CN107634279B - 一种锂电池在轨热控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锂电池在轨热控装置，锂电池与安装板之间设有一100μm厚的聚酰亚胺薄膜，安装板为碳纤维蜂窝板，板内预埋有2根热管，将两组锂电池串联起来；安装板外侧采用OSR作为散热面，内侧除锂电池安装面外喷涂高发射率热控涂层黑漆；多层结构为10单元多层隔热组件，每个多层的隔热单元均由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成；加热器为三路，用于对锂电池组实施主动控温，热敏电阻对应锂电池组测点。本发明满足了航天器锂电池高精度温控要求，同时适应了地影期与非地影期的温度需求，可靠性好、设计灵活；能够保证不同锂电池组之间平均温差不超过5℃；材料来源充分，工艺简单，易于实现，成本较低。

Description

一种锂电池在轨热控装置
技术领域
本发明涉及航天航空技术领域，具体是一种锂电池在轨热控装置。
背景技术
航天器电源系统是航天飞行器上产生、储存、变换、调节和分配电能的分系统，电源系统的基本功能是通过某种物理变化或化学变化，将光能、化学能或核能转换成电能，根据需要进行储存、调节和变换，然后向航天器各分系统供电。锂离子蓄电池组是常见的航天器蓄电池组(后简称锂电池)，一般指以Li+嵌入化合物为正、负极活性物质的二次电池，正极活性物质一般采用锂金属化合物，负极活性物质一般为碳材料。锂电池组的主要优点为：比能量高；单体放电电压高；自放电率低；无记忆效应；充电安时效率高；工作温度范围宽；
进一步地，航天器在轨正常运行阶段，尤其是地球静止轨道，春分与秋分期间各有45天左右的星蚀期，特别是春(秋)分时，有最长72分钟的地影。且锂电池组在地影期间放电时的总发热量较大，充电时锂电池组总发热量较小，电池组发热特性复杂，且有较特殊的温度控制要求，一般航天锂电池储存温度-5℃～+10℃，工作温度+10℃～+30℃，放电时要求两组电池组之间温差小于5℃，因此必须对蓄电池进行独立的热设计。
发明内容
本发明提供了一种锂电池在轨热控装置，尤其适应地球静止轨道。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种锂电池在轨热控装置，包括安装板、热管、多层结构、加热器及热敏电阻，锂电池与安装板之间设有一100μm厚的聚酰亚胺薄膜，所述安装板为碳纤维蜂窝板，板内预埋有2根热管，将两组锂电池串联起来；安装板外侧采用OSR作为散热面，内侧除锂电池安装面外喷涂高发射率热控涂层黑漆；所述多层结构为10单元多层隔热组件，每个多层的隔热单元均由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成；所述加热器为三路，用于对锂电池组实施主动控温，供电电压均为42V，所述热敏电阻对应锂电池组测点。
优选地，每路加热器均为60W，既可程控控制，又可遥控控制。
优选地，所述加热器采用聚酰亚胺康铜箔电加热片。
优选地，还包括一程控控制单元及遥控控制单元，用于对所述加热器进行程控控制及遥控控制。
优选地，所述热敏电阻类型为MF501型。
优选地,所述程控控制单元及遥控控制单元上设有一控温阈值单元，用于通过注数方式对控温阈值进行修改。
优选地,所述热管为铝氨热管。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明满足了航天器锂电池高精度温控要求，同时适应了地影期与非地影期的温度需求，可靠性好、设计灵活；能够保证不同锂电池组之间平均温差不超过5℃；材料来源充分，工艺简单，易于实现，成本较低。
附图说明
图1为本发明一个实施例的锂电池组热控装置的结构示意图。
图2为本发明一个实施例的锂电池组热控装置的加热器及热敏电阻示意图。
图3为本发明一个实施例的锂电池组热控装置的正常在轨温度曲线。
图4为本发明一个实施例的锂电池组热控装置处于非地影期时锂电池组的温度曲线。
