一种火星探测器自主唤醒控制系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及了一种火星探测器自主唤醒控制系统及方法。出火夜后，太阳电池阵通过休眠供电支路输出功率提供给蓄电池组加热带；随着太阳阵输出功率逐步增大，母线电压升高，达到唤醒门限后，电源模块开关唤醒电路工作，输出电源开关唤醒信号至温度继电器；温度继电器处于断开状态；随着太阳电池阵输出功率增大，蓄电池组温度逐步升高，达到蓄电池组工作温度后，温度继电器自动接通，电源开关唤醒信号驱动电源模块开关动作，将电源模块接入母线，同时将加热带切除；电源模块工作，产生工作电源，工作电源经放电与母线切换开关唤醒电路产生放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号，分别驱动放电开关和母线切换开关自动闭合，完成自主唤醒。

An autonomous wake-up control system and method for Mars probe

【技术实现步骤摘要】
一种火星探测器自主唤醒控制系统及方法
本专利技术涉及航天深空探测领域，具体涉及火星探测器自主唤醒控制系统。
技术介绍
深空探测是在卫星领域、载人航天和空间站取得重大成就的基础上，向更广阔的太阳系和宇宙空间进军的探索。火星是太阳系中距离地球最近的大行星之一，与地球同属类地行星，对于探索宇宙和生命的起源、研究地球的演化进程具有重要的科学意义。火星上稀薄干燥的大气和风，可以把尘埃从火星表面扬起，从而造成尘暴。考虑强尘暴情况下，火昼期间太阳电池阵输出功率严重降低，为避免蓄电池组过放电降低蓄电池组使用寿命，需进行蓄电池组过放保护，故需要设计休眠唤醒功能。当蓄电池组容量不足时，太阳电池阵输出功率不能满足载荷需求时，先通过配电开关切断部分载荷，使整器进入最小工作模式，当太阳电池阵输出功率仍不足时，探测器进行休眠设置，断开所有负载，当光照条件转好时通过自主唤醒电路自主唤醒探测器工作。目前，我国首次开展火星勘测任务。火星环境复杂，唤醒时温度如果较低，会影响蓄电池组放电功能，甚至无法放电。因此火星复杂环境的自主唤醒技术是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的技术解决问题是：本专利技术提供一种火星探测器自主唤醒控制系统。由于火星环境复杂，为防止蓄电池组过放电，探测器进入休眠模式，待光照条件转好后，自主唤醒探测器工作。该方法采用非常简单的模拟电路实现，无需软件，控制方法简单，可靠性高，易于工程实现。本专利技术的技术解决方案是：一种火星探测器自主唤醒控制系统，该控制系统包括太阳电池阵、MPPT电路、休眠供电支路、蓄电池组、电源模块、加热带、温度继电器、电源模块开关唤醒电路、放电与母线切换开关唤醒电路、电源模块开关Kd、母线切换开关K4、放电开关K2；加热带和温度继电器贴在蓄电池组单体上；太阳电池阵一端接地，另一端连接MPPT电路和休眠供电支路，MPPT电路的另一端连接母线；蓄电池组一端接地，另一端通过放电开关K2连接至母线；母线切换开关K4为单端双掷开关，其不动端连接母线，动端可选择连接休眠供电电路，或者可选择连接母线输出端；电源模块开关Kd也为单端双掷开关，其不动端连接至母线，动端可选择连接加热带，或者可选择连接电源模块，电源模块连接放电与母线切换开关唤醒电路，母线切换开关唤醒电路用于产生放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号，放电开关唤醒信号连接放电开关K2的唤醒线包，连接放电开关K2的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；母线切换开关唤醒信号连接母线切换开关K4的唤醒线包，母线切换开关K4的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；电源模块开关唤醒电路其一端连接母线，另一端连接温度继电器，用于产生输出电源模块开关唤醒信号至温度继电器，温度继电器的另一端连接电源模块开关kd的唤醒线包，电源模块开关kd的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线。所述电源模块开关唤醒电路包括第一唤醒允许开关K1-1、第二唤醒允许开关K1-2、第三唤醒允许开关K1-3、第四唤醒允许开关K1-4、稳压管W1、W2、W3、W4、稳压电阻R11、R12、R13、R14、限流电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、三极管M1、M2、M3、M4；第一唤醒允许开关K1-1一端通过第一稳压管W1连接母线，另一端通过稳压电阻R11接地；第一唤醒允许开关K1-1与稳压电阻R11的连接点记为第一节点；第二唤醒允许开关K1-2，一端通过第二稳压管W2连接母线，另一端通过稳压电阻R12接地；第一唤醒允许开关K1-2与稳压电阻R12的连接点记为第二节点；第三唤醒允许开关K1-3一端通过第三稳压管W3连接母线，另一端通过稳压电阻R13接地；第一唤醒允许开关K1-3与稳压电阻R13的连接点记为第三节点；第三唤醒允许开关K1-4，一端通过第四稳压管W4连接母线，另一端通过稳压电阻R14接地；第一唤醒允许开关K1-4与稳压电阻R14的连接点记为第四节点；三极管M1和M3的基极分别通过限流电阻R22和限流电阻R25接地；同时，三极管M1的基极还通过限流电阻R21连接第一节点；三极管M3的基极还通过限流电阻R26连接第二节点；第一节点和第二节点相连；三极管M1和M3的集电极共同连接温度继电器的一端；三极管M1的发射极连接三极管M2的集电极；三极管M3的发射极连接三极管M4的集电极；三极管M2和M4的基极分别通过限流电阻R24和限流电阻R28接地；同时，三极管M2的基极还通过限流电阻R23连接第三节点；三极管M4的基极还通过限流电阻R27连接第四节点；第三节点和第四节点相连；三极管M2和M4的发射极共同接地。