CN110112343B - 一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构，包括：蓄电池单体、调节片、压板、端板、底板。蓄电池单体及调节片通过左右压板及前后端板形成相对独立的小模块。左右压板可实现宽度及高度方向的限位，改变小模块内部单体之间的调节片规格及数量可调整小模块长度尺寸。小模块三维尺寸调整完毕可直接塞入一体式大底板并通过螺钉固定。小模块内部单体孔隙之间及小模块与底板之间预先涂覆导热胶，以加强整组电池的力学性能及导热性能。本结构特点在于：模块化结构设计，零部件规格较少，装配简单。本发明取得了安装面平面度及安装尺寸可控，可维修性高，降低生产成本等有益效果，且抗力学性能及热特性均符合空间应用要求。

Description

一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构

技术领域

本发明涉及空间飞行器电源，具体涉及一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构。

背景技术

蓄电池作为贮能电源，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。蓄电池组的可靠性是决定空间飞行器发射段及在轨运行时供电安全的核心因素。

常见的蓄电池组的结构为拉杆式结构，单体电池通过L型散热片、压条、中间支架等结构件拼接固定，拉杆两端通过螺母分别固定在左右壁板上，通过螺母的预紧作用，使结构紧密接触，同时在单体电池、左右壁板、L型散热片、压条、中间支架之间的缝隙填充导热硅胶，使蓄电池组成为一个稳定的拼接整体。

当前拉杆式结构的不足之处在于，安装面平面度及安装尺寸精度难以控制，可维修性差，生产成本高。

发明内容

为了解决拉杆式结构安装面平面度及安装尺寸精度难以控制，可维修性差，生产成本高等不足，本发明提供了一种新型矩形蓄电池组模块化结构形式。

本发明的一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构，包括：蓄电池单体、调节片、压板、端板、底板；压板为左右压板；端板为前后端板；所述蓄电池单体及调节片通过左右压板及前后端板形成相对独立的小模块；左右压板可实现宽度及高度方向的限位，改变小模块内部单体之间的调节片规格及数量可调整小模块长度尺寸；小模块三维尺寸调整完毕可直接塞入底板并通过螺钉固定；小模块内部单体孔隙之间及小模块与底板之间预先涂覆导热胶，以加强整组电池的力学性能及导热性能。

进一步的，在上述空间飞行器用矩形锂离子蓄电池组模块化结构中：所述蓄电池单体为矩形蓄电池单体

进一步的，在上述空间飞行器用矩形锂离子蓄电池组模块化结构中：所述调节片、压板、端板以及底板均为铝合金材料。

进一步的，在上述空间飞行器用矩形锂离子蓄电池组模块化结构中：所述调节片为0.5mm、1mm规格。

进一步的，在上述空间飞行器用矩形锂离子蓄电池组模块化结构中：所述底板为一体式底板。

本发明的优点在于：

1)提高安装面平面度

模块化锂离子蓄电池组，底部是一块整体的大底板，小模块装配完成后逐一放入大底板相应的凹槽内，且压板的限位作用可保证单体电池底部与底板槽面贴合。整组电池底面平面度完全可以依靠下部的大底板保证(现有机加工水平完全可以保证一体式大底板的平面度)。传统拉杆式结构底面由多个压条及散热片拼接而成，散热片弯折角度、压条的拼接整齐度都会影响拉杆式结构的平面度。因此，模块化结构可实现蓄电池组结构装配平面度100％的合格率，大大提高了装配效率和装配质量，节约了成本和时间。

2)提高可维修性

蓄电池本身带电，且为一种化学储能装置。如果装配过程中单体电池出现短路打火、或在后续测试使用过程中受到机械损伤或者性能衰退明显，就会出现需要更换单体电池的情况。模块化结构由内部小模块组装而成，每个小模块独立装配，不影响周围其他模块，只需要将需要更换的单体电池所在小模块取出，将小模块重新组装后，再装入大底板，不需要对蓄电池组性能良好的位置(小模块)一起进行返工操作，这就比拉杆式结构需要将电池组完全拆解成单体电池和结构件再进行组装，大大节约了返工成本和维修周期。

