一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，電路開關(guān)和通信電連接器固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設(shè)置四個(gè)定位槽，相鄰的兩個(gè)定位槽之間的PCB基板上間隔設(shè)置溫度傳感器，鋰電池固定在定位槽中，鋰電池的側(cè)壁兩端分別設(shè)有蓋板，電熱絲依次均勻纏繞在四個(gè)鋰電池側(cè)壁上，兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶一端連接在同一組的兩個(gè)鋰電池的正極端面，另一端通過(guò)PCB基板連接到通信電連接器的電源正極，兩個(gè)鋰電池的負(fù)極與導(dǎo)電條連接；另外兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶一端連接另一組的兩個(gè)鋰電池的負(fù)極端面，其另一端通過(guò)PCB基板連接到電路開關(guān)的GND端，所述兩個(gè)鋰電池的正極與導(dǎo)電條連接；加熱供電連接器固連在PCB基板上，電熱絲的兩端與加熱供電連接器連接。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊，能量密度高，溫控性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】
一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于立方星電源分系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年，伴隨著通信、光電元件、材料、傳感器、應(yīng)用流體等科技的快速發(fā)展，立方星技術(shù)發(fā)展顯著加速，利用立方星進(jìn)行通信和對(duì)地遙測(cè)等成為可能。低廉的成本促使了世界范圍內(nèi)立方星研制計(jì)劃的涌現(xiàn)。
[0003]電源分系統(tǒng)是立方星非常重要的分系統(tǒng)，包括電源控制器，蓄電池組和太陽(yáng)能電池陣。它為立方星提供所需的工作能源，其中蓄電池組作為唯一的儲(chǔ)能設(shè)備，擔(dān)負(fù)著立方星入軌前以及入軌后處于地影期整星的能量來(lái)源。由此可見，蓄電池組在立方星中占有至關(guān)重要的地位。
[0004]立方星由于體積小、重量輕，相應(yīng)的電源系統(tǒng)應(yīng)具有較大的能量密度。傳統(tǒng)的立方星電池組多采用鎳氫電池或鎘鎳電池。對(duì)于相同的能量存儲(chǔ)，鋰離子電池組的質(zhì)量只有鎳氫電池的40%，體積只有30%左右，而且鋰離子電池的充電效率可以達(dá)到90%?95%，而鎳氫電池或鎘鎳電池的能量效率只有80%左右，采用鋰離子電池組可以提高10%?15%的太陽(yáng)電池陣能量利用率，是立方星蓄電池組的理想選擇。
[0005]立方星由于體積小，內(nèi)部空間狹窄，而且在太空中所處環(huán)境惡劣，溫度變化劇烈，因此針對(duì)立方星的蓄電池組的設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)的緊湊與溫控措施的實(shí)現(xiàn)。
[0006]目前國(guó)外也有立方星蓄電池組的設(shè)計(jì)。如由瑞士多所大學(xué)共同研制的SwissCube一單元立方星，采用了小型聚合物鋰離子電池作為儲(chǔ)能裝置，但其壽命較短，容量較低，不能適應(yīng)大電流充放電，無(wú)法滿足雙單元立方星對(duì)于高容量，大電流，高可靠性的需求;而且其溫控范圍為-3°C~2°C，未能實(shí)現(xiàn)(TC以上的溫控調(diào)節(jié)，對(duì)于鋰電池的性能及壽命都有一定的損害。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能量密度高，溫控性能優(yōu)良的特點(diǎn)，解決了雙單元立方星蓄電池模塊對(duì)于高能量密度，高可靠性以及結(jié)構(gòu)小型化的需求。
[0008]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為:一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器、電熱絲、電路開關(guān)、通信電連接器、PCB基板、導(dǎo)電條、兩個(gè)蓋板、兩個(gè)溫度傳感器、四個(gè)鋰電池和四個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶；電路開關(guān)和通信電連接器固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設(shè)置四個(gè)定位槽，相鄰的兩個(gè)定位槽之間的PCB基板上間隔設(shè)置溫度傳感器，鋰電池固定在定位槽中，四個(gè)鋰電池中相鄰兩個(gè)為一組，分為兩組，同一組的兩個(gè)鋰電池電