Патенты автора Данов Евгений Андреевич (RU)
Изобретение относится к области электротехники, а именно к способу эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите. В предложенном способе повышение ресурса АБ при их длительной эксплуатации достигается путем проведения циклирования АБ в режиме заряда-разряда, при котором формуемую АБ однократно выдерживают не менее 24 часов в режиме саморазряда при снятии ограничения глубины разряда, после чего проводят режим восполнения формуемой АБ, который проводят по сигналам «жесткой» логики по расчетному или заданному значению давления газовой среды, при этом то или иное пороговое значение давления газовой среды выбирают исходя из пороговой температуры АБ, после окончания режима восполнения повторно проводят режимы глубокого разряда с последующим циклическим восполнением, после завершения второго режима восполнения восстанавливают режимы ограничения глубины разряда и управления зарядом формуемой АБ, при этом включение режима ограничения глубины разряда по величине напряжения АБ осуществляют по разовым командам, выдаваемым из наземного комплекса управления. Повышение надежности функционирования никель-водородных аккумуляторных батарей в СЭП является техническим результатом изобретения. 2 ил.
Использование: в области электротехники. Технический результат - повышение живучести и надежности функционирования автономной системы электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА). Способ управления системой электропитания КА, содержащей включенные параллельно между собой аппаратуру регулирования и контроля (АРК), секционированную на m частей батарею фотоэлектрическую (БФ), n (n ≥ 1) аккумуляторных батарей (АБ), где m=k⋅n (k ≥ 2), заключается в циклировании АБ в режиме заряда-разряда, контроле параметров СЭП, например выходного напряжения, тока БФ, токов заряда и разряда АБ, текущей электрической емкости каждой АБ; формировании управляющего сигнала в бортовой комплекс управления КА для отключения части бортовой аппаратуры (БА) при аварийном разряде АБ до минимального уровня заряженности; отключении всех АБ от нагрузки при снижении выходного напряжения СЭП до заданного минимального значения; включении всех АБ к нагрузке после заряда всех АБ до заданного уровня заряженности. В качестве АРК применяют регулятор избыточной мощности (РИМ) БФ. Сброс избытка мощности БФ в зависимости от текущих значений параметров СЭП выполняют путем введения/отключения с помощью РИМ режима короткого замыкания необходимого количества секций БФ, при этом на теневом участке орбиты КА выходное напряжение СЭП поддерживают в диапазоне изменения, соответствующем диапазону изменения напряжений n АБ, находящихся в режиме разряда; причем в составе СЭП используют АБ с пологими вольтамперными характеристиками, например, литий-ионные АБ. На световом участке орбиты КА осуществляют стабилизацию выходного напряжения СЭП относительно постоянного опорного напряжения, при этом значение опорного напряжения принимают равным максимально допустимому значению выходного напряжения СЭП и близким к максимальному зарядному напряжению АБ. Сигнал, пропорциональный разности между выходным напряжением СЭП и опорным напряжением, равный AU, используют для принудительного изменения и получения необходимого соотношения между мощностью БФ, используемой для питания БА и заряда АБ, и мощностью БФ, рассеиваемой РИМ, таким образом, чтобы AU стремился к нулю; причем аккумуляторные батареи заряжают током, пропорциональным разности напряжений на выходной шине СЭП и данной АБ, при этом количество (n) и тип АБ выбирают исходя из параметров БФ и обеспечения энергобаланса СЭП по критериям: k⋅(IБФ)мах ≤ (Iзар)мах, (Iнагр)мах ≤ n⋅(Iраз)мах, где (IБФ)мах - максимальный ток одной секции БФ, (Iзар)мах = c1⋅Qном.АБ, (Iраз)мах = c2 Qном.АБ, с1 и с2 - коэффициенты, характеризующие нагрузочную способность каждой АБ по токам заряда и разряда соответственно, Qном.АБ - номинальная электрическая емкость одной АБ, (Iнагр)мах - максимальный ток, потребляемый БА от АБ, к - количество секций БФ, подключенных к одной АБ. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите. Повышение надежности работы никель-водородных АБ путем увеличения их ресурса и, как следствие, продолжительности их штатной эксплуатации является техническим результатом изобретения. В способе эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата проводят циклирование двух или более аккумуляторных батарей в режиме заряда-разряда, контроль параметров каждой аккумуляторной батареи (текущей электрической емкости, напряжения, температуры), введение периодически, один раз в 6-9 месяцев, запрета заряда для одной из АБ для выполнения формовочного цикла. В предложенном способе также осуществляется контроль значения текущей емкости m аккумуляторов батареи на основании выходного напряжения m аналоговых датчиков давления, установленных внутри этих аккумуляторов, причем выбирают m < n, где n - число аккумуляторов в АБ, затем формируют для каждой АБ обновляемые с заданной частотой информационные подмассивы СЭП, содержащие в своем составе ее электрические характеристики, в том числе множества текущих значений напряжений аккумуляторов и выходных напряжений аналоговых датчиков давления; по запросу с наземного комплекса управления информационные подмассивы СЭП периодически отправляют в состав массива информации оперативного контроля (ИОК) для контроля параметров СЭП, при этом о разбалансе аккумуляторов по напряжению судят по величине разности между максимальным и минимальным значениями напряжений аккумуляторов, а по емкости - по величине разности между выходными напряжениями аналоговых датчиков давления, зафиксированными в массиве ИОК в один и тот же момент времени. 2 ил.
