1自主休眠
长火影期间，锂离子蓄电池将长时间为探测器供电，这就可能出现长阴影期中锂离子蓄电池持续放电甚至过放电。锂离子蓄电池过放电会改变电池正极材料的晶格结构，负极铜集流体氧化，导致锂离子蓄电池电性能下降，性能衰减，故可能影响锂离子蓄电池后续任务的工作性能及寿命，因此针对此次火星探测特殊轨道环境需设计锂离子蓄电池过放电保护控制，避免锂离子蓄电池发生过放电。当过放电保护功能作用后，自动发送放电开关断指令，切断锂离子蓄电池组与电源控制器升压器供电回路，电源分系统断电，自动停止工作（称为电源分系统休眠）。电源分系统休眠主要采取软件控制和硬件电路控制，两种方式互为备份。ａ）软件控制由器上控制软件采样锂离子蓄电池组电压，当蓄电池持续放电并且其电压值低于设计阈值时，发送放电开关断遥控指令，切断蓄电池组为器上供电的放电回路。ｂ）硬件控制电路采取三取二冗余，硬件采样锂离子蓄电池组电压和基准电压进行比较，当锂离子蓄电池组电压低于设计阈值时，硬件保护电路自动发送“放电开关断”指令，使蓄电池组断开供电回路。锂离子蓄电池组过放电控制硬件保护电路原理如图３所示。工作原理为：当三路采样电路采集到锂离子蓄电池组电压后，分别与基准电压比较，当满足过放电条件后，各自发送信号，当三路电路中有两路满足条件时，使三取二表决电路工作，过放电保护电路自动发送放电开关断指令至锂离子蓄电池组放电继电器，将蓄电池组与供电回路断开。
2自主唤醒技术
ＹＨ－１火星探测器进入长火影期，出现电源自主休眠时，器上软件提前将Ｘ３帆板控制继电器接入蓄电池组充电回路（如图１所示），电源控制器通过±Ｘ３太阳电池阵和体装太阳电池阵对蓄电池组持续充电；同时电源控制器温控及唤醒控制电路工作，利用±Ｘ３太阳电池阵和体装太阳电池阵的部分电能对蓄电池组进行加热，以保证锂离子蓄电池组的工作环境温度满足正常工作环境温度的需求。当蓄电池组的温度、电压满足唤醒阈值时，电源控制器唤醒控制电路自动接通蓄电池放电开关，电源分系统执行自主唤醒功能。温控及唤醒控制电路原理如图４所示。工作原理为：温控及唤醒控制电路在母线断电、蓄电池放电开关关断状态下，通过±Ｘ３帆板太阳电池展开板和体装太阳电池阵输出的能量对蓄电池组充电和加热，该电路采用串联型供电加热方式，首先判断母线是否处于断电状态，当母线断电后Ｋ１继电器初态接通蓄电池组加热功率正线输入，Ｋ２继电器初态接通蓄电池组加热功率正线输出，通过加热带给蓄电池加热；同时通过蓄电池温度采样与温度基准比较判别是否接通继电器Ｋ２、Ｋ３，以实现在母线断电状态下维持蓄电池的温度及蓄电池正常的充电。加热工作时，蓄电池组温度逐渐上升至达到允许工作温度范围，温度比较器使Ｋ２继电器置于接通状态，蓄电池加热功率回路断开，加热电路停止工作，直至蓄电池组温度降到低于－１０℃时再启动加热电路，热敏电阻对蓄电池温度采样；当蓄电池温度达到其允许工作温度时，且蓄电池组电压达到蓄电池组唤醒设计阈值后，通过蓄电池电压基准和蓄电池电压采样比较判断电路判别是否发出放电开关通指令以自动接通放电开关进入蓄电池放电供电模式，即实现自主唤醒控制功能。
3结束语
本文对ＹＨ－１火星探测器电源分系统技术进行了研究。随着科学技术的发展，人类对太空的探测距离终会越来越远，ＹＨ－１火星探测器电源分系统技术可为未来深空探测的电源分系统设计提供参考，为后续火星探测任务的电源分系统设计作了前瞻性的技术支持。
作者：瞿炜烨 陶建秋 周明中 钱斌 单位：上海空间电源研究所
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