[发明专利]航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元

说明书

技术领域

本发明属于航天技术领域，具体涉及一种航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元。

背景技术

随着航天技术的发展，高轨道、高价值、长寿命的大型航天器对产品轻量化提出了明确而迫切的需求。多功能结构技术将数据处理、热控、辐射防护、推进、发电和蓄电等功能、分系统或独立单元与航天器结构平台有机融合在一起，可以实现结构、功能与材料一体化成型，消除传统航天器大量冗余重量和体积，实现结构的轻量化。

在航天器众多的分系统中，电源分系统(其中蓄电池部分是电源分系统的主要组成部分)和结构分系统是航天器质量和空间占比最大的分系统之一。航天器多功能结构锂电池系统采用国防科学技术大学新研究的多功能结构锂电池技术，结合先进的结构减振技术、复合材料/固态锂离子电池制备技术，将蓄电池组与结构分系统进行一体化融合设计，实现了结构与电源的高度融合，可以有效减轻航天器平台重量和体积，大大提高航天器的有效载荷比，延长航天器寿命，增加大型航天器的有效空间。

为了获取航天器多功能结构锂电池系统的振动特性、结构支撑性能和蓄电池性能，需要研制新的数据采集设备，对航天器多功能结构锂电池系统在发射阶段及在轨运行期间的结构性能和电池性能数据进行采集、存储、处理和传输。而且该数据采集设备必须满足火箭平台与卫星平台在电磁兼容及可靠性方面的苛刻要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元，包括4个功能模块，即电源接口模块、数据处理模块、数据采集模块和光纤控制器模块；所述航天器多功能结构锂电池系统数据处理单元用于采集、存储、处理和传输航天器多功能结构锂电池系统的试验数据。

所述电源接口模块的一路输入端连接外部卫星一次电源，获取整个数据处理单元的供电电源，另一路输入端接收卫星加断电遥控指令，其输出端为所述数据处理模块、数据采集模块和光纤控制器模块等3个功能模块提供二次电源，并向卫星平台反馈加断电状态遥测参数；

所述数据采集模块输入数据处理模块的控制参数，采集外部的加速度信号、温度信号、电压/电流信号，并输出至数据处理模块进行处理；所述数据处理模块的第一路输入端从数据采集模块获取试验数据，第二路输入端从1553B总线接收卫星数据指令，第三路输入端从RS485总线接收应变数据；

所述光纤控制器模块输入端分别与电源接口模块和数据处理模块连接，完成光纤控制器模块的加断电控制；同时将输入的应变检测光纤的激光信号检测和解析为应变数据，并通过RS485接口输出到数据处理模块。

进一步地，所述电源接口模块包括一次电源接口电路、加断电控制电路、加断电遥测电路、二次电源变换电路。

所述一次电源接口电路的输入端连接外部卫星一次电源，输出端连接加断电控制电路的输入端；所述加断电控制电路输入端连接卫星遥控指令接口，输出端连接到二次电源变换电路和加断电遥测电路；所述加断电遥测电路输入端连接到加断电控制电路，输出端连接到外部卫星遥测接口；所述二次电源变换电路的输入端连接加断电控制电路，输出端连接到其他3个功能模块。

进一步地，所述一次电源接口电路中的过流非平衡保护电路由两个并联保险管MGA-S-125V-1.4A和电阻RX21-1W-0.8Ω组成。

所述二次电源变换电路中的浪涌电流抑制电路利用卫星一次电源给电阻电容回路充电，控制MOS管IRHNJ67230的G极(栅极)的电压逐渐上升，进而控制MOS管DS(源漏极)之间的阻值由无穷大逐渐变小，直至导通电阻降为0.13欧姆，达到控制加电电流斜率的目的。

进一步地，所述二次电源变换电路采用IR公司生产的DC-DC专用滤波器AME280461X提高单机的电磁兼容性能。