專利名稱：多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置及其控制方法，適用于航天電源控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
深空探測中，考慮到發(fā)射成本等問題，經(jīng)常會使多個探測器一起發(fā)射且協(xié)同工作。在探測器抵達(dá)目的地前的飛行過程中，各探測器自身蓄電池會存在不同程度的自放電問題，為了防止自放電現(xiàn)象嚴(yán)重后影響探測器進(jìn)一步工作，需要在飛行過程中的光照期對蓄電池進(jìn)行充電。雖然各探測器均有太陽帆板，但是各自展開與收攏操作較為繁瑣，如果遇到展開空間受限制等問題時可能無法同時展開，需要分時段各自展開，以致影響探測器及時充電。目前國內(nèi)外還沒有相關(guān)論文或?qū)＠墨I(xiàn)提出過能對探測器電源分系統(tǒng)間相互充電實現(xiàn)控制的電源裝置或控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置及其控制方法，電路結(jié)構(gòu)簡單、易于工程實現(xiàn)，能夠通過展開一個探測器的太陽帆板實現(xiàn)給多個探測器進(jìn)行充電的功能，能夠有效的解決多探測器相互充電的問題，從而省去展開多個探測器太陽帆板的繁瑣步驟，實現(xiàn)太陽帆板的合理利用，同時操作更加安全，有效提高了各探測器在軌工作的可靠性。為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明的一個技術(shù)方案是提供一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置，其中設(shè)多個探測器中的任意一個為第一探測器，其他的至少一個探測 器為第二探測器；則所述裝置中包含
第一探測器中相連接的太陽陣及充電控制電路，通過切換能夠分別為包含第一探測器及各個第二探測器在內(nèi)的任意一個探測器進(jìn)行充電；
若干個脫落插頭，作為第一探測器分別與各個第二探測器之間電氣連接的接插件，在發(fā)射時即保持連接以構(gòu)成相應(yīng)探測器之間功率傳輸與信號傳遞的通道；
若干個充電開關(guān)，分別設(shè)置在第一探測器與各個第二探測器之間功率傳輸?shù)碾娐分?；任意一個第二探測器中充電開關(guān)的通斷，能夠?qū)崿F(xiàn)該第二探測器與第一探測器之間功率傳輸電路的導(dǎo)通或斷開；
充電切換開關(guān)，設(shè)置有若干觸點分別連接至第一探測器及各個第二探測器，通過在充電切換開關(guān)的觸點間切換，將第一探測器的充電控制電路分別與相應(yīng)探測器連通實現(xiàn)充電；
反饋切換開關(guān)，設(shè)置有若干觸點分別連接至第一探測器及各個第二探測器，通過在反饋切換開關(guān)的觸點間切換，分別將相應(yīng)探測器的充電反饋信號接入至第一探測器的充電控制電路。每個探測器中設(shè)置有蓄電池組，以及通過放電開關(guān)與蓄電池組并聯(lián)的電容陣。
所述充電控制電路具有S3R或S4R型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個技術(shù)方案是提供一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的控制方法，采用上述裝置實現(xiàn)，其中設(shè)多個探測器中的任意一個為第一探測器，其他的至少一個探測器為第二探測器；進(jìn)一步設(shè)第二探測器中的任意一個探測器為第三探測器，則通過第一探測器的充電控制電路對第三探測器進(jìn)行充電時，所述控制方法包含以下步驟
首先，接通第一探測器的放電開關(guān)，將第一探測器中的電容陣與蓄電池組導(dǎo)通，利用所述充電控制電路為第一探測器的蓄電池組進(jìn)行充電；
其次，將第三探測器的充電開關(guān)閉合，實現(xiàn)第一探測器與第三探測器之間功率傳輸電路的導(dǎo)通；
之后，先切換反饋切換開關(guān)的觸點，使所述充電控制電路的反饋輸入端與第三探測器連接；
再切換充電切換開關(guān)的觸點，使所述充電控制電路的功率輸出端與第三探測器中設(shè)置的電容陣連接；
當(dāng)?shù)谌綔y器的電容陣電壓達(dá)到設(shè)定數(shù)值后，閉合第三探測器的放電開關(guān)，通過第三探測器的電容陣對第三探測器的蓄電池組進(jìn)行充電。當(dāng)?shù)谌綔y器充電完成后，首先斷開第三探測器中蓄電池組與電容陣之間的放電開關(guān);
之后，先切換充電切換開關(guān)的觸點，使所述充電控制電路的功率輸出端與第一探測器的電容陣連接；