3)提高安装尺寸精度；

左右压板可实现小模块宽度及高度方向的限位，改变小模块内部单体之间的调节片规格及数量即可调整小模块长度尺寸。模块化结构蓄电池组的对外安装尺寸、安装孔位置由蓄电池组底部的大底板决定，在结构设计和加工过程中就可以保证，避免了拉杆式结构在拼接过程中由于单体电池厚度膨胀不同，而造成蓄电池组尺寸偏大偏小的问题，大大提高蓄电池组安装尺寸的精度。

4)可拓展性强，可节约零部件成本

由于各种空间飞行器用电源在轨功耗、工作电压、产品布局等方面各不相同，所配备的蓄电池组结构形式也是千差万别。如果采用当前常见的拉杆式结构，各型号蓄电池组所需的零部件基本都需要“量身定制”，如此则制造成本居高不下。如果采用本发明所述模块化结构，则可根据功耗及电压需求，在长度和宽度方向对模块进行灵活拓展(如图4)，增减电池串并联数目。无论拓展形式如何，用到的单体电池基本为常见规格的产品化单体，配套所需的主要零部件包括端板、散热片规格由单体决定。因此各型号只要使用的单体规格相同，则端板、散热片等主要零部件可以组批生产、互相借用。这种零部件的通用性对于保障型号研制进度、降低生产成本大有裨益。

附图说明

图1为本发明实施例的模块化蓄电池组的结构图。

图2为本发明实施例的一体式大底板示意图。

图3为本发明实施例的小模块示意图。

图4为本发明实施例的模块结构拓展示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为一种模块化矩形锂离子蓄电池组结构示意图，图中标记：单体电池1；调节片2；压板3；端板4；底板5。图2为一体式底板示意图。图3为小模块示意图。

蓄电池组大底板有6个形状尺寸相同的凹槽，用来安装6个小模块。每个小模块由单体电池1、调节片2、压板3及端板4构成(调节片2的厚度规格和数量由小模块的总长度与凹槽尺寸的差值决定)组成。单体电池1和调节片2及端板4的接触面均匀涂抹导热硅胶，上胶完成后，将压板3安装于小模块两侧的上部，固定于前后端板4上。压板3可以实现小模块宽度及高度方向的限位，增加小模块的力学强度，同时可以用来绑扎蓄电池组电装走线。在装配过程中采取先组装小模块，再将小模块放入整体底板5的步骤进行。小模块内部单体空隙间及小模块与底板5之间通过导热硅胶和螺钉固定。整组蓄电池通过28个安装角与卫星舱板连接，通过安装于插座板上的电连接器实现与其他单机的电连接

由于整个蓄电池组的平面度由小模块下部的大底板决定，小模块只是插入到大底板上方，而大底板为一体成型，现有加工精度完全可以保证蓄电池组与卫星舱板接触面的平面度。且单体膨胀程度的差异完全可以用不同厚度、不同数量的调节片来调整，不影响蓄电池组对外的安装尺寸。此外，可根据卫星功耗及工作电压在电池组宽度及长度方向灵活拓展，装配过程中使用到的端板、调节片与单体规格对应，而当前空间飞行器用蓄电池组采用的单体基本都是几种常用规格的产品化单体，因此不论拓展形式如何，只要单体规格相同，端板、调节片完全可以组批投产，互相借用。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种空间飞行器用矩形蓄电池组模块化结构，其特征在于，包括：蓄电池单体、调节片、压板、端板、底板；压板为左右压板；端板为前后端板；

所述蓄电池单体及调节片通过左右压板及前后端板形成相对独立的小模块；左右压板实现宽度及高度方向的限位，改变小模块内部单体之间的调节片规格及数量可调整小模块长度尺寸；小模块装配完成后逐一放入大底板相应的凹槽内，且压板的限位作用保证单体电池底部与底板槽面贴合；整组电池底面平面度完全依靠下部的大底板保证；小模块内部单体孔隙之间及小模块与底板之间预先涂覆导热胶，以加强整组电池的力学性能及导热性能；

所述蓄电池单体为矩形蓄电池单体；所述调节片、压板、端板以及底板均为铝合金材料；

所述调节片采用0.5mm、1mm规格；

所述底板为一体式底板。

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