瑞典FREJA卫星镉镍电池组的设计与飞行试验

简要介绍瑞典ＦＲＥＪＡ卫星上的镉镍电池组的研制和设计情况，给出了设计指标和飞行试验的遥测数据。飞行试验表明，该电池组满足了设计要求，且热设计合理。     

航天器用氢镍蓄电池钝化技术研究

为了减缓蓄电池组爆炸产生的空间碎片,文章对常在航天器上应用的氢镍蓄电池的钝化技术进行了研究。首先分析了氢镍蓄电池的爆炸机理,然后针对氢镍蓄电池组提出了安全性设计方法;进行了过充电、过放电等蓄电池爆炸试验;研制了一台氢镍蓄电池钝化装置,进行了蓄电池钝化消能试验。     

一种用于锂离子蓄电池组的主动均衡电路设计

针对大容量锂离子蓄电池组的均衡管理要求,文章提出一种基于多绕组变压器的主动均衡拓扑电路,采用固定占空比控制,通过多绕组变压器将串联蓄电池组中电压较高单体的能量传输到电池组中,从而实现单体之间的电压均衡。采用Simulink软件进行了仿真验证,结果表明:多绕组变压器均衡电路电池组可以实现大电流快速均衡。该方法可为卫星上大容量电池均衡设计提供参考。     

基于COTS单体的锂离子蓄电池组在空间的应用

调研了基于商业现货(Commercial off-the-shelf,COTS)单体的锂离子蓄电池组在空间应用中的发展历程和使用现状,从电池组拓扑结构、防短路和防开路设计、均衡管理策略、充放电控制以及机、热设计的角度,对比了COTS单体蓄电池组与空间专用电池组的差别,分析得出了基于COTS单体的锂离子电池组的技术特点;归纳了基于COTS单体的蓄电池组应用于空间会带来的影响,并梳理出研制和建造过程中的关键环节和成功经验。     

氢镍蓄电池寿命影响分析及在轨充电控制技术研究

介绍了氢镍蓄电池空间应用寿命及其影响因素等方面的研究情况.在此基础上,针对影响氢镍蓄电池在轨寿命的因素,对氢镍蓄电池充电管理的研究和工程实践结果进行了综合分析,以期为我国氢镍蓄电池空间应用技术的提高和可靠性增长提供一定的技术参考.     

基于多尺度的空间锂离子蓄电池单体电-热耦合模型

针对高比能兼顾高功率的锂离子电池,高电极载量、高压实、低电导等特性会显著增加电池大倍率放电的产热和内部温差,传统的热试验方法无法获取电池内部温度分布。将传统热试验与仿真相结合,以能量功率兼顾型空间锂离子蓄电池单体为研究对象,建立了一维电化学与三维热双向耦合模型,获取了电池在绝热环境下不同倍率放电的电压、温度和发热功率变化,仿真结果与实验值吻合度高,分析得到单体电池大倍率放电的本征热安全区间为0～75%放电深度(DOD)。同时,计算发现随着放电倍率的增加,放电结束时电池温度最高区域由电芯内部中心位置逐渐变成正极极柱,最大温差逐渐增大,3 C时达到0.82℃。假设增加底面恒温散热,3 C放电结束的最大温差高达11.18℃。本文建立的模型不仅适用于空间锂离子蓄电池单体的研发,还适用于电池组的热仿真设计。     

国外卫星用蓄电池的技术现状及发展趋势

综述了作为空间储能装置的蓄电池的技术现状及未来可能的发展趋势。在镉镍蓄电池方面具有丰富的飞行经验,技术成熟,成本较低,今后一段时期内在低轨道卫星上仍占主要地位;IPV氢镍蓄电池已取代镉镍蓄电池作为地球同步轨道卫星的首选储能装置,在六十多颗卫星上应用;用于低轨道卫星的氢镍蓄电池技术也取得进展,新设计的蓄电池地面试验循环寿命已达到三万次(60％DOD),有望取代镉镍蓄电池;CPV和低压氢镍蓄电池在小卫星应用上有明显优势;钠硫蓄电池和锂蓄电池具有较高的比能量特性,对它们的研究还在继续,这两类蓄电池可望成为下个世纪新的空间储能装置。     

天宫一号目标飞行器电源分系统设计

介绍了天宫一号（TG1）目标飞行器电源分系统的组成和主要技术指标。分析了国内在低轨飞行器上采用100V高压母线、大批量使用国产氢镍电池、三结砷化镓太阳电池片和半刚性基板等关键技术。回顾了电源分系统研制过程中高电压元器件体系建立、半刚性帆板力学及空间环境设计与验证、氢镍电池在轨寿命和可靠性研究,以及高压电源系统可靠性及安...     

CPL技术在FY—1C卫星中的应用

为使FY 1C卫星上的镉镍电池可向空间散热 ,以降低工作温度 ,采用了毛细泵回路 (CPL)技术。介绍CPL的工作原理、主要组成以及在卫星上控制星载设备温度应用的设计技术 ,给出了在地面进行的各项热性能试验情况。卫星在轨运行测试验证表明 ,卫星温度处于最佳状态 ,镉镍电池组的温度控制在 (4～ 9)℃的范围内 ,6台镉镍电池之间温差小于 3℃ ,满足镉镍电池的特殊温度要求     

实践四号卫星一次电源系统

介绍了实践四号卫星一次电源系统的基本构成及其主要性能和飞行结果。一次电源系统包括太阳电池阵,镉镍电池组,氢镍电池组、分流调节器、电源控制器等部件。系统采用全调节母线设计,当卫星飞经阳光区时由分流调节器控制母线电压在27.5.～28V,飞经地影区时由升压式放电调节器控制母线电压在25.5～26V,使一次电源母线始终控制在25.5～28V。     

