一种深空探测分离监视伴星的供电系统技术方案

本发明专利技术涉及一种深空探测分离监视伴星供电系统，包括电池组件以及电池保护电路，所述电池保护电路包括正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻、第一电容、第二电容；所述第一电容与第二电容串联后与所述负温度系数热敏电阻并联形成并联电路，所述的并联电路的第一端接地，第二端与所述正温度系数热敏电阻的第一端连接；所述正温度系数热敏电阻的第二端与监视伴星电路连接；所述电池组件的正极与所述并联电路的第二端连接，所述电池组件的负极接地。本发明专利技术可在深空高真空度与剧烈温度变化情况下，保证电池组件的健康。

【技术实现步骤摘要】
一种深空探测分离监视伴星的供电系统
本专利技术涉及深空探测领域，具体涉及一种分离监视伴星分离后的供电系统。
技术介绍
火星探测分离伴随星，可以在火星探测器不同的阶段进行使用。可用于的火星探测器的工程测量。在发射初期，可以对太阳翼展开、相关载荷展开，进行观测。在地火转移段，对监视伴星进行分离，可对整个火星探测器的状态进行工程测量。在环火段，可对火星探测器的着陆器以及环绕器状态进行工程测量。分离伴星与火星探测器本体固定连接时，即在分离伴星未分离状态下，需对处在深空轨道环境的电池组件做存储健康管理，以保证分离监视半星在分离后，仍能进行合理供电。该深空环境指的是处在-55℃～75℃温度范围内，在该温度范围内为保证分离伴星分离后对分离伴星持续供电，需在分离伴星未分离阶段，对供电系统电池组件进行健康管理。
技术实现思路
为了达到上述目的，本专利技术提供一种火星探测用监视伴星的供电系统，具体的包括电池组件以及电池保护电路；所述电池保护电路包括正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻、第一电容、第二电容；所述第一电容与第二电容串联后与所述负温度系数热敏电阻并联形成并联电路，所述的并联电路的第一端接地，第二端与所述正温度系数热敏电阻的第一端连接；所述正温度系数热敏电阻的第二端与监视伴星电路连接；所述电池组件的正极与所述并联电路的第二端连接，所述电池组件的负极接地。所述电池组件包括Li-MnO2软包电池、铝制壳体、接插件，所述Li-MnO2软包电池封装在铝制壳体内通过接插件供电。所述Li-MnO2软包电池在-50℃～70℃环境温度范围中能够保持电池活性。所述正温度系数热敏电阻处于80℃温度下其阻值不低于5MΩ，保证电路在温度过高情况下实现大电阻断路，起到保护电池组件以及监视伴星电路的目的。所述负温度系数热敏电阻处于62℃温度下，电阻阻值不高于1.5MΩ，保证电池组件在温度过高情况下自放电能顺利进行，使得电池组件具备微放电的能力。本专利技术根据深空环境条件，在监视伴星电路和电池组件之间设置了保护电路，与现有技术相比，其优点和有益效果是：设计电池组件保护电路在深空高真空度与剧烈温度变化情况下，保证电池组件的健康，在执行任务时确保电池组件状态良好。附图说明图1是本专利技术深空探测分离监视伴星的整体电路框图；图2是本专利技术的电路示意图。具体实施方式以下结合附图和具体实施方式对本专利技术提出的一种深空探测分离监视伴星供电系统作进一步详细说明。如图1所示，是本专利技术一种深空探测分离监视伴星的电路框图，包括监视伴星电路，在监视伴星电路的供电接口端外置一个分别与监视伴星电路以及电池组件通过电路连接的电池组件保护电路，该电池组件保护电路用于对电池组件的电池活性进行维护以及对监视伴星电路和电池组件进行保护。如图2所示，本专利技术提供一种火星探测用监视伴星的供电系统，具体的包括电池组件P1以及与该电池组件P1通过电路连接的电池保护电路；所述电池保护电路包括正温度系数热敏电阻(PTC热敏电阻)MF2、负温度系数热敏电阻(NTC热敏电阻)MF1、第一电容C11、第二电容C12；其中，所述第一电容C11与第二电容C12串联后与所述负温度系数热敏电阻MF1并联形成并联电路，所述并联电路的第一端接地，第二端与所述正温度系数热敏电阻MF2的第一端连接；所述正温度系数热敏电阻MF2的第二端与监视伴星电路连接；所述电池组件P1的正极与所述并联电路的第二端连接，通过正温度系数热敏电阻MF2向监视伴星电路输出12.5V电压，所述电池组件P1的负极接地。其中，所述电池组件P1包括Li-MnO2(锂-二氧化锰)软包电池、铝制壳体、设置在铝制壳体上的接插件，所述Li-MnO2软包电池封装在铝制壳体内，并通过接插件供电。深空探测过程中，分离监视伴星会随整个航天器轨道、姿态的不同收到光照情况不同。