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個(gè)鋰電池并聯(lián);鋰電池的側(cè)壁兩端分別設(shè)有蓋板，通過(guò)蓋板將四個(gè)鋰電池固定在PCB基板上；電熱絲依次均勻纏繞在四個(gè)鋰電池側(cè)壁上，兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶一端連接在同一組的兩個(gè)鋰電池的正極端面，另一端通過(guò)通孔焊盤嵌于PCB基板，并通過(guò)PCB基板連接到通信電連接器的電源正極，兩個(gè)鋰電池的負(fù)極與導(dǎo)電條連接;另外兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶一端連接另一組的兩個(gè)鋰電池的負(fù)極端面，其另一端通過(guò)通孔焊盤嵌于PCB基板，通過(guò)PCB基板連接到電路開關(guān)的GND端，所述兩個(gè)鋰電池的正極與導(dǎo)電條連接;加熱供電連接器固連在PCB基板上，電熱絲的兩端與加熱供電連接器連接，導(dǎo)電條使得兩組鋰電池之間串聯(lián)。
[0009]所述定位槽包括第一長(zhǎng)條形通槽、第二長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽，第一長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽結(jié)構(gòu)和尺寸相同，設(shè)置在第二長(zhǎng)條形通槽的兩端，第二長(zhǎng)條形通槽的寬度大于第一長(zhǎng)條形通槽的寬度，鋰電池上纏繞的電熱絲位于第二長(zhǎng)條形通槽內(nèi)。
[0010]所述鋰電池采用18650鋰電池，單節(jié)標(biāo)稱電壓3.7V，標(biāo)稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。
[0011 ]所述電熱絲的兩端位于纏繞起始點(diǎn)的鋰電池的外側(cè)。
[0012]所述電熱絲采用鐵氟龍材質(zhì)。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn):
(I)本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊，所占空間小，同時(shí)滿足高容量和大電流設(shè)計(jì)需求。
[0014](2)本發(fā)明的完整性好，整體抗振動(dòng)抗沖擊能力強(qiáng)，保證電源系統(tǒng)正常工作。
[0015](3)本發(fā)明的溫控電路簡(jiǎn)單小巧，溫度傳感器實(shí)現(xiàn)了對(duì)蓄電池組溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并與星務(wù)計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，低溫狀態(tài)控制溫控開關(guān)導(dǎo)通，電熱絲通電可實(shí)現(xiàn)對(duì)電池組的快速加熱。
[0016](4)本發(fā)明的研制成本低，所用器件均為市面上常見的商用器件，研制周期短，成本降低。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組的立體結(jié)構(gòu)正面示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組的立體結(jié)構(gòu)背面示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組的溫控電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0021]結(jié)合圖1?圖2，一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器1、電熱絲3、電路開關(guān)6、通信電連接器7、PCB基板、導(dǎo)電條11、兩個(gè)蓋板2、兩個(gè)溫度傳感器10、四個(gè)鋰電池4、四個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5。電路開關(guān)6和通信電連接器7固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設(shè)置四個(gè)定位槽8，相鄰的兩個(gè)定位槽8之間的PCB基板上間隔設(shè)置溫度傳感器10，鋰電池4固定在定位槽8中，四個(gè)鋰電池4中相鄰兩個(gè)為一組，分為兩組，同一組的兩個(gè)鋰電池4電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個(gè)鋰電池4并聯(lián)。鋰電池4的側(cè)壁兩端分別設(shè)有蓋板2，通過(guò)蓋板2將四個(gè)鋰電池4固定在PCB基板上。