, приведена функциональная схема автономной системы электроснабжения КА для реализации заявляемого способа.Figure 1, shows a functional diagram of an autonomous spacecraft power supply system for implementing the proposed method.

Автономная система электроснабжения КА содержит солнечную батарею 1, подключенную к нагрузке 2 через стабилизатор напряжения 3, аккумуляторные батареи 41-4n, подключенные через зарядные устройства 51-5n к солнечной батарее 1, а через разрядные устройства 61-6n к входу выходного фильтра стабилизатора напряжения 3.The autonomous power supply system of the spacecraft contains a solar battery 1 connected to load 2 through a voltage stabilizer 3, rechargeable batteries 4 1 -4 n connected through chargers 5 1 -5 n to solar battery 1, and through discharge devices 6 1 -6 n voltage stabilizer output filter input 3.

При этом нагрузка 2 в своем составе содержит бортовую ЭВМ, систему телеметрии и командно-измерительную радиолинию. Кроме того, нагрузка разделена на дежурную и сеансную составляющие (на схеме не показано).At the same time, load 2 in its composition contains an on-board computer, a telemetry system and a command-measuring radio line. In addition, the load is divided into standby and session components (not shown in the diagram).

Параллельно аккумуляторным батареям 41-4n подключены устройства контроля аккумуляторных батарей 71-7n, связанные входом с аккумуляторными батареями 41-4n для контроля напряжения аккумуляторов, а выходом с нагрузкой 2.In parallel with the batteries 4 1 -4 n, the battery monitoring devices 7 1 -7 n are connected, connected by the input to the batteries 4 1 -4 n to control the voltage of the batteries, and the output with a load of 2.

В цепи заряда-разряда аккумуляторных батарей установлены измерительные шунты 81-8n.Measuring shunts 8 1 -8 n are installed in the battery charge-discharge circuit.

Зарядные устройства 51-5n состоят из регулирующего ключа 9, управляемого схемой управления 10, вольтодобавочного узла, выполненного на трансформаторе 5-3, транзисторах 5-1 и 5-2, и выпрямителя на диодах 5-4 и 5-5.Chargers 5 1 -5 n consist of a control key 9, controlled by a control circuit 10, a boost assembly made on a transformer 5-3, transistors 5-1 and 5-2, and a rectifier on diodes 5-4 and 5-5.

Разрядные устройства 61-6n состоят из регулирующего ключа 11, управляемого схемой управления 12.The discharge devices 6 1 -6 n consist of a control key 11 controlled by a control circuit 12.

Стабилизатор напряжения 3 состоит из регулирующего ключа 13, управляемого схемой управления 14, входного фильтра на конденсаторе 15 и выходного фильтра на диоде 17, дросселе 18 и конденсаторе 16.The voltage stabilizer 3 consists of a control key 13, controlled by a control circuit 14, an input filter on the capacitor 15 and an output filter on the diode 17, the inductor 18 and the capacitor 16.

Схемы управления: 10 зарядных устройств 51-5n, 12 разрядных устройств 61-6n, 14 стабилизаторов напряжения 3, выполнены в виде широтно-импульсных модуляторов, входом подключенных к шинам стабилизируемого напряжения. Схемы управления 10 зарядных устройств 51-5n дополнительно связаны с измерительными шунтами 81-8n и нагрузкой 2.Schemes 10 chargers May 1 -5 n, 12 bit devices June 1 -6 n, voltage stabilizers 14 3 are formed as pulse width modulators, the input connected to the stabilized voltage busbars. The control circuit 10 of the chargers 5 1 -5 n are additionally associated with measuring shunts 8 1 -8 n and load 2.