这也导致了分离监视伴星会出现-55℃～75℃的温度变化，在高温环境下会持续几个月甚至一年时间。在高温情况下，电池组件需要进行放电来维护自身状态。本专利技术通过并联NTC热敏电阻MF1，在温度低的时候，电阻阻值很大，起到断路的作用，随着温度的升高，电阻阻值降低，电池组件正、负极间形成回路，可以通过微小电流，保证电池活性。在深空探测任务执行过程中，会因为宇宙射线的影响，出现单粒子效应。分离伴星作为光、机、电一体化产品，需要自主具备对抗单粒子锁定的能力。分离伴星器件若出现单粒子锁定的情况，会出现异常大电流的现象。在深空探测任务执行过程中，因距离遥远，遥控信号传输时间长达十几到几十分钟不等，无法进行地面干预。大电流的出现也意味着热耗增加，根据该特性分离伴星电池组件保护电路串联PTC热敏电阻MF2，随温度增加串联PTC热敏电阻MF2阻值增大，温度达到一定程度时，形成断路，保护电池组件和监视伴星电路。优选地，所述Li-MnO2软包电池在-50℃～70℃环境温度范围中能够保持电池活性。根据Li-MnO2软包电池的放电原理：在放电过程中负极中的锂离子通过电解液与隔膜迁移到正极的二氧化锰中，过程中发生离子迁移而放电。而温度会对电解液产生影响进而影响电池活性，电解液是由锂盐与有机溶剂混合而成，低温情况下有机溶剂会凝固而无法形成锂离子迁移，高温情况下有机溶剂会气化而影响锂离子迁移，Li-MnO2软包电池所使用的电解液虽然低温会影响工作性能，但为-50℃下仍具有一定的电导率能力，因此可以工作；电解液所使用的的溶剂及添加剂使得电解液在80℃以上才有可能产生气化，所以需在低于80℃下保持Li-MnO2软包电池正常工作，因此-50℃～70℃温度范围是一个合适工作温度范围。根据热敏电阻的温度曲线选择符合要求的热敏电阻，具体地，所选用的正温度系数热敏电阻处于80℃温度下其阻值应不低于5MΩ；所选用的负温度系数热敏电阻处于62℃温度下其阻值应不高于1.5MΩ。本实施例通过实验模拟深空环境，具体如下：在实验室状态下，通过单粒子打击分离监视伴星，分离监视伴星受到单粒子效应影响，会出1.5～2倍的正常电流状态。该状态下，整个分离监视伴星电池组件供电母线温度会升高至约95℃，获取在正常工作状态下，至出现大电流情况下电池组件供电母线的温度变化曲线。根据温度变化曲线选择PTC热敏电阻MF2。电阻阻值需要与温度变化曲线尽量吻合。常温(25℃±2℃)常压下，正常工作状态下，分离监视伴星正常工作，自身发热电池组件温度会升高至32℃。在深空状态下，热控措施可以将分离监视伴星温度保持在-10℃～0℃区间内，可以推算在深空状态下，出现单粒子效应后，电池组件供电母线温度会升高至约80℃。即在80℃情况下，选用PTC热敏电阻MF2阻值应不小于5MΩ。选定后，将分离监视伴星放入低温箱冷却至-30℃。取出在2分钟内对分离监视伴星进行单粒子打击，使其出现单粒子效应。检验选用PTC热敏电阻的正确性。试验表明选择的PTC热敏电阻需要在77℃时需要出现阻值升高，形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深空探测分离监视伴星的供电系统，其特征在于，包括电池组件以及电池保护电路，所述电池保护电路包括正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻、第一电容、第二电容；/n所述第一电容与第二电容串联后与所述负温度系数热敏电阻并联形成并联电路，所述的并联电路的第一端接地，第二端与所述正温度系数热敏电阻的第一端连接；/n所述正温度系数热敏电阻的第二端与监视伴星电路连接；/n所述电池组件的正极与所述并联电路的第二端连接，所述电池组件的负极接地。/n

【技术特征摘要】
1.一种深空探测分离监视伴星的供电系统，其特征在于，包括电池组件以及电池保护电路，所述电池保护电路包括正温度系数热敏电阻、负温度系数热敏电阻、第一电容、第二电容；
所述第一电容与第二电容串联后与所述负温度系数热敏电阻并联形成并联电路，所述的并联电路的第一端接地，第二端与所述正温度系数热敏电阻的第一端连接；
所述正温度系数热敏电阻的第二端与监视伴星电路连接；
所述电池组件的正极与所述并联电路的第二端连接，所述电池组件的负极接地。


2.如权利要求1所述的供电系统，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴迪，孙少勇，任冰，毛晓楠，安双新，杜洋，陆建，陈芳，彭伟栋，朱琦，杨奕晟，
申请(专利权)人：上海航天控制技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31