所述火星探测器自主唤醒控制系统还包括二极管D1-1、D1-2、D1-3、D1-4，二极管D1-1的正端连接第一节点，负端连接电阻R21；二极管D1-2的正端连接第二节点，负端连接电阻R26；二极管D1-3的正端连接第三节点，负端连接电阻R23；二极管D1-4的正端连接第四节点，负端连接电阻R27。所述放电与母线切换开关唤醒电路包括第一脉冲触发器、二极管D2-1、二极管D2-2、第五唤醒允许开关K1-5、第六唤醒允许开关K1-6、第一驱动电路、电阻R31、R32、R33、R34；第一脉冲触发器输入端连接电源模块的输出端，第一脉冲触发器的输出端分为两路，一路通过二极管D2-1连接第五唤醒允许开关K1-5的一端，第五唤醒允许开关K1-5的另一端并联连接电阻R31、R32，电阻R31、R32连接第一驱动电路；另一路通过二极管D2-2连接第六唤醒允许开关K1-6的一端，第六唤醒允许开关K1-6的另一端并联连接电阻R33、R34至第一驱动电路；第一脉冲触发器工作，产生脉冲信号，经第一驱动电路，输出两路低电平信号，分别作为放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号。所述放电与母线切换开关唤醒电路还包括第二脉冲触发器、二极管D2-3、D2-4，第二脉冲触发器与第一脉冲触发器构成冗余备份，第二脉冲触发器输入端与第一脉冲触发器并联连接电源模块的输出端，输出端分成两路，一路通过二极管D2-3与二极管D2-1并联连接第五唤醒允许开关K1-5；另一路通过二极管D2-4与二极管D2-2并联连接第六唤醒允许开关K1-6。所述火星探测器自主唤醒控制系统还包括第二驱动电路，第二驱动电路与第一驱动电路构成冗余备份，第五唤醒允许开关K1-5的另一端同时并联连接电阻R35、R36，电阻R35、R36连接第二驱动电路；第六唤醒允许开关K1-6的另一端同时并联连接电阻R37、R38，电阻R37、R38连接第二驱动电路；第二驱动电路输出两路低电平信号，该两路低电平信号分别与第一驱动电路输出两路低电平信号并联，得到放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号。所述的电源模块开关唤醒线包Kd通过三端稳压器连接至母线。所述的放电开关K2的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线。所述的母线切换开关K4的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线。所述的温度继电器选用两串两并方式的接触感应式温度继电器。本专利技术的另一个技术解决方案是：一种火星探测器自主唤醒控制方法，该方法包括以下步骤：步骤一、出火夜后，太阳电池阵通过休眠供电支路输出功率提供给蓄电池组加热带；步骤二、随着太阳阵输出功率逐步增大，母线电压升高，达到唤醒门限后，电源模块开关唤醒电路工作，输本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火星探测器自主唤醒控制系统，其特征在于包括太阳电池阵(1)、MPPT电路(2)、休眠供电支路(3)、蓄电池组(4)、电源模块(5)、加热带(6)、温度继电器(7)、电源模块开关唤醒电路(8)、放电与母线切换开关唤醒电路(11)、电源模块开关Kd、母线切换开关K4、放电开关K2；加热带(6)和温度继电器(7)贴在蓄电池组单体上；太阳电池阵(1)一端接地，另一端连接MPPT电路(2)和休眠供电支路(3)，MPPT电路(2)的另一端连接母线；蓄电池组(4)一端接地，另一端通过放电开关K2(12)连接至母线；母线切换开关K4(13)为单端双掷开关，其不动端连接母线，动端可选择连接休眠供电电路(3)，或者可选择连接母线输出端；电源模块开关Kd(14)也为单端双掷开关，其不动端连接至母线，动端可选择连接加热带(6)，或者可选择连接电源模块(5)，电源模块(5)连接放电与母线切换开关唤醒电路(11)，母线切换开关唤醒电路(11)用于产生放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号，放电开关唤醒信号连接放电开关K2(12)的唤醒线包，连接放电开关K2(12)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；母线切换开关唤醒信号连接母线切换开关K4(13)的唤醒线包，母线切换开关K4(13)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；电源模块开关唤醒电路(8)其一端连接母线，另一端连接温度继电器，用于产生输出电源模块开关唤醒信号至温度继电器(7)，温度继电器(7)的另一端连接电源模块开关kd(14)的唤醒线包，电源模块开关kd(14)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线。...

