CN113793880A - 全柔性自收展太阳阵 - Google Patents

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邹兴
刘培
陈占胜
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赵卫红
周必磊
徐云东
赵传军
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Abstract

本发明提供了一种涉及太阳电池阵领域的全柔性自收展太阳阵，包括采用全柔性材料的太阳电池电路、太阳电池片以及基板；太阳电池片铺贴在基板上，太阳电池电路电连接基板，太阳电池片与太阳电池电路电连接，太阳电池电路实现功率与信号的传输。本发明相对传统形式太阳电池阵具有质量轻、灵活性强、收拢体积小、可重复收展等优点，实现太阳电池阵的无缆化、轻量化、一体化、集成化设计，对未来空间太阳电池阵技术发展及应用具有重要意义。

Description

全柔性自收展太阳阵
技术领域
本发明涉及太阳电池阵领域，具体地，涉及全柔性自收展太阳阵。尤其是一种自收展、全柔性太阳阵。
背景技术
航天器绝大部分采用太阳电池阵进行供电，电池阵上的太阳电池串发出的电能通过电缆输送至航天器内部供航天器使用。太阳阵通过根部展开机构、压紧释放机构、板间铰链等部组件实现太阳阵的收拢与展开。
目前应用的绝大部分太阳电池阵都是刚性太阳电池阵，随着空间太阳电池阵技术的发展，柔性太阳电池阵技术因其收拢体积小、功率质量比大等优点成为空间太阳电池阵技术重点发展方向，目前我国空间站等目标飞行器正在研制柔性太阳电池阵技术，但研制的太阳阵一般为半刚性阵，只有基板为柔性材料。
随着空间科学技术的发展，对太阳电池阵技术的要求也会越来越高，要求太阳电池阵展开面积大、输出功率高、重量轻等，传统的刚性太阳电池阵将难以满足未来发展的需求。因此，发明一种自收展、全柔性太阳电池阵对未来太阳电池阵技术的发展及应用具有重要意义。
经对现有技术的检索，对比专利文献包括：
中国发明专利文献CN103595339A，名称为《一种新型柔性太阳电池阵展开机构》，该专利主要介绍太阳阵利用同步伸展机构与中央驱动机构进行展开解锁，未针对太阳阵内部柔性结构进行说明，展开、收拢方式与本专利有较为明显不同。
中国发明专利文献CN104443439A，名称为《一种折叠展开式电池内置的柔性太阳电池阵》，该专利介绍太阳电池阵基板为柔性衬底，太阳电池电路为高度集成化，整个太阳电池阵的线路在柔性衬底的内部，该类型的太阳电池阵可实现折叠状展开收拢动作。本专利基板、太阳电池片、太阳电池电路再设计上都有较为明显不同。
中国发明专利文献CN101118934A，名称为《一种可卷曲和折叠的柔性太阳阵装置》，该专利小面积独立封装的太阳电池排列成阵列,用粘合剂粘结在可卷曲和折叠的柔性底板上，太阳电池上覆盖高透光率的柔性薄膜,通过导线将太阳电池的正、负极引脚用串联或并联引出，构成柔性太阳电池装置整体。本专利基板、太阳电池片、太阳电池电路再设计上都有较为明显不同。
经现有技术专利文献检索发现，中国发明专利公开号为CN201810708488.1，公开了一种小卫星用的可展开太阳电池阵，属于航天器结构和机构领域，具有质量轻、解锁冲击小、地面试验可重复利用、制造周期短、加工成本低等特点；模具的使用，可实现“标识”美观、快捷的制作。主要由柔性压紧释放装置、熔断式切割器、基板、展开锁定机构组成，可展开太阳电池阵在发射过程中通过柔性压紧释放装置收拢并固定于星体上，入轨后，熔断式切割器工作，将柔性压紧释放装置中的绳索割断，解除对太阳阵的约束，太阳电池阵的基板之间通过展开锁定机构连接，基板在扭簧的作用下，展开到工作位置并锁定。而本发明相对传统形式太阳电池阵具有质量轻、灵活性强、收拢体积小、可重复收展等优点，实现太阳电池阵的无缆化、轻量化、一体化、集成化设计。因此，该文献与本发明所介绍的方法是属于不同的发明构思。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种全柔性自收展太阳阵。
根据本发明提供的一种全柔性自收展太阳阵，包括采用全柔性材料的太阳电池电路、太阳电池片以及基板；太阳电池片铺贴在基板上，太阳电池电路电连接基板，太阳电池片通过太阳电池电路电连接在一起，太阳电池电路实现功率与信号的传输。
一些实施例中，太阳电池电路通过柔性印制板印刷在基板上。
一些实施例中，相邻两个太阳电池片之间留有间距，确保太阳电池电路的走线。
一些实施例中，多个太阳电池片呈列阵分布于基板上。
一些实施例中，每两列太阳电池片通过一组太阳电池电路连通。
一些实施例中，太阳电池片的正负极焊接在柔性印制板预留的焊盘上。
一些实施例中，太阳电池片选用全柔性三结砷化镓。
一些实施例中，基板上设有弯折条，弯折条上不连接太阳电池片。
一些实施例中，基板采用形状记忆柔性材料。
一些实施例中，基板通过根部展开机构实现自收展，使基板在展开状态和收拢状态之间进行活动。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、功率质量比大
太阳电池片采用高光电转化效率三结砷化镓材料，同时基板、电池片、电池电路均使用柔性材料，并进行集成化处理，消除了压紧释放等机构，提升了基板的布片率，有效的降低了太阳阵的质量，充分的提升太阳阵的功率质量比。
2、体积小
太阳电池阵的基板、电池片、太阳电池电路截面均薄而扁平，它们轻薄和可弯曲性使太阳电池阵整体结构更加紧凑、合理。有效的消除了基板刚性结构体及各执行机构的空间占用，体积上有了明显的降低。
3、灵活性强
本发明利用柔性记忆复合材料，根据卫星的收展要求调整基板的形变方式，可满实现太阳阵折叠、卷曲等方式的自展开收拢，适配度高，灵活性强。
4、集成度高
