微納衛星用一體化電源系統的製作方法
2023-06-15 20:30:01
專利名稱：微納衛星用一體化電源系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及電源領域，特別地，涉及一種微納衛星用一體化電源系統。
背景技術：
電源系統是衛星重要的分系統，用於為整星的其它分系統和有效載荷供電。電源系統主要包括星內的電源控制器和蓄電池組，星外的太陽電池陣，以及連接各個單元的線纜。電源系統的重量一般佔到整星30%左右，為了達到微納衛星體積小、質量輕的設計要求，減小電源系統體積和質量是實現衛星小型化設計的關鍵。目前衛星的電源控制器和蓄電池組都採用獨立設計、獨立封裝、電纜連接，系統體積大、質量重，不能滿足微納衛星設計要求。每個單元都有一個獨立機箱、電氣接插件和熱控系統，單元之間通過較長的電纜連接，這樣就多餘的接插件和較長的電纜，降低系統可靠性；也增加了很多無用的重量，造成系統質量重、體積大。另外，電源控制器控制電路和蓄電池組充、放電控制電路獨立設計，系統複雜，導致系統可靠性低。
發明內容
本發明目的在於提供一種線纜少、體積小、集成度高及可靠性好的微納衛星用一體化電源系統，以解決現有微納衛星用一體化電源系統體積大、質量重且電纜連接不可靠的技術問題。為實現上述目的，本發明提供了 一種微納衛星用一體化電源系統，包括太陽電池陣，用於將太陽能轉化為電能後為蓄電池組充電或輸出供負載用電；所述蓄電池組，與所述太陽電池陣並聯；用於存儲所述太陽電池陣轉化的電能或者輸出電能為負載供電；電源控制器，用於調節及穩定所述太陽電池陣、蓄電池組和負載之間的電流或電壓傳輸；所述蓄電池組和所述電源控制器之間直接通過電連接器連接。作為本發明的進一步改進所述蓄電池組裝設於蓄電池單板上；所述電源控制器裝設於電源控制單板上；所述蓄電池單板和所述電源控制單板疊加裝設並通過針孔式電連接器對接。每個所述蓄電池組包括二個蓄電池並裝設於一塊蓄電池單板上；二個相鄰的所述蓄電池單板疊加裝設並通過針孔式電連接器對接。所述蓄電池組裝設於所述蓄電池單板的正面上，所述蓄電池單板的背面裝設有用於對所述蓄電池組進行充放電管理的控制電路。所述太陽電池陣的數量為多個；多個所述太陽電池陣通過設於所述電源控制單板上的電池陣插座與所述電源控制器和所述蓄電池組相連。所述蓄電池單板和所述電源控制單板為大小相等的矩形；所述蓄電池單板和所述電源控制單板的矩形的四角處開設有安裝孔；所述蓄電池單板和所述電源控制單板通過穿過所述安裝孔的四個螺柱安裝固定。所述電源控制單板裝設於所述蓄電池單板的下方，所述四個螺柱固定於底板上。本發明具有以下有益效果本發明的微納衛星用一體化電源系統，蓄電池組和電源控制器直接通過電連接器連接，減少了電纜數量，使得電源系統的體積和重量均大大減小，安裝維修更快捷方便，同時可靠性更好，更能滿足衛星小型化設計的要求。除了上面所描述的目的、特徵和優點之外，本發明還有其它的目的、特徵和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用於解釋本發明，並不構成對本發明的不當限定。在附圖中圖1是本發明優選實施例的原理示意圖；圖2是本發明優選實施例的蓄電池單板和電源控制單板安裝結構示意圖；圖3是本發明優選實施例的蓄電池單板的正面結構示意圖；圖4是本發明優選實施例的電源控制單板的結構示意圖；圖5是本發明優選實施例的示意圖。圖例說明1、蓄電池組；101、蓄電池；2、電源控制器；3、太陽電池陣；4、針孔式電連接器；5、螺柱；6、蓄電池單板；7、電源控制單板；8、控制電路；9、安裝孔；10、電池陣插座；11、底板。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。參見圖1、圖2，本發明的一種微納衛星用一體化電源系統，包括若干個太陽電池陣3、蓄電池組I以及電源控制器2。太陽電池陣3用於將太陽能轉化為電能後為蓄電池組I充電或輸出供負載用電；蓄電池組I用於存儲太陽電池陣3轉化的電能或者輸出電能為負載供電；電源控制器2用於調節及穩定太陽電池陣3、蓄電池組I和負載之間的電流或電壓傳輸(還可配合控制電路8對蓄電池進行監測、保護和控制)。其中，蓄電池組I與太陽電池陣3並聯，蓄電池組I和電源控制器2之間直接通過電連接器連接。可減少電纜數量，使得電源系統的體積和重量均大大減小，安裝維修更快捷方便，同時可靠性更好，更能滿足衛星小型化設計的要求。本實施例中，如圖2所示，蓄電池組I裝設於蓄電池單板6上；電源控制器2裝設於電源控制單板7上；蓄電池單板6和電源控制單板7疊加裝設並通過針孔式電連接器4對接。針孔式電連接器4針腳數需根據具體應用確定，可以採用104針、96針等各種類型。本實施例中，蓄電池單板6和電源控制單板7的正面(上面)為孔，背面(下面)為針。