Napájecí systém pro CubeSat demonstrátor

Abstract

Malé satelitní platformy, jako je CubeSat, otevírají nové možnosti pro technickou výuku zaměřenou na kosmické inženýrství. Na Fakultě elektrotechnické Českého vysokého učení technického vznikl výukový demonstrátor KINSAT právě pro tyto účely. Předmětem práce je rozšíření platformy o napájecí subsystém, který podpoří rozvoj laboratorní výuky a tvorbu nových praktických úloh. Navržený systém poskytuje stabilizovaná výstupní napětí 3,3 V a 5 V a neregulované napětí z baterie. Součástí řešení je správa dvoučlánkové Li-Ion baterie (2S1P), včetně řízení nabíjení, pasivního balancování, ochrany proti přepólování a aktivního ohřevu. Příkon solárních článků lze simulovat pomocí programovatelného zdroje řízeného podle intenzity okolního osvětlení, což umožňuje modelovat chování systému na orbitě. Systém je určen jako výuková pomůcka pro laboratorní výuku, která studentům umožňuje testovat chování napájecího systému družice a porozumět základním principům energetického hospodaření v kosmických aplikacích.

Small satellite platforms such as CubeSats open up new opportunities for technical education focused on space engineering. At the Faculty of Electrical Engineering of the Czech Technical University in Prague, the educational demonstrator KINSAT was developed specifically for this purpose. This thesis focuses on extending the platform by adding a power subsystem designed to support the development of the course and to enable the implementation of new laboratory assignments. The designed system provides regulated output voltages of 3.3 V and 5 V, as well as an unregulated output from the battery. The solution includes the management of a two-cell Li-Ion battery (2S1P), including charging control, passive balancing, reverse polarity protection, and active heating. The solar input can be simulated using a programmable power supply controlled by ambient light intensity, allowing the behavior of the system in orbit to be modeled. The system is intended as an educational tool for laboratory use, enabling students to test the behavior of a satellite power system and to understand the basic principles of energy management in space applications.