Использование: в области электротехники при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите. Технический результат - повышение эффективности управления зарядом/разрядом АБ. Согласно способу в случае отказа передающего устройства штатной бортовой системы телеметрической информации (БСТИ) в силу каких-либо технических причин для контроля состояния СЭП, в том числе и формуемой АБ, используют информацию контрольного и рабочего подмассивов из состава массива информации оперативного контроля (ИОК), формируемых и отображаемых в нем по исходным данным, выдаваемым БСТИ в бортовой комплекс управления. При этом в процессе проведения режима разряда формуемой АБ организуют не менее трех сеансов связи с КА со съемом ИОК на каждом сеансе связи. Указанные подмассивы, составленные из аналоговых и сигнальных параметров АБ, разбивают на отдельные информационные группы, отличающиеся друг от друга комбинацией параметров АБ, причем группы параметров АБ одного из подмассивов, представляющего собой контрольную телеметрическую информацию, формируют и отображают в составе массива ИОК по факту срабатывания либо сигнальных датчиков давления любой из n АБ, либо по факту срабатывания пороговых датчиков минимального напряжения любой АБ или минимального напряжения любого аккумулятора. Группы параметров АБ другого подмассива, представляющего собой рабочую телеметрическую информацию, формируют и отображают в составе массива ИОК в определенной временной последовательности, причем количество групп параметров АБ и временные промежутки между ними задают в составе рабочей программы (РП). Скорость разряда формуемой АБ вычисляют, используя данные массива ИОК, как минимум, с двух сеансов связи с КА, а по известной скорости разряда формуемой АБ определяют расчетный номер витка орбиты N для принудительной отмены режима глубокого разряда формуемой АБ. Разовые команды (РК), необходимые для фактического завершения режима разряда формуемой АБ, выдают в сеансе связи на витке (N+1) либо (N+2), причем в сеансах связи, в которых выдаются РК по управлению режимами функционирования формуемой АБ или изменению конфигурации СЭП с использованием коммутационной аппаратуры аварийной шины, осуществляют второй съем ИОК. При этом параметры АБ, отображаемые в составе ИОК, соответствуют моменту времени выдачи РК для второго съема ИОК. 2 ил.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к автономным системам электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), использующим в качестве первичных источников энергии батареи фотоэлектрические (БФ), а в качестве накопителей энергии - аккумуляторные батареи (АБ). Техническим результатом изобретения является создание способа управления автономной системой электропитания КА, позволяющего существенно уменьшить вероятность возникновения аварийной ситуации из-за нарушения энергобаланса СЭП. Указанный результат достигается тем, что в способе управления автономной системой электропитания космического аппарата, содержащей фотоэлектрическую батарею и n аккумуляторных батарей, стабилизатор напряжения, включенный между БФ и нагрузкой, и по n зарядных и разрядных устройств, заключающемся в управлении стабилизатором напряжения, зарядными и разрядными устройствами, в зависимости от освещенности БФ, степени заряженности всех АБ, входного и выходного напряжения системы электропитания (СЭП); введении запрета на работу соответствующего разрядного устройства при достижении установленного минимального уровня заряженности данной АБ и снятии этого запрета при повышении уровня заряженности данной АБ; формировании управляющего сигнала в бортовой комплекс управления КА для отключения части бортовой аппаратуры (БА) при аварийном разряде нескольких m (m≤n) АБ до минимального уровня заряженности, запрете работы всех разрядных устройств, если выходное напряжение СЭП снижается до заданного порогового значения; произведении сброса запоминания управляющего сигнала по запрету всех разрядных устройств после заряда всех АБ до заданного уровня заряженности; выборе величины номинального входного напряжения, соответствующего напряжению в рабочей точке вольт-амперной характеристики (ВАХ) БФ, исходя из величины ее номинальной мощности, необходимой для обеспечения в штатном режиме функционирования СЭП электроэнергией для питания БА и заряда всех АБ; установлении и поддержании при необходимости входного напряжения в иной рабочей точке ВАХ БФ с помощью экстремального регулятора мощности БФ при превышении мощности потребления БА номинальной величины; осуществлении изменения напряжения в рабочей точке ВАХ БФ автоматически или дискретно по заранее заданным пороговым значениям входного напряжения, о влиянии температуры и деградации параметров фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) на электрические