【技术特征摘要】
1.一种火星探测器自主唤醒控制系统，其特征在于包括太阳电池阵(1)、MPPT电路(2)、休眠供电支路(3)、蓄电池组(4)、电源模块(5)、加热带(6)、温度继电器(7)、电源模块开关唤醒电路(8)、放电与母线切换开关唤醒电路(11)、电源模块开关Kd、母线切换开关K4、放电开关K2；加热带(6)和温度继电器(7)贴在蓄电池组单体上；太阳电池阵(1)一端接地，另一端连接MPPT电路(2)和休眠供电支路(3)，MPPT电路(2)的另一端连接母线；蓄电池组(4)一端接地，另一端通过放电开关K2(12)连接至母线；母线切换开关K4(13)为单端双掷开关，其不动端连接母线，动端可选择连接休眠供电电路(3)，或者可选择连接母线输出端；电源模块开关Kd(14)也为单端双掷开关，其不动端连接至母线，动端可选择连接加热带(6)，或者可选择连接电源模块(5)，电源模块(5)连接放电与母线切换开关唤醒电路(11)，母线切换开关唤醒电路(11)用于产生放电开关唤醒信号和母线切换开关唤醒信号，放电开关唤醒信号连接放电开关K2(12)的唤醒线包，连接放电开关K2(12)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；母线切换开关唤醒信号连接母线切换开关K4(13)的唤醒线包，母线切换开关K4(13)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线；电源模块开关唤醒电路(8)其一端连接母线，另一端连接温度继电器，用于产生输出电源模块开关唤醒信号至温度继电器(7)，温度继电器(7)的另一端连接电源模块开关kd(14)的唤醒线包，电源模块开关kd(14)的唤醒线包通过三端稳压器连接至母线。2.根据权利要求1所述的一种火星探测器自主唤醒控制系统，其特征在于所述电源模块开关唤醒电路(8)包括第一唤醒允许开关K1-1、第二唤醒允许开关K1-2、第三唤醒允许开关K1-3、第四唤醒允许开关K1-4、稳压管W1、W2、W3、W4、稳压电阻R11、R12、R13、R14、限流电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27、R28、三极管M1、M2、M3、M4；第一唤醒允许开关K1-1一端通过第一稳压管W1连接母线，另一端通过稳压电阻R11接地；第一唤醒允许开关K1-1与稳压电阻R11的连接点记为第一节点；第二唤醒允许开关K1-2，一端通过第二稳压管W2连接母线，另一端通过稳压电阻R12接地；第一唤醒允许开关K1-2与稳压电阻R12的连接点记为第二节点；第三唤醒允许开关K1-3一端通过第三稳压管W3连接母线，另一端通过稳压电阻R13接地；第一唤醒允许开关K1-3与稳压电阻R13的连接点记为第三节点；第三唤醒允许开关K1-4，一端通过第四稳压管W4连接母线，另一端通过稳压电阻R14接地；第一唤醒允许开关K1-4与稳压电阻R14的连接点记为第四节点；三极管M1和M3的基极分别通过限流电阻R22和限流电阻R25接地；同时，三极管M1的基极还通过限流电阻R21连接第一节点；三极管M3的基极还通过限流电阻R26连接第二节点；第一节点和第二节点相连；三极管M1和M3的集电极共同连接温度继电器(7)的一端；三极管M1的发射极连接三极管M2的集电极；三极管M3的发射极连接三极管M4的集电极；三极管M2和M4的基极分别通过限流电阻R24和限流电阻R28接地；同时，三极管M2的基极还通过限流电阻R23连接第三节点；三极管M4的基极还通过限流电阻R27连接第四节点；第三节点和第四节点相连；三极管M2和M4的发射极共同接地。3.根据权利要求2所述的一种火星探测器自主唤醒控制系统，其特征在于还包括二极管D1-1、D1-2、D1-3、D1-4，二极管D1-1的正端连接第一节点，负端连接电阻R21；二极管D1-2的正端连接第二节点，负端连接电阻R26；二极管D1-3的正端连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈达兴，许峰，郑勋绩，金波，邢航航，朱景春，
申请(专利权)人：上海空间电源研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31