Обобщенная шина СБ-АБ 19, используемая для подключения наиболее ответственных узлов СЭС, связана с солнечной 1 и аккумуляторными 41-4n батареями через диоды 21, 20 и 22 соответственно, при этом в цепях связи с АБ предусмотрены коммутаторы 23 и 24, управляемые нагрузкой 2.The generalized bus SB-AB 19, used to connect the most critical nodes of the SES, is connected to the solar 1 and rechargeable 4 1 -4 n batteries through diodes 21, 20 and 22, respectively, while switches 23 and 24 are controlled in the communication circuits with AB load 2.

Устройство работает следующим образом. В процессе эксплуатации аккумуляторные батареи 41-4n работают в основном в режиме хранения и периодических дозарядов от солнечной батареи 1 через зарядные устройства 51-5n. Такой режим работы позволяет содержать их в постоянной готовности на случай аварийных ситуаций (потеря ориентации ИСЗ на Солнце) или на прохождение штатных теневых участков орбиты.The device operates as follows. During operation, rechargeable batteries 4 1 -4 n operate mainly in storage mode and periodic recharges from the solar battery 1 through chargers 5 1 -5 n . This mode of operation allows you to keep them in constant readiness in case of emergencies (loss of satellite orientation on the Sun) or the passage of regular shadow areas of the orbit.

Питание нагрузки 2 осуществляется при этом от солнечной батареи 1 через стабилизатор напряжения 3.Power supply load 2 is provided from the solar battery 1 through the voltage stabilizer 3.

При прохождении теневых участков орбиты либо при нарушении ориентации нагрузка 2 питается от аккумуляторных батарей 41-4n через разрядные устройства 61-6n.When passing shadow portions of the orbit or in violation of orientation, load 2 is powered by batteries 4 1 -4 n through discharge devices 6 1 -6 n .

Устройства контроля аккумуляторных батарей 71-7n контролируют напряжение аккумуляторов аккумуляторных батарей 41-4n и передают информацию об их состоянии в нагрузку 2. Напряжение аккумуляторной батареи в целом может быть вычислено путем суммирования напряжения аккумуляторов.Battery monitoring devices 7 1 -7 n control the voltage of the battery batteries 4 1 -4 n and transmit information about their condition to load 2. The voltage of the battery as a whole can be calculated by summing the voltage of the batteries.

В процессе эксплуатации КА, по результатам анализа информации о состоянии АБ (в основном - напряжение аккумуляторов и АБ в целом), по заранее заложенной в бортовую ЭВМ программе формируется запрет на работу всех разрядных устройств и блокировка неуправляемых цепей разряда АБ. Снятие запрета и блокировки может быть проведено также по программе или по команде с Земли через командно-измерительную радиолинию после анализа телеметрической информации с КА.During the operation of the spacecraft, according to the results of the analysis of information about the state of the battery (mainly the voltage of the batteries and the battery as a whole), a ban on the operation of all discharge devices and blocking of uncontrolled discharge circuits of the battery is formed according to a program previously set in the onboard computer. The lifting of the ban and blocking can also be carried out according to the program or by command from the Earth through the command and measurement radio line after analyzing the telemetry information from the spacecraft.

Данная ситуация возникнет в случае потери ориентации солнечных батарей КА на Солнце, аварийном разряде аккумуляторных батарей и отключении части разрядных устройств, когда мощности оставшихся в работе разрядных устройств недостаточно для питания нагрузки. При этом вначале формируют сигнал на отключение сеансной нагрузки и только после этого запрещают работу всех разрядных устройств, дополнительно блокируют потребление по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей.This situation will occur in the event of a loss of orientation of the solar cells of the spacecraft on the Sun, an emergency discharge of the batteries and disconnection of some of the discharge devices when the power of the remaining discharge devices is insufficient to power the load. In this case, at first, a signal is generated to disconnect the session load and only after that the operation of all discharge devices is prohibited, the consumption is additionally blocked by unregulated discharge circuits of the batteries.