本實施例中，如圖3所示，蓄電池組I的數量為二個；每個蓄電池組I由二個串聯的蓄電池101組成並裝設於一塊蓄電池單板6上；二個蓄電池單板6疊加裝設並通過針孔式電連接器4對接。採用這種結構設置，蓄電池組I可以根據系統容量需求增加或減少，不需要改變電源控制器2結構。如圖3所示，蓄電池組I裝設於蓄電池單板6的正面上，如圖4所示，蓄電池單板6的背面裝設有用於對蓄電池組I進行充放電管理的控制電路8。控制電路8由電源控制器2供電。本實施例中，如圖5所示，太陽電池陣3的數量為多個；多個太陽電池陣3通過設於電源控制單板7上的電池陣插座10與電源控制器2和蓄電池組I相連。電源控制器2的每個電池陣插座10對應一個太陽電池陣3分陣，每個分陣對應獨立的MPPT(最大功率點跟蹤)電路。因此，電源控制器2可根據電池陣數量配置MPPT電路和電池陣插座10數量。本實施例中，如圖2、圖3、圖4、圖5所示，蓄電池單板6和電源控制單板7為大小相等的矩形；蓄電池單板6和電源控制單板7的矩形的四角處開設有安裝孔9 ;蓄電池單板6和電源控制單板7通過穿過安裝孔9的四個螺柱5安裝固定。電源控制單板7裝設於蓄電池單板6的下方，四個螺柱5固定於底板11上，實現機械連接。電源控制器2通過焊盤焊接在底板11上，不需電纜就可實現電氣連接。實際應用時，電源控制器2和蓄電池組I都通過總線與星務管理系統進行通訊，執行控制指令，上傳遙測數據。本發明的微納衛星用一體化電源系統，電源控制器2與蓄電池組I都採用相同的單板式結構設計，便於系統集成，便於電池模塊的增減。電源系統與底板11採用插針式連接，螺柱5固定，沒有額外的連接、故障裝置，不需要電纜和接插件，體積小、質量輕，連接可靠。在蓄電池組I背板設置控制電路8的電路板，與單體電池的安裝固定板集成，減少了電池的連接和固定裝置，使得電池組容量配置更加靈活。以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明，對於本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種微納衛星用一體化電源系統，其特徵在於，包括 太陽電池陣，用於將太陽能轉化為電能後為蓄電池組充電或輸出供負載用電； 所述蓄電池組，與所述太陽電池陣並聯；用於存儲所述太陽電池陣轉化的電能或者輸出電能為負載供電； 電源控制器，用於調節及穩定所述太陽電池陣、蓄電池組和負載之間的電流或電壓傳輸; 所述蓄電池組和所述電源控制器之間直接通過電連接器連接。
2.根據權利要求1所述的系統，其特徵在於， 所述蓄電池組裝設於蓄電池單板上；所述電源控制器裝設於電源控制單板上； 所述蓄電池單板和所述電源控制單板疊加裝設並通過針孔式電連接器對接。
3.根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，每個所述蓄電池組包括二個蓄電池並裝設於一塊蓄電池單板上； 二個相鄰的所述蓄電池單板疊加裝設並通過針孔式電連接器對接。
4.根據權利要求3所述的系統，其特徵在於，所述蓄電池組裝設於所述蓄電池單板的正面上，所述蓄電池單板的背面裝設有用於對所述蓄電池組進行充放電管理的控制電路。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的系統，其特徵在於，所述太陽電池陣的數量為多個； 多個所述太陽電池陣通過設於所述電源控制單板上的電池陣插座與所述電源控制器和所述蓄電池組相連。
6.根據權利要求5中任一項所述的系統，其特徵在於，所述蓄電池單板和所述電源控制單板為大小相等的矩形；所述蓄電池單板和所述電源控制單板的矩形的四角處開設有安裝孔；所述蓄電池單板和所述電源控制單板通過穿過所述安裝孔的四個螺柱安裝固定。
7.根據權利要求6中任一項所述的系統，其特徵在於，所述電源控制單板裝設於所述蓄電池單板的下方，所述四個螺柱固定於底板上。
全文摘要
本發明公開了一種微納衛星用一體化電源系統，包括太陽電池陣，用於將太陽能轉化為電能後為蓄電池組充電或輸出供負載用電；蓄電池組，與太陽電池陣並聯；用於存儲太陽電池陣轉化的電能或者輸出電能為負載供電；電源控制器，用於調節及穩定太陽電池陣、蓄電池組和負載之間的電流或電壓傳輸；蓄電池組和電源控制器之間直接通過電連接器連接。本發明具有線纜少、體積小、集成度高及可靠性好的特點。
文檔編號H02J7/00GK103023102SQ20121048741
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月26日 優先權日2012年11月26日
發明者繩濤, 楊磊, 趙勇, 曹璐, 姚雯 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學