[发明专利]一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统

说明书

本发明提供一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统，对于只需短时供电的进入舱电源分系统，选用自放电率小、免维护、温度适应范围宽等特点的高比能一次电池，节省了进入舱的充电通路，减轻整个供电系统的重量；对于需要长时供电的火星车电源分系统，选用可充电电池，以通过采用不同类型储能电池及相应的拓扑设计，达到适应长时间贮存及宽温度范围的探测任务，又能在最关键的EDL段实现供电通路复用备份的目的，也即备份供电通路即可独立完成EDL任务也可配合主供电通路完成EDL任务，提高系统可靠性；由此可见，本发明特别适用于火星探测类任务以及行星际探测任务等需经历长期飞行、适应长时间贮存、各舱任务相对独立、又有复用需求的探测器。

技术领域

本发明属于深空探测技术领域，尤其涉及一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统。

背景技术

多舱段组合式航天器目前在月球探测及载人航天领域已广泛应用，专利《一种双舱组合式航天器联合供电系统与方法》提供了一种双舱组合式航天器供电系统的设计方法，但其针对的系统单机均采用传统设备，两舱的供电模式相似，仅是在模块复用等环节作了优化设计。

同时，传统的航天器针对短时一次性任务，多选用锌银电池，然而针对火星探测器以及行星际探测任务，供电单机面临长期贮存及宽温度范围使用等问题，因此必须选择适应长期贮存的又能增加系统能效的电源单机，短时供电的锌银电池不再适用；其次，传统多舱段航天器长时任务与短时任务若选用不同类型电池组，多为独立供电，不适宜混用或复用；然而，火星探测器的两舱任务相对独立，但又存在长时与短时供电相结合的任务需求，现有的供电模式并不适用于火星探测器的两舱供电；最后，在探测器面临高风险、高复杂的EDL(进入、下降、着陆)阶段，无法进行人为干预，两舱电源系统的可靠性、故障识别以及隔离变得尤为重要；综上所述，传统供电拓扑已不适应高可靠复合供电任务的行星际探测需求。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统，既可以实现两舱组合供电也可以实现单舱独立供电，既简化了系统配置，又提高了电源系统可靠性，提高能效比。

一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统，设置于火星探测器上，且火星探测器包括环绕器和着陆巡视器，着陆巡视器包括进入舱与火星车，所述复合供电系统包括进入舱电源分系统、火星车电源分系统、主份供电通路、备份供电通路以及充电通路，其中，进入舱电源分系统采用一次电池进行储能，火星车电源分系统采用可重复充电电池进行储能，主份供电通路用于控制进入舱电源分系统的通断，备份供电通路用于控制火星车电源分系统的通断，充电通路用于实现环绕器对可重复充电电池的充电；

当着陆巡视器处于EDL阶段时，若一次电池的电压不低于第一设定值，启动主份供电通路，仅由进入舱电源分系统为整个着陆巡视器供电；若一次电池的电压低于第一设定值而不低于第二设定值，同时启动主份供电通路与备份供电通路，由进入舱电源分系统与火星车电源分系统共同为整个着陆巡视器供电；若一次电池的电压低于第二设定值，启动备份供电通路，仅由火星车电源分系统为整个着陆巡视器供电。

进一步地，所述备份供电通路上串联有二极管，使得在进入舱电源分系统与火星车电源分系统的共同放电过程中，可重复充电电池的放电电压始终高于一次电池的放电电压。

进一步地，一种应用于火星着陆巡视任务的高可靠复合供电系统，还包括故障检测分系统；

所述故障检测分系统用于实时获取进入舱电源分系统中一次电池的放电电压，并对其进行实时判断，其中，若连续的三帧放电电压均低于第二设定值，则判断一次电池故障，启动备份供电通路，仅由火星车电源分系统为整个着陆巡视器供电。

进一步地，当火星探测器处于着陆前的飞行阶段时，可重复充电电池以设定的低荷状态进行储能；在着陆巡视器进入EDL阶段之前，启动充电通路，并由环绕器通过分段充电或一次充电的方式将可重复充电电池充满，使得可重复充电电池作为着陆巡视器处于EDL阶段时的备份电源。