电源分系统（EPS）需求文档

1. 引言

1.1 文档目的

本文档用于规定风信子一号卫星电源分系统（Electrical Power Subsystem, EPS）的系统级与分系统级需求，为 EPS 的设计、实现、测试与验证提供依据，并作为后续评审、验收与接口设计的输入文件。

1.2 适用范围

本文档适用于风信子一号卫星在发射前、地面存储、转运、在轨运行及异常/安全模式下的电源分系统设计与验证工作。

1.3 术语与缩写

• EPS：Electrical Power Subsystem，电源分系统
• MPPT：Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪
• OBC：On-Board Computer，星务计算机
• RBF：Remove Before Flight，发射前断电保险机构
• DS：Deployment Switch，部署开关 / 星箭分离感知开关

2. 分系统概述

电源分系统是整星的能源供给与管理中心，负责完成以下核心功能：

• 从太阳能电池阵获取电能
• 对电能进行调节、存储与分配
• 向各分系统提供受控、稳定的电源输出
• 向星务分系统提供完整、可用于决策的电源遥测信息
• 在异常情况下对整星提供基础的电源安全保护能力

EPS 为其他所有分系统提供工作基础，其可靠性直接决定整星任务成败。

3. 工作模式需求

3.1 工作模式划分

EPS 应至少支持以下工作模式：

• 地面存储与转运模式
• 发射模式
• 在轨正常工作模式
• 日照模式 / 地影模式
• 异常与安全模式

3.2 模式切换原则

EPS 的工作模式切换在原则上可由自身逻辑完成，但应受星务分系统的统一管理，并在必要情况下具备自动进入安全模式的能力。

4. 功能需求（Functional Requirements）

4.1 能源获取与管理

EPS-FR-001｜能源获取能力
EPS 应当能够在在轨运行期间从太阳能电池阵获取电能，并将其引入整星电源管理链路。

EPS-FR-002｜最大功率点跟踪
EPS 应当具备 MPPT 能力，以在给定轨道光照条件下提高太阳能利用效率。

4.2 能量存储与释放

EPS-FR-003｜能量存储能力
EPS 应当具备电能存储能力，用于支持卫星在地影区段及峰值负载条件下的连续运行。

EPS-FR-004｜能量释放控制
EPS 应当能够对存储能量的释放过程进行受控管理，以维持母线电压稳定并保护电池处于健康工作状态。

4.3 电源分配与输出

EPS-FR-005｜电源分配能力
EPS 应当能够向其他分系统提供受控的电源输出。

EPS-FR-006｜电压等级支持
EPS 应至少支持 3.3 V 与 5 V 两种电压等级的电源输出。

4.4 供电控制与保护

EPS-FR-007｜供电控制能力
EPS 应当支持对各路电源输出的独立控制。

EPS-FR-008｜发射前断电控制
EPS 应当具备 RBF 或等效的发射前断电机制，以确保发射与转运阶段的电源安全。

EPS-FR-009｜电源保护机制
EPS 应当具备必要的电源保护能力，包括但不限于过流、过压及紧急断电保护。

4.5 部署开关与延时上电

EPS-FR-010｜星箭分离感知能力
EPS 应当具备通过部署开关（DS）感知星箭分离状态的能力。

EPS-FR-011｜延时上电要求
在部署开关被触发（确认星箭分离）后，EPS 应当执行运载商的整星延时上电要求。

EPS-FR-012｜延时期间的电源状态
在延时上电期间，EPS 应当保持整星处于非工作上电状态，仅维持必要的电源安全与监测功能。

4.6 状态监测与遥测

EPS-FR-013｜状态监测能力
EPS 应当具备必要的传感能力，用于监测自身关键运行参数。

EPS-FR-014｜遥测与上报
EPS 应当能够将自身状态信息通过星务分系统进行管理与下传。

EPS-FR-015｜MPPT 输入侧遥测
EPS 应当向星务分系统提供每一路 MPPT 的输入电压与输入电流遥测数据。

EPS-FR-016｜电池状态遥测
EPS 应当向星务分系统提供电池相关的遥测数据，包括但不限于：

• 电池电压
• 电池电流
• 电池剩余电量（SoC）
• 电池温度
• 电池健康度（SoH）或等效表征参数

EPS-FR-017｜电源输出遥测
EPS 应当向星务分系统提供各路电源输出的工作状态与功率相关遥测数据，包括但不限于输出电压、输出电流或等效功率信息。

4.7 非在轨模式静态功耗与长期存储约束

EPS-FR-018｜非在轨模式静态功耗限制
在地面存储、转运及发射阶段等非在轨模式下，EPS 应当对自身及整星的静态电流消耗进行严格限制。

EPS-FR-019｜长期静态存储能力
在不进行外部补电的条件下，EPS 应当能够保证整星在非在轨模式下连续静态存储不少于 6 个月。

EPS-FR-020｜星箭分离后可用能量保障
在经历不少于 8 个月的静态存储后，EPS 应当保证在星箭分离并完成延时上电流程后，整星仍具备完成初始上电与在轨启动所需的最小能量条件。

EPS-FR-021｜防止欠压失效
EPS 的设计应避免在长期存储过程中发生电池过放、欠压锁死或导致星箭分离后无法上电的失效模式。

5. 性能与约束需求

5.1 电气性能约束

• EPS 的输出电压应满足所支持电压等级的稳定性要求。
• EPS 在整星最大负载条件下应维持正常工作。
• EPS 不应产生影响星上其他设备的射频干扰。

5.2 资源约束

• EPS 应满足整星质量、体积与功耗分配要求。

6. 接口需求

EPS 应通过明确的电气与数据接口与以下对象交互：

• 太阳能电池阵
• 储能单元
• 各分系统负载
• 星务分系统（OBC）
• 部署开关（DS）

接口的详细定义由接口控制文档（ICD）另行规定。

7. 验证与确认（V&V）

EPS 各项需求应通过以下一种或多种方式进行验证：

• 分析（Analysis）
• 地面测试（Test）
• 检查（Inspection）

具体验证方法与验收准则将在验证矩阵中给出。

8. 需求追溯

本文件中的 EPS 需求应与系统级需求保持双向可追溯，并在后续设计与测试文档中引用对应需求编号。