1?2為 上拉電阻，R3、R4為匹配電阻，幾個電阻間的關(guān)系為:R3= R4>> Rl= R2。表決器輸入輸出關(guān) 系示例如表2所示，表決器實現(xiàn)表決結(jié)果V0UT等于VI、V2、V3、V4四者的中間值，VI、V2、V3、V4 任何一路發(fā)生錯誤，V0UT能夠從另外三路得到正確的輸出結(jié)果。
[0017] 表2
附圖2中，對雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的可靠性要求保證任何一個端口失效都不會造成另外 一個端口失效，這樣就保證了整體可靠性。表決電路采用高可靠電路結(jié)構(gòu)，從VI、V2、V3、V4 這四個變量中選取一個中間值作為VBCM輸出，任何一路輸入信號失效VBCM仍然能夠保證其 正確性，附圖4中，表決電路對VI、V2和V3、V4先分別取小，再對兩個結(jié)果取大，從而實現(xiàn)取中 間值的目的，這樣做的優(yōu)點是硬件電路的對稱性，表決電路A部分和表決電路B部分電路形 式完全一樣，有利于電源控制器的模塊化設(shè)計。
[0018] 在表2中，對于例5表決，如果VI、V2為故障狀態(tài)，V0UT表決正確;對于例6表決，如果 V2、V4為故障狀態(tài)，V0UT表決正確。因此，在特定情況下，VI、V2、V3、V4有兩路發(fā)生故障，V0UT 仍然能夠正確輸出，所以相對于三冗余設(shè)計，本發(fā)明的四冗余設(shè)計可靠性有所提高。
[0019] 本發(fā)明所采用的這種對稱的電路結(jié)構(gòu)，有利于實現(xiàn)電源控制器的模塊化設(shè)計，附 圖2所示的電路位于遙測遙控單元，遙測遙控單元分為主、備兩個模塊。BCM1、BCM2及其所屬 的4個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器位于主遙測遙控單元，BCM3、BCM4及其所屬的4個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換 器位于備遙測遙控單元。由于電路結(jié)構(gòu)對稱性，主遙測遙控單元和備遙測遙控單元可實現(xiàn) 完全相同的設(shè)計。
[0020] 總線的設(shè)計可以采用如附圖5所示的LVDS通信方式，總線包括CLK和CMD兩個信號， 主站為附圖2中主份或備份控制器，子站為附圖2中各雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器。
[0021] 通信規(guī)約如附圖6所示所示：16位指令碼包括地址碼、通道碼、和數(shù)模轉(zhuǎn)換值三個 字段。當(dāng)CLK為1時，CMD上升沿定義為起始條件。當(dāng)CLK為1時，CMD下降沿定義為停止條件。通 信過程中，主站控制CMD狀態(tài)在CLK為0時發(fā)生變化，從站在CLK下降沿之后讀取總線信號CMD 數(shù)據(jù)，在地址位正確的條件下，當(dāng)停止位發(fā)生之后，數(shù)模轉(zhuǎn)換才生效。
[0022]綜上所述，本發(fā)明的高可靠冗余的衛(wèi)星電源控制器電池充電管理單元（1)采用四 冗余對稱結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，每個BCM( BCM1、BCM2、BCM3、BCM4)輸入信號包括充電電壓值、充電 電流值、蓄電池電壓采樣信號VBAT和主誤差信號VMEA。
[0023] (2)充電電流及電壓設(shè)定通過雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)，兩個端口通過主、備總線分 別連接主、備控制器，以保證其可靠性，主份或備份控制器任何一個失效，另外一個控制器 仍然能夠設(shè)置電池充電電流和最高充電電壓。
[0024] (3)各BCM單元的輸出信號(￥1、￥2、￥3、￥4)連接到表決電路，經(jīng)過表決，產(chǎn)生￥801信 號，任何一個BCM單元失效，表決電路都能根據(jù)其他三路BCM單元輸出信號表決產(chǎn)生正確的 輸出。
[0025] (4)雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的可靠性要求任何一個端口失效都不會造成另外一個端口 失效，這樣就保證了整體可靠性。
[0026] (5 )表決電路采用高可靠電路結(jié)構(gòu)，從VI、V2、V3、V4這四個變量中選取一個中間值 作為VBCM輸出，任何一路輸入信號失效VBCM仍然能夠保證其正確性。
[0027] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的 保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種四冗余、雙總線接口的適用于模塊化設(shè)計的衛(wèi)星電源控制器的充電管理單元， 其特征在于:所述充電管理單元包括四個電池充電管理子單元BCM1、BCM2、BCM3、BCM4，和8 個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器;每個BCM輸入信號包括充電電壓值、充電電流值、蓄電池電壓采樣信 號VBAT和主誤差信號VMEA，其中，充電電流值及充電電壓值通過雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器獲得;所 述雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的兩個端口通過主、備總線分別連接主、備控制器;每個BCM的輸出信 號連接到四冗余表決器，經(jīng)過表決，產(chǎn)生VBCM信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器的充電管理單元控制系統(tǒng)，其特征在于： BCM1、BCM2及其所屬的4個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器位于主遙測遙控單元，BCM3、BCM4及其所屬的4 個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器位于備遙測遙控單元。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器的充電管理單元控制系統(tǒng)，其特征在于:所述 四冗余表決器從四路輸入信號中選取一個中間值作為輸出，即： VOUT = MAX { MIN(V1,V2), MIN(V3,V4) }, 其中，MAX為取大操作，MIN為取小操作，VI、￥2、￥3、￥4為表決器輸入信號，￥0171為表決器 輸出信號。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器的充電管理單元控制系統(tǒng)，其特征在于:所述 主、備控制器與雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器之間的通信由內(nèi)總線實現(xiàn)，內(nèi)總線采用一主多從的通信 模式，基于低電壓差分信號LVDS實現(xiàn);其中，主站為主份或備份控制器，子站為雙端口數(shù)模 轉(zhuǎn)換器，總線包括CLK和CMD兩個信號。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的衛(wèi)星電源控制器的充電管理單元控制系統(tǒng)，其特征在于:所述 CMD信號為16位指令碼，包括地址碼、通道碼、和數(shù)模轉(zhuǎn)換值三個字段;當(dāng)CLK為1時，CMD上升 沿定義為起始條件；當(dāng)CLK為1時，CMD下降沿定義為停止條件;通信過程中，主站控制CMD狀 態(tài)在CLK為0時發(fā)生變化，從站在CLK下降沿之后讀取總線信號CMD數(shù)據(jù)，在地址位正確的條 件下，當(dāng)停止位發(fā)生之后，數(shù)模轉(zhuǎn)換才生效。
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種高可靠衛(wèi)星電源控制器電池充電管理單元，包括四個電池充電管理子單元BCM1、BCM2、BCM3、BCM4，和8個雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器；每個BCM輸入信號包括充電電壓值、充電電流值、蓄電池電壓采樣信號VBAT和主誤差信號VMEA，其中，充電電流值及充電電壓值通過雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器獲得；所述雙端口數(shù)模轉(zhuǎn)換器的兩個端口通過主、備總線分別連接主、備控制器；每個BCM的輸出信號連接到四冗余表決器，經(jīng)過表決，產(chǎn)生VBCM信號。本發(fā)明的電池充電管理單元，滿足衛(wèi)星電源控制器高可靠性要求，減小其失效率。
【IPC分類】H02J7/35, H02J7/00, H02J9/06
【公開號】CN105515102
【申請?zhí)枴緾N201510938115
【發(fā)明人】王超, 李雅琳, 陳紅
【申請人】深圳市航天新源科技有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月15日