При использовании в качестве аккумуляторных батарей литий-ионных аккумуляторных батарей, в процессе разряда уровень заряженности АБ контролируют по их напряжению либо напряжению аккумуляторов каждой аккумуляторной батареи.When using lithium-ion rechargeable batteries as rechargeable batteries, during the discharge, the charge level of the batteries is controlled by their voltage or the voltage of the rechargeable batteries of each rechargeable battery.

При этом запрещают работу всех разрядных устройств при достижении напряжения на аккумуляторной батарее величины не менее (2,7n+ΔU(n-1)), В, либо напряжения на каком-либо аккумуляторе не менее 2,7 В, где n - число аккумуляторов в аккумуляторной батарее, a ΔU - максимально допустимый разбаланс аккумуляторов по напряжению, В.At the same time, the operation of all discharge devices is prohibited when the voltage on the battery reaches at least (2.7n + ΔU (n-1)), V, or the voltage on any battery is at least 2.7 V, where n is the number of batteries in the battery, a ΔU is the maximum allowable voltage imbalance of the batteries, V.

На фиг.2 приведена разрядная характеристика литий-ионного аккумулятора ЛИГП-10А, изготовления предприятия ОАО "Сатурн", г.Краснодар.Figure 2 shows the discharge characteristic of the lithium-ion battery LIGP-10A, manufactured by the company OJSC "Saturn", Krasnodar.

Как видно из чертежа, по характеру снижения напряжения аккумулятора, при напряжении 2,7 В емкость в аккумуляторе минимальна.As can be seen from the drawing, by the nature of reducing the battery voltage, at a voltage of 2.7 V, the capacity in the battery is minimal.

В случае если контроль аккумуляторной батареи проводится по ее общему напряжению, необходимо 2,7 В умножить на количество аккумуляторов в последовательной цепи аккумуляторной батареи и добавить величину (поправку), учитывающую допустимый разбаланс аккумуляторов по напряжению. При этом выбрать «худший» вариант, когда все аккумуляторы, кроме одного, равны по напряжению и превосходят упомянутый один на величину допустимого разбаланса по напряжению.If the battery is controlled by its total voltage, it is necessary to multiply 2.7 V by the number of batteries in the series battery circuit and add a value (correction) that takes into account the permissible battery voltage imbalance. At the same time, choose the “worst” option when all the batteries, except for one, are equal in voltage and exceed the mentioned one by the value of the permissible voltage imbalance.

После восстановления ориентации солнечных батарей на Солнце и заряда аккумуляторных батарей до заданного значения напряжения, снимают запрет на работу разрядных устройств и блокировку по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей.After restoring the orientation of solar batteries to the Sun and charging batteries to a predetermined voltage value, the ban on the operation of discharge devices and blocking by unregulated discharge circuits of batteries is removed.

Таким образом, заявляемый способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата обеспечивает предотвращение выхода из строя аккумуляторов литий-ионной АБ и восстановление нормального функционирования СЭС в процессе и после нештатной или аварийной ситуации КА, что повышает надежность СЭС и КА в целом.Thus, the claimed method of controlling the autonomous power supply system of the spacecraft ensures the prevention of failure of lithium-ion batteries and restoration of the normal operation of the SES during and after an emergency or emergency of the spacecraft, which increases the reliability of the spacecraft and the spacecraft as a whole.

Claims (2)

1. Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата, содержащей солнечную батарею и «N» аккумуляторных батарей, каждая из которых состоит из «n» последовательно соединенных аккумуляторов, где «N»≥1, стабилизатор напряжения, включенный между солнечной батареей и нагрузкой и «N» зарядных и разрядных устройств, заключающийся в управлении стабилизатором напряжения и зарядно-разрядными устройствами в зависимости от входного и выходного напряжения системы электроснабжения, степени заряженности и разряженности аккумуляторных батарей, запрете на работу соответствующего зарядного устройства при достижении предельного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, запрете на работу соответствующего разрядного устройства при достижении предельного уровня разряженности данной аккумуляторной батареи, снятии этого запрета при достижении определенного уровня заряженности данной аккумуляторной батареи, запрете на работу всех разрядных устройств, когда мощности оставшихся в работе разрядных устройств недостаточно для питания нагрузки, отличающийся тем, что при использовании в качестве аккумуляторных батарей - литий-ионных аккумуляторных батарей, в процессе разряда уровень заряженности контролируют по их напряжению либо напряжению аккумуляторов каждой аккумуляторной батареи, кроме того, нагрузка разделена на дежурную и сеансную составляющие, при этом в случае потери ориентации солнечных батарей на Солнце, аварийном разряде аккумуляторных батарей и отключении части разрядных устройств, когда мощности оставшихся в работе разрядных устройств недостаточно для питания нагрузки, вначале формируют сигнал на отключение сеансной нагрузки, после чего запрещают работу всех разрядных устройств, дополнительно блокируют потребление по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей, а после восстановления ориентации солнечных батарей на Солнце и заряда аккумуляторных батарей до заданного значения напряжения снимают запрет на работу разрядных устройств и блокировку по нерегулируемым цепям разряда аккумуляторных батарей.1. A method for controlling an autonomous power supply system of a spacecraft containing a solar battery and “N” rechargeable batteries, each of which consists of “n” series-connected batteries, where “N” ≥1, a voltage regulator connected between the solar battery and the load and “ N ”of charging and discharging devices, which consists in controlling the voltage stabilizer and charging and discharging devices depending on the input and output voltage of the power supply system, the degree of charge and discharge batteries, the prohibition of the operation of the corresponding charger when reaching the maximum charge level of this battery, the removal of this ban upon reaching a certain level of discharge of the battery, the ban on the operation of the corresponding discharge device when the limit is reached, the discharge of this battery when a certain level of charge of the battery, the prohibition of all discharge terns, when the power of the remaining discharge devices is not enough to power the load, characterized in that when using lithium-ion batteries as batteries, during the discharge, the charge level is controlled by their voltage or the voltage of the batteries of each battery, in addition, the load is divided into standby and session components, in the case of a loss of orientation of the solar cells in the sun, emergency discharge of the batteries and disconnection of part p charging devices, when the power of the remaining discharge devices is not enough to power the load, first they generate a signal to disconnect the session load, then they prohibit the operation of all discharge devices, additionally block consumption by unregulated discharge circuits of the batteries, and after restoring the orientation of the solar batteries to the Sun and the battery charge to a predetermined voltage value removes the ban on the operation of discharge devices and locks on unregulated discharge circuits mutator batteries. 2. Способ управления автономной системой электроснабжения космического аппарата по п.1, отличающийся тем, что запрещают работу всех разрядных устройств при достижении напряжения на аккумуляторной батарее величины (2,7·n+ΔU·(n-1)), В, либо напряжения на каком-либо аккумуляторе 2,7 В, где ΔU - максимально допустимый разбаланс аккумуляторов по напряжению, В. 2. The control method for the autonomous power supply system of the spacecraft according to claim 1, characterized in that the operation of all discharge devices is prohibited when the voltage on the battery reaches (2.7 · n + ΔU · (n-1)), V, or voltage on any 2.7 V battery, where ΔU is the maximum allowable voltage imbalance of the batteries, V.
RU2010141492/07A 2010-10-08 2010-10-08 Method to control autonomous system of spacecraft power supply RU2470440C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010141492/07A RU2470440C2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Method to control autonomous system of spacecraft power supply

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010141492/07A RU2470440C2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Method to control autonomous system of spacecraft power supply

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010141492A RU2010141492A (en) 2012-04-20
RU2470440C2 true RU2470440C2 (en) 2012-12-20

Family

ID=46032214

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010141492/07A RU2470440C2 (en) 2010-10-08 2010-10-08 Method to control autonomous system of spacecraft power supply