GEO卫星氢镍电池失效的应力因子及在轨管理

详细分析了影响GEO卫星氢镍电池在轨寿命的因素,指出通过合理的在轨管理,可最大限度地减少氢镍电池的使用应力,增加电池的实际使用寿命。另外,还简要评述了我国GEO卫星氢镍电池的在轨管理理念和现状。     

星载非耗散型锂离子电池管理技术研究与实践

针对空间长寿命、大容量锂离子电池管理,文章提出了双向DC/AC变换的非耗散型均衡拓扑,计算了均衡电流与压差的关系,设计电池均衡管理电路和工作模式,完成非耗散型锂离子电池管理研制,并随某大容量通信卫星平台实现了在轨飞行验证。相对于传统的电池管理技术,该技术的效率、均衡精度和自主管理能力等指标均得到提升。在轨试验数据表明：东、西锂离子电池组的均衡精度分别达到6.3 mV、7.8 mV,满足了空间锂离子电池组对管理的需求。     

太阳同步轨道卫星电源系统的研究与发展

本文介绍了一种太阳同步轨道卫星电源系统的设计方案。该电源系统由硅太阳能电池阵、镍镉电池组及控制装置组成,在风云一号试验气象卫星上得到成功的应用。最后讨论了太阳同步轨道卫星电源系统今后四十年的发展趋势。     

航天用35Ah氢镍电池组性能

简要介绍了电池组的构成以及电池组空间力学环境测试条件和模拟GEO试验制度。在电池组性能方面 ,比较了第 1阴影期中间和第 36阴影期中间 79%DOD的放电特点 ,概要介绍了充放电温度特性 ,容量与氢压的变化关系 ;特别在寿命特性方面 ,着重阐述了电池组在模拟GEO ,79%DOD下 40个阴影期间最大放电深度时终止电压变化特性 ,电池组容量变化以及第 3阴影期和第 36阴影期放电终止电压变化情况。还列出了电池组的主要技术性能指标。     

一种空间锂离子电池非耗散型均衡方法

针对空间锂离子电池串联使用的单体电压均衡问题,文章提出一种应用双向反激DC/AC变换器的非能量耗散型均衡控制方法。串联锂离子电池中容量较高的单体能量可以通过DC/AC变换器,在时序脉冲的控制下,经过公用母线进入容量较低的单体,从而实现单体之间电压的均衡。通过对变压器副边电压的分时采集可提供单体电压遥测,避免了高共模电压条件对测量带来的影响。文章利用Multisim软件对所提出的方法的功能和性能进行了仿真分析,结果证明了其有效性。     

空间对接机构螺旋电缆设计

对一种用于空间对接机构的螺旋电缆设计进行了研究。介绍了电缆的材料选择、结构设计和生产制造工艺。给出了材料蠕变、伸缩性能和空间环境等试验结果,均符合设计要求,并成功地用于神舟八、九、十号飞船与天宫一号目标飞行器的空间交会对接。应用情况表明:该电缆的结构紧凑,伸缩性能良好,满足低轨空间环境使用要求。     

油电混合动力系统蓄电池SOC监测系统设计

论文以业内前景看好的车载磷酸铁锂动力电池作为研究对象,基于卡尔曼滤波法并结合开路电压法和安时积分法的复合算法对电池SOC进行估算;基于等效电路的Thevenin模型,用Matlab/Simulink建立仿真模型。通过复合算法仿真验证表明,SOC的估算精度和实时性有显著的提高。设计了电池组SOC监测系统以完成电池电压、充放电电流、温度的监测、电池状态诊断及保护等功能,实现混合动力汽车动力电池剩余电量的实时在线精确估计。     

20世纪上海航天器电源技术的进展

较为系统地介绍了作为航天器电源的锌银电池组和硅太阳电池阵／镉镍蓄电池组联合供电系统的组成、主要性能参数及其技术特点。阐述了近半个世纪以来，上海航天技术研究院在航天器电源研制技术方面所取得的成就及其在国内卫星、飞船和国外卫星领域的应用情况。指出了航天器电源技术今后的发展方向。     

航天器热试验外热流实施和测试探索

介绍了空间探测卫星热平衡试验的外热流设计和测试方案,热试验中共采用了5种热流计,试验前进行了单体标定和等效热环境标定,测试到了红外灯功率与热流计温度响应特性。为准确验证卫星的温度特性,试验设计了瞬态外热流试验。绝热型热流计在热平衡试验中为控制热流计。     

光学频率梳空间应用及研究进展

光学频率梳具有时域超短脉冲和频域宽光谱、窄线宽、等间隔相干频率梳齿的优良特性，并兼具联系光学频率与微波频率的能力，在空间应用中具有广阔前景，目前已在多个领域取得突破性进展。文章梳理了光频梳产生方法的技术现状，分析了光频梳在空间时频基准、空间时频传递、精密测量以及大容量相干光通信等空间应用领域的研究进展。其中，光频梳在空间时频基准中为高精度时间和频率标准的建立提供了重要支持；在空间时频传递中，光频梳有助于实现精确的时间和频率同步，为星间、星地和洲际尺度的空间应用提供高精度时间频率对比分发；在精密测量中，光频梳可提供宽工作频率范围内的高精度快速测量，在精密测绘、光学定位、目标跟踪和遥感等领域有着广泛的应用潜力；而在大容量相干光通信方面，光频梳具有多载波强相干的突出优势，可用于实现高速、稳定的光通信系统，满足大容量数据传输的需求。随着光频梳产生技术、调控手段的进一步成熟，光频梳在空间应用的各个领域将发挥更重要的作用。但是面向工程化应用，仍需解决环境适应性、系统集成、稳定性和可靠性等方面的难题。