характеристики БФ судят по величине уменьшения ее максимальной мощности, для чего составляют фактическую ВАХ БФ при заданной температуре ФЭП, аппроксимируя координаты ее характерных точек, получаемые путем измерения фактических значений напряжения и соответствующего ему тока БФ; при этом в качестве координат первой характерной точки принимают координаты ВАХ БФ, соответствующие режиму короткого замыкания БФ, при котором входное напряжение равно нулю, причем измерение параметров БФ осуществляют в лабораторных условиях, в качестве координат второй характерной точки выбирают координаты, соответствующие номинальному режиму функционирования БФ на световом участке орбиты КА; координаты характерной точки, соответствующие режиму максимального отбора мощности БФ, устанавливают, включая в штатную работу экстремальный регулятор мощности БФ, входящий в состав стабилизатора напряжения; координаты других характерных точек ВАХ БФ определяют путем изменения тока нагрузки СЭП; при этом в качестве переменной нагрузки используют АБ, находящиеся в режиме заряда; сравнивают между собой ВАХ БФ, полученную в лабораторных условиях при нормальной температуре окружающей среды, и фактическую ВАХ БФ, соответствующую режиму штатного функционирования КА при максимальной освещенности панелей БФ; при этом фактическую ВАХ БФ составляют расчетно-экспериментальным путем; результаты сравнения данных ВАХ БФ используют для прогнозирования энергобаланса СЭП и планирования программы работы целевой аппаратуры; аналогичную последовательность операций повторяют периодически, например в каждые 90 суток штатной эксплуатации КА. 3 ил.
Изобретение относится к электротехнической промышленности и может быть использовано при эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей (АБ) в автономных системах электропитания (СЭП) космических аппаратов (КА), функционирующих на низкой околоземной орбите. Техническим результатом изобретения является повышение надежности эксплуатации никель-водородной аккумуляторной батареи, а также живучести СЭП, в том числе и модульного исполнения, без ухудшения ее технических характеристик и КА в целом. Указанный результат достигается тем, что в известном способе эксплуатации никель-водородных аккумуляторных батарей системы электропитания космического аппарата, заключающемся в циклировании m АБ в режиме заряда-разряда, задаваемом бортовой автоматикой системы электропитания; ограничении степени заряда АБ по уровню срабатывания сигнальных датчиков давления, размещенных в отдельных аккумуляторах каждой АБ; контроле параметров каждой АБ, например текущей электрической емкости, напряжения, температуры; введении периодически один раз в каждые 6-9 месяцев запрета заряда для одной из АБ (АБi) для выполнения формовочного цикла (ФЦ); использовании в качестве разрядной нагрузки для формуемой АБ бортовой аппаратуры КА; повторении аналогичной последовательности операций для последующей АБ; снабжении СЭП аварийной шиной с управляемой по командам управления коммутационной аппаратурой для изменения ее конфигурации; подключении при необходимости АБi к другому работоспособному ЗРУj, образующему с «собственной» АБj подсистему и одновременном отключении от данной подсистемы «собственной» АБj с переводом ее в режим «саморазряда» на время разряда/заряда формуемой АБi; подсоединении АБi после ее восполнения до срабатывания сигнального датчика давления к исправному ЗРУj параллельно АБj для дальнейшего штатного функционирования СЭП, при аномальной работе ЗРУ (ЗРУi), связанной с отказом зарядного устройства, формовочный цикл АБi разбивают условно на два этапа в режиме как разряда, так и осуществляемого путем штатного цитирования АБ заряда (восполнения), для чего выбирают значение промежуточного (разделительного) уровня заряженности (глубины разряда) АБi, соответствующее, например, половине номинальной емкости формуемой АБi; в начале первого в режиме разряда АБ этапа ФЦ подключают АБi к собственному ЗРУi с неисправным зарядным устройством и одновременно вводят запрет заряда АБj, входящей в состав модуля с АБi; при разряде АБi до промежуточного уровня заряженности, соответствующего началу второго в режиме разряда АБ этапа ФЦ снимают запрет заряда АБj на время дальнейшего разряда формуемой АБi до требуемой глубины и последующего восполнения ее в штатном режиме циклирования; затем при восполнении АБi до заданного промежуточного уровня заряженности АБi, соответствующего окончанию первого (или началу второго) в режиме заряда этапа ФЦ, подсоединяют ее к исправному ЗРУj параллельно АБj. 2 н.п. ф-лы, 2 ил.
Изобретение относится к электронике и может быть использовано для периодической компенсации дрейфа нуля в усилителях при усилении малых напряжений и измерительных сигналов от источников с большим выходным сопротивлением
