CN109560239A - 延长电缆式空间用锂离子蓄电池组 - Google Patents

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邵爱芬
潘延林
杨晨
杨淼
李国瑞
王琳
李琳琳
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Abstract

本发明公开了一种延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，该蓄电池组包含：若干个蓄电池单体；设置于蓄电池组两端的左端板和右端板；设置在左端板或右端板上的若干个线卡；若干个电连接器；及若干根电缆；其中，所述电缆的一端与蓄电池单体连接，并通过线卡固定于左端板或右端板上，所述电缆的另一端与所述的电连接器连接，所述的电连接器与空间飞行器的总体对接。本发明的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，结构呈现简约高效的一体化设计，取得了节约空间飞行器大量空间，抗力学性能好，电连接阻抗小，体积比能量高，安全可靠、插拔方便等的有益效果，有利于空间飞行器的轻量化设计，可降低发射成本，增加有效载荷。

Description

延长电缆式空间用锂离子蓄电池组
技术领域
本发明属于锂离子蓄电池的技术领域，具体涉及一种延长电缆式空间用锂离子蓄电池组。
背景技术
锂离子蓄电池组作为贮能电源，是空间飞行器电源子系统的重要组成部分，承担着飞行器从转内电后主动段飞行过程中以及地影期为飞行器供电的任务，是空间飞行器在地影期的唯一能量源泉，是决定空间飞行器在轨寿命的核心因素。
中高轨空间飞行器在轨寿命要求一般在10-15年，新一代的高轨飞行器甚至提出了18年的在轨寿命要求，相应贮能电源最大放电深度一般在70%左右。对于这种长寿命，深度放电的要求，中高轨空间飞行器用锂离子蓄电池组必须具备高可靠性、体积小、重量轻，才能更好满足飞行器设计要求及降低发射成本，增加有效载荷。
常见的空间飞行器用贮能电源由多个矩形锂离子蓄电池单体串并联组成，目前空间用锂离子蓄电池组结构主要采用壁板接插件形式，此结构方式主要是将电连接器固定在蓄电池组两侧的壁板上或者壁板上安装的插座罩上，与空间飞行器插拔连接全部在壁板上进行。为了保证锂离子蓄电池组安全，电连接器的安装位置要与蓄电池组保持安全距离，使得锂离子蓄电池组包络尺寸设计偏大，增加了尺寸和重量。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，这种蓄电池组解决了电连接器固定在壁板上或者壁板上安装的插座罩上，导致锂离子蓄电池组尺寸设计偏大的问题，并且蓄电池组的结构简约高效，抗力学性能好。
为了达到上述目的，本发明提供了一种延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其包含：若干个蓄电池单体；设置于蓄电池组两端用于紧固所述的蓄电池单体的左端板和右端板；设置在左端板或右端板上的若干个线卡；若干个电连接器；及若干根电缆；其中，所述电缆的一端与蓄电池单体连接，并通过线卡固定于左端板或右端板上，所述电缆的另一端与所述的电连接器连接，所述的电连接器与空间飞行器的总体对接。
较佳地，所述的蓄电池单体呈若干列排布；连接同列蓄电池单体的电缆集结成股，通过若干个线卡固定于左端板或右端板上。
较佳地，所述的电缆与蓄电池单体的上部连接，并从所述左端板或右端板的底部延伸出，与所述的电连接器连接。
较佳地，所述的线卡为聚酰亚胺材料。
较佳地，所述的电缆为聚四氟乙烯交联导线。
较佳地，所述的左端板和右端板为碳纤维复合材料。
较佳地，所述的蓄电池组还包含：两端分别连接所述的左端板和右端板的拉杆，用于紧固蓄电池单体。
较佳地，所述的蓄电池组还包含：压条，位于蓄电池组底部，压条上设有若干个安装脚，蓄电池组通过所述安装脚与空间飞行器的舱板机械连接。
有益效果：
（1）本发明的蓄电池组简约高效的设计，节约空间飞行器的大量空间；
（2）抗力学性能好，电连接阻抗小，体积比能量高，安全可靠、插拔方便，降低了发射成本，增加有效载荷；
（3）与电连接器固定在壁板上或者壁板上安装的插座罩上的结构相比，空间利用率高，体积比能量高约5%-10%，可将贮能电源在电源系统所占重量的30%～40%降低至10%～15%，从而大大降低发射成本，提高卫星使用效率。
附图说明
图1为现有技术的空间用锂离子蓄电池组的结构示意图。
图2为本发明的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组的结构示意图。
图中标记：1-电连接器；2-左端板；3-压条；4-右端板；5-蓄电池单体；6-拉杆；7-线卡；8-电缆。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。
图1示出了现有技术中，中国发明专利申请公开说明书CN 108054315 A中所公开的一种空间用方形锂离子蓄电池组，该蓄电池组的电连接器1固定在壁板上端的支架上。这种蓄电池组的壁板需要高于蓄电池组内的蓄电池单体，使电连接器1与蓄电池单体保持安全距离，以保证锂离子蓄电池组安全。壁板高于蓄电池单体的部分增加了蓄电池组的尺寸及重量。