图5为本发明一个实施例的锂电池组热控装置两次进影及其之间锂电池组的温度曲线。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明实施例提供了一种锂电池在轨热控装置，包括安装板、热管、多层结构、加热器及热敏电阻，锂电池与安装板之间设有一100μm厚的聚酰亚胺薄膜，所述安装板为碳纤维蜂窝板，板内预埋有2根热管，所述热管为铝氨热管，将两组锂电池串联起来；安装板外侧采用OSR作为散热面，内侧除锂电池安装面外喷涂高发射率热控涂层黑漆；所述多层结构为10单元多层隔热组件，每个多层的隔热单元均由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成；所述加热器为三路(两主一备)，用于对锂电池组实施主动控温，供电电压均为42V，每路加热器均为60W，既可程控控制，又可遥控控制，所述加热器采用聚酰亚胺康铜箔电加热片，所述热敏电阻对应锂电池组测点，所述热敏电阻类型为MF501型。
还包括一程控控制单元及遥控控制单元，用于对所述加热器进行程控控制及遥控控制。所述程控控制单元及遥控控制单元上设有一控温阈值单元，用于通过注数方式对控温阈值进行修改。
进一步的，每个多层的隔热单元由一层6m双面镀铝聚酯薄膜和一层20d锦纶网巾相间隔组成。进一步地，多层内表面增加2层聚酰亚胺薄膜，每层聚酰亚胺薄膜厚度为100μm。
图1为本发明一个具体实施例的结构示意图。图中，1为加热器装配示意图；2为多层隔热组件装配示意图。所述加热器1对锂电池组实施主动控温，共三路加热器，所述3路独立加热器为2主1备,供电电压均为42V，集中安装在锂电池中间部位；所述多层结构2包裹在锂电池除安装面外的五个表面,为10单元多层隔热组件。每个多层隔热单元由一层6m双面镀铝聚酯薄膜和一层20d锦纶网巾相间隔组成。
图2为本发明实施例的锂电池热控装置中的加热片和热敏电阻示意图，选取了其中锂电池组A进行说明(两组电池加热器和热敏电阻安装方法及布局一致)，进一步地，所述加热片4、5构成锂电池组A的三路加热器；所述热敏电阻3对应锂电池的测点，类型为MF501型。
基于以上热控装置，对某卫星地影期和非地影期时锂电池组的温度进行了监测，图4为处于非地影期时锂电池组的温度曲线，从在轨监测值可以看出，控温阈值为[2℃-8℃]能保持锂电池温度在3.8℃～7℃，图5为两次进影及其之间锂电池组的温度曲线，从中可以看出锂电池控温较好，进出阴影期间能保持锂电池温度在18.5～21℃，并且能保证两组锂电池温差不超过5℃，温度水平满足指标要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种锂电池在轨热控装置，其特征在于，包括安装板、热管、多层结构、加热器及热敏电阻，锂电池与安装板之间设有一100μm厚的聚酰亚胺薄膜，所述安装板为碳纤维蜂窝板，板内预埋有2根热管，将两组锂电池串联起来；安装板外侧采用OSR作为散热面，内侧除锂电池安装面外喷涂高发射率热控涂层黑漆；所述多层结构为10单元多层隔热组件，每个多层的隔热单元均由一层双面镀铝聚酯薄膜和一层锦纶网巾相间隔组成；所述加热器为三路，用于对锂电池组实施主动控温，供电电压均为42V，所述热敏电阻对应锂电池组测点。
2.如权利要求1所述的一种锂电池在轨热控装置，其特征在于，每路加热器均为60W，既可程控控制，又可遥控控制。
3.如权利要求1所述的一种锂电池在轨热控装置，其特征在于，所述加热器采用聚酰亚胺康铜箔电加热片。
4.如权利要求1所述的一种锂电池在轨热控装置，其特征在于，还包括一程控控制单元及遥控控制单元，用于对所述加热器进行程控控制及遥控控制。
5.如权利要求1所述的一种锂电池在轨热控装置，其特征在于，所述热敏电阻类型为MF501型。
6.如权利要求4所述的锂电池在轨热控装置，其特征在于,所述程控控制单元及遥控控制单元上设有一控温阈值单元，用于通过注数方式对控温阈值进行修改。
7.如权利要求4所述的锂电池在轨热控装置，其特征在于,所述热管为铝氨热管。
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