本发明的太阳电池电路印刷在基板表面，柔性电池片同样紧紧贴附于基板。实现太阳阵高度的紧凑与集成，有效的消除传统导线式太阳电池电路出现的冗杂、钩挂等问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的展开示意图；
图2为本发明的卷曲收拢示意图；
图3为本发明的折叠收拢示意图。
图中标号：
Figure BDA0003257524940000031
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，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
一种全柔性自收展太阳阵，包括采用全柔性材料的太阳电池电路1、太阳电池片2以及基板3；基板3为太阳电池片2与太阳电池电路1的载体，太阳电池片2铺贴在基板3上，太阳电池电路1电连接基板3，太阳电池片2与太阳电池电路1电连接，优选的，太阳电池片2通过太阳电池电路1电连接在一起。太阳电池电路1实现功率与信号的传输。优选的，多个太阳电池片2呈列阵分布于基板3上，且每两列太阳电池片2通过一组太阳电池电路1连通。
其中，太阳电池电路1通过柔性印制板印刷在基板3上。将太阳电池片2、太敏发出的信号传递至航天器内，柔性印制板与基板3融合性高，弯曲特性强，避免了传统太阳电池电路电缆的钩挂问题，实现太阳电池电路1集成化、无缆化，有利于太阳阵批量化生产。
其中，太阳电池片2的正负极焊接在柔性印制板预留的焊盘上。相邻两个太阳电池片2之间留有间距，确保太阳电池电路1的走线。基板3上设有弯折条4，弯折条4上禁止连接太阳电池片2，以便自由弯折。太阳电池片2选用全柔性三结砷化镓，紧紧粘贴在基板3上，光电转化效率高，贴附性强，弯曲变形一致性好，根据太阳阵收展要求任意的改变形状。
其中，基板3采用形状记忆柔性材料。基板3随设定的环境激励进行形状改变，产生的形变应力大，可塑性高，该基板3同时替代了太阳阵的压紧释放机构，实现太阳阵的自收展。基板3通过根部展开机构实现自收展，使基板3在展开状态和收拢状态之间进行活动，实现了太阳阵折叠、卷曲等多种收展形式，可进行多次的收拢展开，有效的提升航天器在太空中干扰规避能力。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上完成的，是本发明的一个较佳实施例，具体的制备太阳阵的步骤如下：
S1：根据航天器能源需求，设计太阳电池阵的面积，根据航天器的轨道、外包络、视场等约束，设计太阳电池阵展开、收拢方式及折叠尺寸。
S2：通过太阳阵面积、展开方式的确定，设定太阳阵基板3的尺寸，结构形态以及环境激励。
S3：根据基板3尺寸及折叠形式，进行太阳电池片2的二维布局，电池片之间需要留有合理的间距，确保太阳电池电路的走线，同时在基板弯折处禁止布片。
S4：根据太阳电池片的二维布局图，进行柔性印制板太阳电池电路1的布局，并将设计好的柔性印制线印刷在太阳阵基板3上。
S5：根据柔性印制板太阳电池电路1的印刷位置及电池片布局图，将太阳电池片2贴附在太阳阵基板3上，同时将电池片2的正负极焊接在柔性印制板1所预留的焊盘上。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
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化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种全柔性自收展太阳阵，其特征在于，包括采用全柔性材料的太阳电池电路(1)、太阳电池片(2)以及基板(3)；所述太阳电池片(2)铺贴在所述基板(3)上，所述太阳电池电路(1)电连接所述基板(3)，所述太阳电池片(2)通过所述太阳电池电路(1)电连接在一起，所述太阳电池电路(1)实现功率与信号的传输。
2.根据权利要求1所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述太阳电池电路(1)通过柔性印制板印刷在所述基板(3)上。
3.根据权利要求2所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，相邻两个所述太阳电池片(2)之间留有间距，确保所述太阳电池电路(1)的走线。
4.根据权利要求3所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，多个所述太阳电池片(2)呈列阵分布于所述基板(3)上。
5.根据权利要求4所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，每两列所述太阳电池片(2)通过一组所述太阳电池电路(1)连通。
6.根据权利要求5所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述太阳电池片(2)的正负极焊接在所述柔性印制板预留的焊盘上。
7.根据权利要求6所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述太阳电池片(2)选用全柔性三结砷化镓。
8.根据权利要求1所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述基板(3)上设有弯折条(4)，所述弯折条(4)上不连接所述太阳电池片(2)。
9.根据权利要求8所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述基板(3)采用形状记忆柔性材料。
10.根据权利要求9所述的全柔性自收展太阳阵，其特征在于，所述基板(3)通过根部展开机构实现自收展，使所述基板(3)在展开状态和收拢状态之间进行活动。
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