[发明专利]一种用于立方星的电源系统及能源分级调控方法

摘要

一种用于立方星的电源系统及能源分级调控方法，该方法首先采集电压、温度等工作参数，判断出蓄电池组是否处于正常的工作状态。如果蓄电池组处于正常的工作状态，将判断蓄电池电压所在的阈值范围，并以此为依据设定和调整卫星负载开关机状态，从而调整负载功率与太阳电池阵输出功率的平衡，维持蓄电池组荷电在始终处于预设的范围。如果判断出蓄电池组电压低于正常工作电压，则发送指令将蓄电池组断开以避免蓄电池组被过放电。如果判断出蓄电池组已发生失效，则将电池组彻底从系统中切除，进行故障隔离。该方法用软件完全替代了功率调节硬件电路，比传统方法需要更少的硬件资源，设置更灵活，并有利提高立方星能源系统的比能量。

主权项

1.一种用于立方星的电源系统能源分级调控方法，系统包括太阳电池阵、蓄电池组和m组负载；太阳电池阵包括P个分阵，P、m为正整数；每个分阵通过一个隔离二极管与母线连接，蓄电池组采用锂离子电池组；蓄电池组与母线正之间串有由开关K1、开关K2和二级管D1组成的电路，电路连接方式为K2与二极管D1串联后，再与开关K1并联；二极管D1阴极与蓄电池组直接连接；m组负载通过每组各自的开关与母线相连接，模拟负载与卫星真实负载并联；所述的每个太阳电池分阵由多只单体太阳电池串联而成，串联数根据蓄电池组电压确定，确保串联后太阳电池阵总的输出电压应高于蓄电池组总电压；当m组负载开关全部闭合、即m组负载全部投入工作时，负载消耗的电流之和大于P个太阳电池阵的输出电流总和；其特征在于步骤如下：1)将m组负载按重要程度分为m级；负载i对应卫星第i级负载，负载i开启工作时卫星可实现最基本功能；开机顺序为：1级负载→2级负载，……，m级负载；i＝1，2……m；2)i级负载开机工作通过如下条件设置：采集并判断蓄电池组电压，当蓄电池组电压大于i级负载开机门限电压Von(i)时，i级负载开机；3)采集并判断蓄电池组电压，当蓄电池组电压小于i级负载关机门限电压Voff(i)时，i级负载关机；4)采集蓄电池组电压，当蓄电池组电压≤蓄电池组过放电门限电压且连续持续10秒，发送“K1断开”指令；将K1断开,蓄电池组与母线断开；在K1状态为“断开”的情况下，当蓄电池组自动接入门限值≤蓄电池组电压≤蓄电池组电压工作上限，同时蓄电池组温度≥正常工作温度下限值、且连续持续10秒时，发送“K1接通”指令，将K1接通,蓄电池组重新与母线连接；5)采集蓄电池组电压，在开关K2接通的情况下，当蓄电池组电压小于电池放电失效门限电压且持续10秒，此时发送“K2断开”指令，同时设置仅保留最重要的1级负载开机工作，将其余各级负载均断电，并进入“电池异常模式”；所述电池放电失效门限电压为2.7V＊蓄电池串联节数；在“电池异常模式”下，仅保留最重要的1级负载长期开机工作，2级负载按如下流程进行调控，其余各级负载不工作：采集母线电压，当母线电压≥4.00V＊蓄电池串联节数且连续持续30秒，2级负载开机；当母线电压≤3.9V＊蓄电池串联节数且连续持续30秒，2级负载关机。