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2470440C2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2521538C2 (en) * 2012-08-14 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2524696C2 (en) * 2012-07-06 2014-08-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" Method to control autonomous system of geostationary spacecraft power supply
RU2576795C2 (en) * 2014-05-20 2016-03-10 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2686072C1 (en) * 2018-04-25 2019-04-24 Владимир Николаевич Горюнов Automatic monitoring of battery pack with temperature control

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1133213A (en) * 1964-10-07 1968-11-13 Interelectric Ag Electrical power pack
FR2592242A1 (en) * 1985-12-23 1987-06-26 Matra Power-regulating device with sequential switching and installation applying same
RU2059988C1 (en) * 1991-07-12 1996-05-10 Научно-производственное объединение прикладной механики Autonomous power supply for satellite
RU2168828C1 (en) * 1999-11-17 2001-06-10 ФГУП Научно-производственный центр "Полюс" Method for controlling off-line power supply system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1133213A (en) * 1964-10-07 1968-11-13 Interelectric Ag Electrical power pack
FR2592242A1 (en) * 1985-12-23 1987-06-26 Matra Power-regulating device with sequential switching and installation applying same
RU2059988C1 (en) * 1991-07-12 1996-05-10 Научно-производственное объединение прикладной механики Autonomous power supply for satellite
RU2168828C1 (en) * 1999-11-17 2001-06-10 ФГУП Научно-производственный центр "Полюс" Method for controlling off-line power supply system

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2524696C2 (en) * 2012-07-06 2014-08-10 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решётнева" Method to control autonomous system of geostationary spacecraft power supply
RU2521538C2 (en) * 2012-08-14 2014-06-27 Открытое акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнева" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2576795C2 (en) * 2014-05-20 2016-03-10 Акционерное общество "Информационные спутниковые системы" имени академика М.Ф. Решетнёва" Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2686072C1 (en) * 2018-04-25 2019-04-24 Владимир Николаевич Горюнов Automatic monitoring of battery pack with temperature control

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010141492A (en) 2012-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2521538C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2467449C2 (en) Method to control autonomous power supply system of spacecraft
US12088103B2 (en) Direct current distribution based charging/discharging system for battery formation
US10763682B2 (en) Energy storage system and controlling method thereof
KR102234290B1 (en) Energy storage system and controlling method the same
KR20150142673A (en) Accumulator battery management system
WO2015112178A2 (en) Voltage regulation for battery strings
WO2018094501A1 (en) Conversion circuit device for uninterruptible power supply (ups) systems
RU2411618C1 (en) Method for operation of lithium-ion accumulator battery in autonomous system of power supply of artificial earth satellite
RU2535301C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2470440C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
RU2168828C1 (en) Method for controlling off-line power supply system
CN107257160B (en) DC operation power supply system and control method thereof
RU2479894C2 (en) METHOD TO CHARGE LITHIUM-ION ACCUMULATOR BATTERY FROM n SERIALLY CONNECTED ACCUMULATORS WITH BALANCING RESISTORS CONNECTED TO THEM VIA SWITCHBOARDS
RU2572396C1 (en) Method to control autonomous power supply system of spacecraft
JP5409163B2 (en) Lithium-ion battery management device, management method, and lithium-ion battery system
RU2408958C1 (en) Method of using lithium-ion accumulator battery in standalone electric power supply system for artificial earth satellite
JP2002058170A (en) Uninterruptible power supply
RU2488198C1 (en) Stabilised combined power supply source
RU2567930C2 (en) Method of load power supply by direct current in self-contained system of power supply of space vehicle
RU2541512C2 (en) Method to control autonomous system of spacecraft power supply
CN112803574A (en) Multi-stage security protection method and system for small satellite power supply
RU2689401C1 (en) Method of providing autonomous power supply
RU173905U1 (en) COMPLEX OF AUTOMATION AND STABILIZATION OF POWER SUPPLY OF SPACE VEHICLE
RU2634473C2 (en) Method of controlling independent power supply system of spacecraft

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20171009