一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法技术方案

本发明专利技术提供了一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法，该方法包括依次执行以下步骤：步骤1：对能源系统工作模式进行定义；通过卫星能源紧张时的工作状态，调整整星能源输出的模式；能源系统工作模式包括正常输出模式、限制输出模式、最小输出模式；步骤2：确定能源系统工作模式间的转换关系与判定准则；该转换关系包括正常输出模式到限制输出模式的转换、限制输出模式到最小输出模式的转换以及限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换。本发明专利技术的有益效果是:可降低因卫星在轨故障导致能源系统输出不能满足负载需求时整星断电的风险，而且通过对卫星不同工作模式的转换，增加卫星能源不足时的在轨生存时间，提高卫星在轨工作安全性。

An autonomous management method for the working mode of the medium and high orbit satellite energy system

【技术实现步骤摘要】
一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法
本专利技术涉及中高轨卫星总体设计领域，尤其涉及一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法。
技术介绍
中高轨卫星所处的轨道特点使得卫星的地影季较短，长光照期较长，且单圈的地影时间短，可充电时间长。以GEO轨道为例，其轨道周期为24h，最长地影时间72min，一年只有两个地影季，约92次地影，每年有两个135天的长光照期。对照轨道特点，如卫星能源系统在轨输出不能满足负载需求，蓄电池组将会放电，若卫星处于不可见弧段，地面人员不能及时介入，将会对卫星的生存造成风险。卫星能源在轨管理的风险主要有：1.由于卫星能源条件较好，卫星寿命期内蓄电池组循环次数少，为使卫星总体设计最优化，卫星蓄电池组的容量裕度设计的较小，蓄电池组放电深度设计值大，若卫星在经历地影期放电后卫星出现故障，导致能源系统输出不能满足卫星负载需求；这时蓄电池组剩余电量已不多，留给整星抢救的时间大大缩短，技术人员的抢救难度大大增加，卫星生存的风险也大大增加；2.对于使用锂离子蓄电池组的卫星来说，为了实现卫星长寿命的目标，蓄电池组在长光照期需要进行半荷电态搁置，其荷电状态只有其容量的一半，若卫星在长光照期卫星出现故障，导致能源系统输出不能满足卫星负载需求，此时蓄电池组将很快达到最大放电深度，蓄电池组可支持的卫星工作时间大大缩短，卫星生存的风险大大增加；为实现中高轨卫星的高可靠性管理，迫切需要卫星能够进行在轨自主能源系统工作模式管理。
技术实现思路
本专利技术提供了一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法，该方法包括依次执行以下步骤：步骤1：对能源系统工作模式进行定义；通过卫星能源紧张时的工作状态，调整整星能源输出的模式；能源系统工作模式包括正常输出模式、限制输出模式、最小输出模式；步骤2：确定能源系统工作模式间的转换关系与判定准则；该转换关系包括正常输出模式到限制输出模式的转换、限制输出模式到最小输出模式的转换以及限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤1中，所述正常输出模式包括：能源系统正常供电，光照期由太阳电池阵为卫星负载供电并给蓄电池组充电，地影期由蓄电池组为卫星负载供电。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤1中，所述限制输出模式包括：能源系统由蓄电池组供电，此时通过降低加热器功率消耗，并顺序关闭次要载荷，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤1中，所述最小输出模式包括：能源系统由蓄电池组供电，顺序关闭所有有效载荷设备，进一步调低加热器控温阈值，仅维持必要的平台设备供电，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤2中，正常输出模式到限制输出模式的转换包括：当蓄电池持续放电时间大于卫星在轨最长地影时间，或蓄电池放电深度达到保护阈值，整星转入限制输出模式。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤2中，限制输出模式到最小输出模式的转换包括：当蓄电池持续放电，放电深度达到设定的最小输出模式阈值时，整星进入最小输出模式，最大限度保护系统的供电安全。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤2中，限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换包括：卫星进入限制输出或最小输出模式后，若卫星能源恢复，在蓄电池充满电后整星重新转入正常输出模式。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤2中，确定能源系统工作模式间的判定准则包括：正常输出模式到限制输出模式的转换条件：正常输出模式到限制输出模式的转换条件为蓄电池持续放电时间大于卫星在轨最长地影时间，或蓄电池放电深度达到保护阈值；限制输出模式到最小输出模式的转换条件：限制输出模式到最小输出模式的转换条件为蓄电池持续放电至放电深度达到设定的最小输出模式阈值；限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换条件：限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换条件为卫星能源恢复且蓄电池充满电。作为本专利技术的进一步改进，正常输出模式到限制输出模式的转换还包括：当蓄电池持续放电时间大于85分钟，或蓄电池放电深度达到70％，整星转入限制输出模式。作为本专利技术的进一步改进，限制输出模式到最小输出模式的转换还包括：当蓄电池持续放电，放电深度达到80％，整星进入最小输出模式，最大限度保护系统的供电安全；限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换还包括：当锂离子蓄电池充满电，即单体平均电压达到4.1V后整星重新转入正常输出模式。本专利技术的有益效果是：本专利技术公开的一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法可降低因卫星在轨故障导致能源系统输出不能满足负载需求时整星断电的风险，而且通过对卫星不同工作模式的转换，大大增加卫星能源不足时的在轨生存时间，提高卫星在轨工作安全性、可靠性。附图说明图1是本专利技术的能源系统工作模式转换关系及条件流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术公开了一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法，该方法以MEO轨道导航卫星为例，该方法包括依次执行以下步骤：步骤1：对能源系统工作模式进行定义；通过卫星能源紧张时的工作状态，调整整星能源输出的模式；能源系统工作模式包括正常输出模式、限制输出模式、最小输出模式；步骤2：确定能源系统工作模式间的转换关系与判定准则；该转换关系包括正常输出模式到限制输出模式的转换、限制输出模式到最小输出模式的转换以及限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换。在所述步骤1中，所述正常输出模式包括：能源系统正常供电，光照期由太阳电池阵为卫星负载供电并给蓄电池组充电，地影期由蓄电池组为卫星负载供电。在所述步骤1中，所述限制输出模式包括：能源系统由蓄电池组供电，此时通过调整加热器控温阈值降低加热器功率消耗，并顺序关闭次要载荷(包括顺序关闭搭载设备、搜救载荷、空间探测载荷)，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。在所述步骤1中，所述最小输出模式包括：能源系统由蓄电池组供电，顺序关闭所有有效载荷设备，进一步调低加热器控温阈值，测控分系统密态转明态，仅维持必要的平台设备供电，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。在所述步骤2中，正常输出模式到限制输出模式的转换包括：当蓄电池持续放电时间大于卫星在轨最长地影时间，或蓄电池放电深度达到保护阈值，整星转入限制输出模式。在所述步骤2中，限制输出模式到最小输出模式的转换包括：当蓄电池持续放电，放电深度达到设定的最小输出模式阈值时，整星进入最小输出模式，最大限度保护系统的供电安全。在所述步骤2中，限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换包括：卫星进入限制输出或最小输出模式后，若卫星能源恢复，在蓄电池充满电后整星重新转入正常输出模式。在所述步骤2中，确定能源系统工作模式间的判定准则包括：正常输出模式到限制输出模式的转换条件：正常输出模式到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法，其特征在于，该方法包括依次执行以下步骤：/n步骤1：对能源系统工作模式进行定义；通过卫星能源紧张时的工作状态，调整整星能源输出的模式；能源系统工作模式包括正常输出模式、限制输出模式、最小输出模式；/n步骤2：确定能源系统工作模式间的转换关系与判定准则；该转换关系包括正常输出模式到限制输出模式的转换、限制输出模式到最小输出模式的转换以及限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换。/n