再切換反饋切換開關(guān)的觸點，使所述充電控制電路的反饋輸入端與第一探測器連接；最后，斷開第三探測器的充電開關(guān)，使第一探測器與第三探測器之間功率傳輸電路的連接斷開。在對第三探測器進(jìn)行充電之前，需要先確保第一探測器與第三探測器之間脫落插頭的可靠連接；并且，使充電切換開關(guān)和反饋切換開關(guān)的觸點，均切換到與第一探測器的電容陣導(dǎo)通的位置；此時第一探測器和第三探測器的放電開關(guān)均斷開，第三探測器的充電開關(guān)也斷開。本發(fā)明上述技術(shù)方案的優(yōu)點和有益效果是在探測器間設(shè)立了充電開關(guān)，在不需要兩器聯(lián)合工作時可以斷開相應(yīng)的電氣連接，防止誤動作影響兩器各自功能。本發(fā)明還通過設(shè)置在各個探測器之前切換來對應(yīng)構(gòu)成功率輸出回路的充電切換開關(guān)，以及在各個探測器之前切換來對應(yīng)構(gòu)成充電反饋回路的反饋切換開關(guān)，從而能夠利用任意一個探測器的充電控制電路，實現(xiàn)對該探測器以及其他各個探測器分別充電的目的。本發(fā)明的控制方法中，主要通過對充電反饋電路與功率傳輸電路的先后切換控制，實現(xiàn)不同探測器間的相互充電，即，以依次導(dǎo)通充電開關(guān)、反饋切換開關(guān)、充電切換開關(guān)至該探測器的順序來進(jìn)行充電，而在充電完成后則以充電切換開關(guān)、反饋切換開關(guān)、充電開關(guān)的相反順序來依次斷開。因此，本發(fā)明的電路結(jié)構(gòu)簡單，成功實現(xiàn)利用一個探測器充電電路對多個探測器·的蓄電池組進(jìn)行充電的功能，為深空探測中多探測器相互充電的實際要求提供了技術(shù)支持，極大提高了太陽帆板利用率，簡化了探測器在飛行過程中的操作流程，提高了各探測器在軌工作的可靠性。


以下將結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。圖I是本發(fā)明所述多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置中兩器充電前的電氣連接圖2是本發(fā) 明所述多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置中兩器充電時的電氣連接圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合圖I 圖2對本發(fā)明的多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置及其控制方法作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖I，本實施例中以兩個探測器(下文稱為Z器、X器)之間的充電控制電路為例進(jìn)行說明，其中主要包含一個探測器的充電控制電路6，脫落插頭7，充電開關(guān)1，充電切換開關(guān)4，反饋切換開關(guān)5。具體在本例中使用了 Z器中相連的太陽陣及充電控制電路6，對Z器和X器進(jìn)行充電。其中，Z器的充電控制電路6的輸出端，通過充電切換開關(guān)4的其中一個觸點可以連通Z器的蓄電池組及電容陣，或者切換到另一個觸點來連通X器的蓄電池及電容陣。而反饋切換開關(guān)5的兩個觸點，則分別與Z器和X器的蓄電池組及電容陣連接，通過切換將Z器或X器的反饋信號接入到Z器的充電控制電路6的反饋輸入端。并且，Z器的蓄電池組通過放電開關(guān)3與其電容陣并聯(lián)；X器的蓄電池組通過放電開關(guān)2與其電容陣并聯(lián)。在Z器的蓄電池組通過脫落插頭7電氣連接至X器的蓄電池組及電容陣的通路中，設(shè)置了所述充電開關(guān)I。同理，如果需要使用X器對Z器充電，則交換圖I中兩器的電路連接即可實現(xiàn)。如果要實現(xiàn)更多數(shù)量的探測器間相互充電，比如Z器還需要對A器充電，則按照Z器對X器的充電電路，再增加一套對A器的功率傳輸電路和充電反饋電路即可例如是，設(shè)置脫落插頭7將Z器與A器的蓄電池組電氣連接，為A器配置一個可控制其功率傳輸電路啟停的充電開關(guān)1，為充電切換開關(guān)4設(shè)置三個觸點來分別連接Z器、X器、A器的蓄電池組，同時為反饋切換開關(guān)5設(shè)置三個觸點來分別引入Z器、X器、A器的蓄電池組的反饋信號。另外，在其他擴展的實施例中，除了通過Z器連接X器和A器進(jìn)行充電外，還可以同時使得X器以類似方式連接Z器和A器作為備用，在Z器的充電電路不能完成工作時，切換到X器提供充電功率。對于多探測器間充電的裝置來說，其中所述的充電控制電路6是各個探測器自身的充電電路，可以采用S3R、S4R等多種拓?fù)?。本發(fā)明通過使用其中任意一個探測器的充電控制電路6，實現(xiàn)對該探測器及其余探測器的充電功能。