電熱絲3依次均勻纏繞在四個(gè)鋰電池側(cè)壁上，兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5—端連接在同一組的兩個(gè)鋰電池4的正極端面，另一端通過(guò)通孔焊盤9嵌于PCB基板，并通過(guò)PCB基板連接到通信電連接器7的電源正極，兩個(gè)鋰電池4的負(fù)極與導(dǎo)電條11連接;另外兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5—端連接另一組的兩個(gè)鋰電池4的負(fù)極端面，其另一端通過(guò)通孔焊盤9嵌于PCB基板，通過(guò)PCB基板連接到電路開關(guān)6的GND端，所述兩個(gè)鋰電池4的正極與導(dǎo)電條11連接。加熱供電連接器I固連在PCB基板上，電熱絲3的兩端與加熱供電連接器I連接。加熱供電連接器I外接5V電壓輸入。導(dǎo)電條11使得兩組鋰電池4之間串聯(lián)。
[0022]所述定位槽8包括第一長(zhǎng)條形通槽、第二長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽，第一長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽結(jié)構(gòu)和尺寸相同，設(shè)置在第二長(zhǎng)條形通槽的兩端，第二長(zhǎng)條形通槽的寬度大于第一長(zhǎng)條形通槽的寬度，鋰電池4上纏繞的電熱絲3位于第二長(zhǎng)條形通槽內(nèi)。
[0023]所述鋰電池4采用18650鋰電池，所述18650鋰電池單節(jié)標(biāo)稱電壓3.7V，標(biāo)稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。
[0024]所述電熱絲3的兩端位于纏繞起始點(diǎn)的鋰電池4的外側(cè)。
[0025]所述電熱絲3采用鐵氟龍材質(zhì)，總電阻20歐姆左右。
[0026]所述通信電連接器7外接立方星其他模塊系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)能量傳遞和信號(hào)互換。
[0027]實(shí)施例:
結(jié)合圖1?圖3，一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，包括加熱供電連接器1、電熱絲3、電路開關(guān)6、通信電連接器7、PCB基板、導(dǎo)電條11、兩個(gè)蓋板2、兩個(gè)溫度傳感器10、四個(gè)鋰電池4、四個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5。電路開關(guān)6和通信電連接器7焊接在PCB基板底部，在PCB基板上平行設(shè)置四個(gè)定位槽8，相鄰的兩個(gè)定位槽8之間的PCB基板上間隔設(shè)置溫度傳感器10，鋰電池4固定在定位槽8中，四個(gè)鋰電池4中相鄰兩個(gè)為一組，分為兩組，同一組的兩個(gè)鋰電池4電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反。溫度傳感器10位于相鄰的兩個(gè)鋰電池4之間。鋰電池4的側(cè)壁兩端分別設(shè)有蓋板2，蓋板2通過(guò)螺釘與在PCB基板固連，從而將四個(gè)鋰電池4固定在PCB基板的定位槽8中。電熱絲3從位于邊緣的鋰電池4上依次均勻纏繞在四個(gè)鋰電池4側(cè)壁上，纏繞端再繞回纏繞起始點(diǎn)的鋰電池4的外側(cè)。四個(gè)通孔焊盤9間隔分布在PCB基板底部，且位于電路開關(guān)6和通信電連接器7的上方，兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5—端連接在同一組的兩個(gè)鋰電池4的正極端面，另一端通過(guò)通孔焊盤9嵌于PCB基板，并通過(guò)PCB基板連接到通信電連接器7的電源正極，兩個(gè)鋰電池4的負(fù)極與導(dǎo)電條11連接;另外兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶5—端連接另一組的兩個(gè)鋰電池4的負(fù)極端面，其另一端通過(guò)通孔焊盤9嵌于PCB基板，通過(guò)PCB基板連接到電路開關(guān)6的GND端，所述兩個(gè)鋰電池4的正極與導(dǎo)電條11連接。加熱供電連接器I固連在PCB基板頂部，加熱供電連接器I采用雙點(diǎn)雙線的方式與電熱絲3的兩端連接。加熱供電連接器I外接5V電壓輸入。
[0028]所述定位槽8包括第一長(zhǎng)條形通槽、第二長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽，第一長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽結(jié)構(gòu)和尺寸相同，設(shè)置在第二長(zhǎng)條形通槽的兩端，第二長(zhǎng)條形通槽的寬度大于第一長(zhǎng)條形通槽的寬度，鋰電池4上纏繞的電熱絲3位于第二長(zhǎng)條形通槽內(nèi)。
[0029]所述鋰電池4采用18650鋰電池。