【技术特征摘要】
1.一种中高轨卫星能源系统工作模式自主管理的方法，其特征在于，该方法包括依次执行以下步骤：
步骤1：对能源系统工作模式进行定义；通过卫星能源紧张时的工作状态，调整整星能源输出的模式；能源系统工作模式包括正常输出模式、限制输出模式、最小输出模式；
步骤2：确定能源系统工作模式间的转换关系与判定准则；该转换关系包括正常输出模式到限制输出模式的转换、限制输出模式到最小输出模式的转换以及限制输出、最小输出模式到正常输出模式的转换。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述正常输出模式包括：
能源系统正常供电，光照期由太阳电池阵为卫星负载供电并给蓄电池组充电，地影期由蓄电池组为卫星负载供电。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述限制输出模式包括：
能源系统由蓄电池组供电，此时通过降低加热器功率消耗，并顺序关闭次要载荷，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述最小输出模式包括：
能源系统由蓄电池组供电，顺序关闭所有有效载荷设备，进一步调低加热器控温阈值，仅维持必要的平台设备供电，整星转巡航模式并设置最大电流充电状态。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，正常输出模式到限制输出模式的转换包括：
当蓄电池持续放电时间大于卫星在轨最长地影时间，或蓄电池放电深度达到保护阈值，整星转入限制输出模式。


6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤2中，限制输出模式...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓峰，马亮，李小飞，张东来，曾毅，张明，李海津，谷雨，张文佳，田鹏，藏洁，李佳宁，李建浓，熊晓英，
申请(专利权)人：北京空间飞行器总体设计部，哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：北京;11