所述的脫落插頭7是提供充電控制電路6的那一個探測器與其余各個探測器之間電氣連接的接插件，根據(jù)探測器的數(shù)量來相應(yīng)配置。所述脫落插頭7在整器發(fā)射時即保持連接，作為探測器間功率傳輸與信號傳遞的通道。所述的充電開關(guān)I為各個探測器的功率傳輸電路中的一個繼電器，負(fù)責(zé)控制相應(yīng)功率傳輸電路的通斷，充電開關(guān)I的閉合后能夠使相應(yīng)的功率傳輸電路接通。根據(jù)探測器的數(shù)量來相應(yīng)配置充電開關(guān)1，如果一臺探測器發(fā)生事故，可通過斷開該探測器的充電開關(guān)1，來切斷其余探測器與它的聯(lián)系?；蛘撸恍枰綔y器間聯(lián)合工作時，也可以用來斷開連接，防止誤動作影響各個探測器各自的功能。所述的充電切換開關(guān)4為功率傳輸電路中的另一個繼電器，對應(yīng)探測器數(shù)量設(shè)置的若干個觸點，可以分別接通各個探測器的功率傳輸電路，使得所控制的充電電路能夠在各個探測器間切換充電，達(dá)到使用一臺探測器為多臺進(jìn)行充電的目的。所述的反饋切換開關(guān)5為向充電電路反饋的切換開關(guān)，對應(yīng)探測器數(shù)量設(shè)置的若干觸點，可以分別將各臺探測器蓄電池組的反饋信號接入充電電路，進(jìn)行充電控制。如對Z器充電，則接入Z器蓄電池組的反饋信號；如對X器充電，則接入X器蓄電池組的反饋信號，以此類推。配合參見圖I、圖2所示，通過上述結(jié)構(gòu)的裝置，本發(fā)明還進(jìn)一步提供了多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的控制方法；以兩個探測器間Z器為X器充電為例，該方法具體包括·以下步驟。步驟1，充電前的電氣連接及開關(guān)狀態(tài)如圖I所示，首先確定兩器間功率傳輸通過脫落插頭7連接，以建立兩器間的電氣連接，并使兩器功率地實現(xiàn)共地。步驟2，閉合充電開關(guān)1，實現(xiàn)兩器充電功率電路的導(dǎo)通。步驟3，確認(rèn)Z器的充電控制電路6能夠正常運作，以實現(xiàn)相應(yīng)的充電功能。充電過程中，先接通Z器的放電開關(guān)3，使其電容陣與蓄電池組導(dǎo)通而處于充電工作狀態(tài)，此時充電控制電路6為Z器的蓄電池組充電。而在需要為X器蓄電池組充電時，必須先使反饋切換開關(guān)5連通到X器，保證反饋變化后充電回路仍連接在Z器的蓄電池組上，這樣即使反饋電壓較小，充電電流很大，電流依然充到蓄電池組中，電壓變化不大，之后再使充電切換開關(guān)4連通到X器，達(dá)到對X器充電的目的。反之如果先使充電切換開關(guān)4連通到X器，則較大的充電電流會充到X器的電容陣上，電容陣上累積大電流會導(dǎo)致電壓升高，進(jìn)而導(dǎo)致母線電壓升高，影響母線輸出。在閉合充電切換開關(guān)4后，相應(yīng)的充電回路完全建立，觀察X器充電電容陣的電壓，正常后接通X器的蓄電池組的放電開關(guān)2，開始對X器蓄電池充電，充電時的電路如圖2所示。 X器蓄電池組的放電開關(guān)2必須在充電電路接通，且X器充電電容陣的電壓建立后才接通，以防止蓄電池對電容陣大電流瞬間充電，損壞電容陣。步驟4，斷開充電連接
同理，在斷開充電時，首先斷開X器蓄電池組的放電開關(guān)2，然后嚴(yán)格按照先將充電切換開關(guān)4連通到Z器，繼而將反饋切換開關(guān)5連通到Z器的順序進(jìn)行切換。此時如果先將反饋切換開關(guān)5連通到Z器，則會按照Z器蓄電池組的反饋給X器的電容陣充電，很容易將大電流充到電容陣上，影響X器的母線電壓。反饋切換開關(guān)5完成切換后，斷開兩器間的充電開關(guān)I。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹，但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置，其特征在于， 設(shè)多個探測器中的任意一個為第一探測器，其他的至少一個探測器為第二探測器；則所述裝置中包含 第一探測器中相連接的太陽陣及充電控制電路(6)，通過切換能夠分別為包含第一探測器及各個第二探測器在內(nèi)的任意一個探測器進(jìn)行充電； 若干個脫落插頭(7)，作為第一探測器分別與各個第二探測器之間電氣連接的接插件，在發(fā)射時即保持連接以構(gòu)成相應(yīng)探測器之間功率傳輸與信號傳遞的通道； 若干個充電開關(guān)(1)，分別設(shè)置在第一探測器與各個第二探測器之間功率傳輸?shù)碾娐分?；任意一個第二探測器中充電開關(guān)(I)的通斷，能夠?qū)崿F(xiàn)該第二探測器與第一探測器之間功率傳輸電路的導(dǎo)通或斷開； 充電切換開關(guān)(4)，設(shè)置有若干觸點分別連接至第一探測器及各個第二探測器，通過在充電切換開關(guān)(4)的觸點間切換，將第一探測器的充電控制電路(6)分別與相應(yīng)探測器連通實現(xiàn)充電； 反饋切換開關(guān)(5)，設(shè)置有若干觸點分別連接至第一探測器及各個第二探測器，通過在反饋切換開關(guān)(5)的觸點間切換，分別將相應(yīng)探測器的充電反饋信號接入至第一探測器的充電控制電路(6)。