[0030]工作流程:
結(jié)合圖3，加熱供電連接器1(P3)外接5V電壓輸入，兩個(gè)溫度傳感器10將采集到的鋰電池4的溫度轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)Tl和T2，經(jīng)由通信電連接器7(P2)傳入星務(wù)計(jì)算機(jī)，由星務(wù)計(jì)算機(jī)將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成實(shí)時(shí)溫度值，若判斷當(dāng)前溫度低于下限值((TC)，則星務(wù)計(jì)算機(jī)輸出高電平信號(hào)HS，經(jīng)由通信電連接器7傳入N-MOS管(Q2)JiN_M0S管導(dǎo)通，引起P-MOS管也導(dǎo)通(QI )，加熱供電連接器I輸入的電壓經(jīng)由P-MOS管的輸出端HEAT接入電熱絲3，使電熱絲3通電加熱鋰電池4，實(shí)現(xiàn)對(duì)鋰電池4的溫度調(diào)節(jié)。
[0031]第一電阻Rl(10K)并聯(lián)在Ql的S極與G極之間，提供偏置電壓同時(shí)瀉放靜電；第五電阻R5(100K)并聯(lián)在Q2的S極與G極之間，提供偏置電壓同時(shí)瀉放靜電。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:包括加熱供電連接器(1)、電熱絲(3)、電路開關(guān)(6)、通信電連接器(7)、PCB基板、導(dǎo)電條(11)、兩個(gè)蓋板(2)、兩個(gè)溫度傳感器(10)、四個(gè)鋰電池(4)和四個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶(5);電路開關(guān)(6)和通信電連接器(7)固連在PCB基板上，在PCB基板上平行設(shè)置四個(gè)定位槽(8)，相鄰的兩個(gè)定位槽(8)之間的PCB基板上間隔設(shè)置溫度傳感器(10)，鋰電池(4)固定在定位槽(8)中，四個(gè)鋰電池(4)中相鄰兩個(gè)為一組，分為兩組，同一組的兩個(gè)鋰電池(4)電極放置方向相同，兩組鋰電池的電極放置方向相反，使得同一組的兩個(gè)鋰電池(4)并聯(lián);鋰電池(4)的側(cè)壁兩端分別設(shè)有蓋板(2)，通過(guò)蓋板(2)將四個(gè)鋰電池(4)固定在PCB基板上；電熱絲(3)依次均勻纏繞在四個(gè)鋰電池側(cè)壁上，兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶(5)—端連接在同一組的兩個(gè)鋰電池(4)的正極端面，另一端通過(guò)通孔焊盤(9)嵌于PCB基板，并通過(guò)PCB基板連接到通信電連接器(7)的電源正極，兩個(gè)鋰電池(4)的負(fù)極與導(dǎo)電條(11)連接;另外兩個(gè)銀質(zhì)導(dǎo)電帶(5)—端連接另一組的兩個(gè)鋰電池(4)的負(fù)極端面，其另一端通過(guò)通孔焊盤(9)嵌于PCB基板，通過(guò)PCB基板連接到電路開關(guān)(6)的GND端，所述兩個(gè)鋰電池(4)的正極與導(dǎo)電條(11)連接;加熱供電連接器(I)固連在PCB基板上，電熱絲(3)的兩端與加熱供電連接器(I)連接，導(dǎo)電條(11)使得兩組鋰電池(4)之間串聯(lián)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述定位槽(8)包括第一長(zhǎng)條形通槽、第二長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽，第一長(zhǎng)條形通槽和第三長(zhǎng)條形通槽結(jié)構(gòu)和尺寸相同，設(shè)置在第二長(zhǎng)條形通槽的兩端，第二長(zhǎng)條形通槽的寬度大于第一長(zhǎng)條形通槽的寬度，鋰電池(4)上纏繞的電熱絲(3)位于第二長(zhǎng)條形通槽內(nèi)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述鋰電池(4)采用18650鋰電池，單節(jié)標(biāo)稱電壓3.7V，標(biāo)稱容量2600mAh，正常循環(huán)1000次以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述電熱絲(3)的兩端位于纏繞起始點(diǎn)的鋰電池(4)的外側(cè)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于雙單元立方星的蓄電池組，其特征在于:所述電熱絲(3)采用鐵氟龍材質(zhì)。
【文檔編號(hào)】H01M2/10GK106025143SQ201610627956
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年8月3日
【發(fā)明人】馬海寧, 張翔, 王忠強(qiáng), 莫乾坤, 于永軍, 張曉華, 廖文和, 黃雨晨
【申請(qǐng)人】南京理工大學(xué)