本发明通过将连接蓄电池单体和电连接器的电缆延长，使电连接器直接和空间飞行器的总体对接，无需将电连接器固定在蓄电池组两端的壁板上，因此也就不需要设计过高的壁板，可明显降低蓄电池组的重量。通过在蓄电池组上设计线卡，以固定电缆，可使电缆的排线布局整齐美观，且节省空间。
实施例1
如图2所示，实施例1的蓄电池组包含若干个蓄电池单体5。蓄电池组两端设置有左端板2和右端板4，用于紧固蓄电池单体5。左端板2上设置有若干个线卡7。蓄电池组还包含若干个电连接器1，及连接电连接器1和蓄电池单体5的若干根电缆8；其中，所述电缆8的一端与蓄电池单体5连接，并通过线卡7固定于左端板2上，所述电缆8的另一端与所述的电连接器5连接，电连接器5与空间飞行器的总体对接。
蓄电池组的电缆8与电连接器1连接后，不是将电连接器1固定在左端板2或右端板4上，因此不必将左端板2或右端板4向上延长一段距离，以固定电连接器1并与蓄电池单体5保持安全距离。本实施例通过将连接蓄电池单体5和电连接器1的电缆8延长，电缆8的一端通过线卡7固定于左端板2上，另一端与电连接器1连接并可自由移动。利用线卡7固定电缆8，有利于蓄电池组的排线布局，不会使电缆8散乱无章，并且节省安装空间。电连接器1的安装位置灵活，可直接与空间飞行器连接，不必再从舱板上延伸出电缆再与电连接器1连接，不会错插、漏插。
蓄电池组的蓄电池单体5为矩形，呈若干列排布。实施例1中，包含28个蓄电池单体，分成2列。每列蓄电池单体5一侧沿左端板2竖直方向设置3个线卡7，共设置6个线卡7。连接同列蓄电池单体5的电缆8集结成股，通过对应的3个线卡7固定于左端板2上，使电缆8的排线布局美观且节省安装空间。
蓄电池组的电缆8与蓄电池单体5的上部连接，并从左端板2的底部延伸出，与电连接器1连接。蓄电池组底部离舱板最近，电缆8从左端板2的底部延伸出，设计合理，节省空间。
蓄电池组的线卡7为聚酰亚胺材料。聚酰亚胺材料电绝缘性、耐热性、力学性能好，适合航空航天用。
蓄电池组的电缆为聚四氟乙烯交联导线。这种导线具有热电特性稳定，电绝缘性能好，使用寿命长等优点。
蓄电池组的左端板和右端板为碳纤维复合材料。这种材料比重小、刚性好、强度高，是一种先进的航空航天材料
蓄电池组还包含：拉杆6，拉杆6两端分别连接所述的左端板2和右端板4。本实施例中共设计6根拉杆，其中有2根拉杆位于蓄电池组内部。拉杆6采用钛合金材料，强度高、刚性好、重量轻。蓄电池组采用拉杆式结构，拉杆6的两端套设有螺母等结构件，在螺母轴向载荷作用下，拉杆6螺旋副相对运动，使左端板2、蓄电池单体5、右端板4、压条3等零部件组成可拆卸联接的稳定结构，该结构能有效提高锂离子蓄电池组固有频率及抗振能力。本发明通过调节拉杆6上螺母扭矩来控制结构零部件与蓄电池单体5之间预紧力的大小。
蓄电池组还包含：压条3，压条3位于蓄电池组底部，压条3上设有若干个安装脚，蓄电池组通过安装脚与空间飞行器的舱板机械连接。
综上所示，本发明的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，结构呈现简约高效的一体化设计，取得了节约空间飞行器大量空间，抗力学性能好，电连接阻抗小，体积比能量高，安全可靠、插拔方便等的有益效果，有利于空间飞行器的轻量化设计，可降低发射成本，增加有效载荷；与电连接器固定在壁板上或者壁板上安装的插座罩上的结构相比，空间利用率高，体积比能量高约5%-10%，可将贮能电源在电源系统所占重量的30%～40%降低至10%～15%，从而大大降低发射成本，提高卫星使用效率。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，包含：若干个蓄电池单体；设置于蓄电池组两端用于紧固所述的蓄电池单体的左端板和右端板；设置在左端板或右端板上的若干个线卡；若干个电连接器；及若干根电缆；
其中，所述电缆的一端与蓄电池单体连接，并通过线卡固定于左端板或右端板上，所述电缆的另一端与所述的电连接器连接，所述的电连接器与空间飞行器的总体对接。
2.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的蓄电池单体呈若干列排布；连接同列蓄电池单体的电缆集结成股，通过若干个线卡固定于左端板或右端板上。
3.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的电缆与蓄电池单体的上部连接，并从所述左端板或右端板的底部延伸出，与所述的电连接器连接。
4.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的线卡为聚酰亚胺材料。
5.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的电缆为聚四氟乙烯交联导线。
6.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的左端板和右端板为碳纤维复合材料。
7.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的蓄电池组还包含：两端分别连接所述的左端板和右端板的拉杆，用于紧固蓄电池单体。
8.根据权利要求1所述的延长电缆式空间用锂离子蓄电池组，其特征在于，所述的蓄电池组还包含：
压条，位于蓄电池组底部，压条上设有若干个安装脚，蓄电池组通过所述安装脚与空间飞行器的舱板机械连接。
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