2.如權(quán)利要求I所述多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置，其特征在于，每個探測器中設(shè)置有蓄電池組，以及通過放電開關(guān)與蓄電池組并聯(lián)的電容陣。
3.如權(quán)利要求I所述多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的裝置，其特征在于，所述充電控制電路(6)具有S3R或S4R型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。
4.一種多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的控制方法，采用如權(quán)利要求I所述的裝置實現(xiàn)，其特征在于， 設(shè)多個探測器中的任意一個為第一探測器，其他的至少一個探測器為第二探測器；進(jìn)一步設(shè)第二探測器中的任意一個探測器為第三探測器，則通過第一探測器的充電控制電路(6)對第三探測器進(jìn)行充電時，所述控制方法包含以下步驟 首先，接通第一探測器的放電開關(guān)(3)，將第一探測器中的電容陣與蓄電池組導(dǎo)通，利用所述充電控制電路(6)為第一探測器的蓄電池組進(jìn)行充電； 其次，將第三探測器的充電開關(guān)(I)閉合，實現(xiàn)第一探測器與第三探測器之間功率傳輸電路的導(dǎo)通； 之后，先切換反饋切換開關(guān)(5)的觸點，使所述充電控制電路(6)的反饋輸入端與第三探測器連接； 再切換充電切換開關(guān)(4)的觸點，使所述充電控制電路(6)的功率輸出端與第三探測器中設(shè)置的電容陣連接； 當(dāng)?shù)谌綔y器的電容陣電壓達(dá)到設(shè)定數(shù)值后，閉合第三探測器的放電開關(guān)(2)，通過第三探測器的電容陣對第三探測器的蓄電池組進(jìn)行充電。
5.如權(quán)利要求4所述的多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的控制方法，其特征在于， 當(dāng)?shù)谌綔y器充電完成后，首先斷開第三探測器中蓄電池組與電容陣之間的放電開關(guān)(2)； 之后，先切換充電切換開關(guān)(4)的觸點，使所述充電控制電路(6)的功率輸出端與第一探測器的電容陣連接； 再切換反饋切換開關(guān)(5)的觸點，使所述充電控制電路(6)的反饋輸入端與第一探測器連接； 最后，斷開第三探測器的充電開關(guān)(1)，使第一探測器與第三探測器之間功率傳輸電路的連接斷開。
6.如權(quán)利要求4所述的多探測器電源分系統(tǒng)間相互充電的控制方法，其特征在于， 在對第三探測器進(jìn)行充電之前，需要先確保第一探測器與第三探測器之間脫落插頭(7)的可靠連接；并且，使充電切換開關(guān)(4)和反饋切換開關(guān)(5)的觸點，均切換到與第一探測器的電容陣導(dǎo)通的位置；此時第一探測器和第三探測器的放電開關(guān)(2、3)均斷開，第三探測器的充電開關(guān)(I)也斷開。
全文摘要
本發(fā)明是一種多探測器電源分系統(tǒng)間實現(xiàn)相互充電的裝置及控制方法，設(shè)置有探測器之間的脫落插頭，各個探測器各自的充電開關(guān)，在各個探測器之前切換來對應(yīng)構(gòu)成功率輸出回路的充電切換開關(guān)，以及在各個探測器之前切換來對應(yīng)構(gòu)成充電反饋回路的反饋切換開關(guān)，從而利用任意一個探測器的充電控制電路，實現(xiàn)對該探測器以及其他各個探測器分別充電的目的。在控制方法中，嚴(yán)格遵守先連通反饋切換開關(guān)，再連通充電切換開關(guān)至該探測器的順序來進(jìn)行充電，充電完成后則以相反順序斷開相應(yīng)的開關(guān)。因此，本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)簡單可靠，易于工程實現(xiàn)，對衛(wèi)星能量的合理利用及能量平衡的實現(xiàn)具有重要的工程應(yīng)用價值。
文檔編號H02J7/35GK102946134SQ20121052622
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月10日
發(fā)明者劉勇, 金波, 周健, 許峰, 劉 東, 張婷婷 申請人:上海空間電源研究所